協働ロボットが協力して宇宙ステーションを建設し、命を救う

国際宇宙ステーションのような構造物は、地球上に建設して一体として地球に打ち上げるには大きすぎて重すぎます。 その代わりに、ISS は、12 年間にわたって複数回のロケット打ち上げによって届けられた大型モジュールを使用して、巨大なレゴ セットのように宇宙で組み立てられました。 地球周回軌道上に浮かぶように設計された構造物を扱う場合、これは十分に困難です。 しかし、宇宙探査が次のステップに進み、人類が火星など、さらに遠く離れた場所に複雑な建造物を建設したいと考えたときはどうでしょうか?

そこで、 新しいMITプロジェクト が登場します。 「チームワークが夢を実現させる」という合言葉を体現するこの作品では、親戚という愛称で呼ばれる小さな協働ロボットのシステムが紹介されています。 ロボット — ロボットはいつか連携して、飛行機から住宅、宇宙に至るまでの高性能構造物を構築できるようになるかもしれない 集落。

Bipedal Isotropic Lattice Locomoting Explorer (または BILL-E) と呼ばれる V 字型のロボットは、小型のアームに似ています。 シャクトリムシのように動き、ボクセルと呼ばれる小さな 3 次元のモジュール部分をつなぎ合わせて、より大きな構造を作ることができます。 単純な正方形を使用して、あらゆる複雑な画像を画面上で再現できるのと同じように、 BILL-E の作成者のアイデアは、ロボットでも同じことを達成できるというものです。 三次元の世界。 各ボクセルはロボットによって持ち上げられて所定の位置に配置され、各構築ユニットの一部である特別なラッチ システムを使用して接続されます。

「私たちのロボットは、それ自体よりも大きく、より正確な構造物を構築できます」と、このプロジェクトの主な研究者の一人であるベンジャミン・ジェネット氏はデジタル・トレンドに語った。 「個々のボクセルコンポーネントと単純なロボットを作成する以上に、インフラストラクチャのコストが増加することはありません。 この意味で、幾何学的複雑さにはほとんどコストがかかりません。 相対的なロボットによる組み立てでは、シンプルで反復可能な手順を使用して高性能構造をオンデマンドで製造し、単一の組み立てが最終組み立てとなります。」

チームワークでロボットの夢が実現します

MIT のボクセル構築 BILL-E ロボットがエキサイティングであることは疑いの余地がありません。 しかし、おそらく最もエキサイティングな側面は、ロボットの次のフロンティアについて示唆していることです。 少なくとも SRI インターナショナルの研究者が 初の汎用移動ロボット、エンジニアがロボットの使用の可能性に興奮しているのは当然です。

今日、ロボットは幅広い用途に使用されています。 それらを造る人々は、人間にはあまり向いていない退屈で汚くて危険で高額な仕事をこなせると約束している。 しかし、1 台のロボットは役に立つかもしれませんが、そのロボットはますます便利になっています。 チーム ロボットが最も価値を発揮できる場所を垣間見ることができるロボットの例です。 マシンのチームがどこで勝利できるかの証拠は、あらゆる異なるスケールで明らかです。 MITが開発した相対ロボットのような小型ロボットもある。 ただし、コラボレーションの同じ原則は、より大型のロボットにも当てはまります。

昨年はボストン・ダイナミクス 短いビデオを公開しました 2 台の SpotMini ロボットが協力して、オフィスのドアを開けるという共通の目標を達成しました。 これはコラボレーションを限定して単純化した図ですが、それでもなお、複数のコラボレーションがどのように行われるかを示しています。 機械は連携して、従来でははるかに困難であった、あるいは不可能であったタスクを実行できます。 彼ら自身。

このような協働ロボットが解決できると期待される問題は多岐にわたります。 場合によっては、ドアが開く SpotMini の場合など、障害物を回避したり除去したりすることもあります。 他の例では、複数のロボットを使用して広いエリアを探索し、それぞれが独自の経路を追跡しながら、互いに足を踏むことなく広いエリアをカバーできるように調整する場合もあります。 これはマッピングなどに役立ちます。 また、ロボットが試行錯誤を通じて学習し、その情報をパーティ内の他のメンバーに伝えることで、能力を向上させることもできます。 関係者全員がより速いスピードで賢く成長できるようになります。

ロボットチームはどこにでもいます

チームベースの協働ロボットの例はどこにでもあります。 ニューヨークのコロンビア大学で、ホッド・リプソン教授と彼のチームは、 円盤型ロボットの群れを開発した 相互に接続してさまざまなフォームファクターを形成できます。 たとえば、隙間を通って移動する必要がある場合、ロボットは隙間を通れる形状に再配置してから、反対側でより広い構造物として再組み立てすることができます。

一方、NASA の革新的先進コンセプト プログラムの一環として、この有名な宇宙機関は プロジェクトに取り組んでいる 「コボット」と呼ばれるロボットのグループを中心に展開します。 これらの協働ロボットは、チームとして洞窟などのエリアを探索することができますが、新しいタイプの移動を可能にするために協力することもできます。 NASA は、いつか、他の惑星の探査に使用できることを期待しています。

これらのアプローチは信じられないほどエキサイティングです。 ただし、どちらの例でも、使用されているロボットは互いに同一です。 そうである必要はありません。 実際、多くのシナリオでは、ロボットのチームがさまざまなスキルを持つロボットで構成されていた方が役立つ可能性があります。 ご存知のとおり、人間の効率的なチームのようなものです。

たとえば、自然災害後の捜索救助ミッションで協力する協力ロボット チームを考えてみましょう。 これはすでにあるものです 活発に研究されています 人間の救助者を派遣することに伴う危険があるためです。 しかし、同じロボットを複数台持つことは、間違いなく特定の救助には役立つ可能性があります。 さまざまな環境で、異なるスキルセットを持つロボットをまとめることができれば、さらに効果が発揮される可能性があります。 貴重な。

高度な光学機能を備えた偵察型ロボットを、瓦礫を邪魔にならない場所に移動したり、被災者に食料や水を運んだりするためのより重いロボットと組み合わせて使用​​することを想像してみてください。 複数のタイプのロボットを一緒に使用するこの機能は、現在研究されているものです。 DARPA の地下大挑戦. コンテストの参加者は、地下環境を探索するための自律ロボットを開発する必要があります。 ただし、1 種類のロボットに限定されるのではなく、4 脚の犬を模したロボットから飛行するドローンに至るまで、複数の種類のマシンで構成されるタッグ チームを構築することもできます。

すべてはコントロールです

チームで働いたことがある人なら誰でも知っているように、もちろん、目標を決定する際にはリーダーシップが大きな問題となります。 ロボットに関しても、これは同様に懸念事項であり、考えられる答えは複数あります。

「私たちは、分散型ではなく集中型の制御アーキテクチャを採用しています」と、BILL-E プロジェクトの研究者であるベンジャミン ジェネット氏は述べています。 「これは、単一のエンティティ（この場合はラップトップ）がビルド シーケンスとロボットの経路計画を計算し、モバイル ロボットにワイヤレスでコマンドを送信することを意味します。 次に、ロボットは、フィードバック用の有限量のセンシングを使用して、ステップ、回転、持ち上げ、配置などの規定された動作の小さなセットで構成されるこのパスを実行します。」

Jenett 氏は、この種の集中制御アーキテクチャでは、すべてが事前にプログラムされているため、より簡単に最適な結果を達成できると述べています。 この場合、彼が言及する「単一のエンティティ」とは、建築現場のプロジェクト マネージャーのようなものです。 すべてを事前に準備し、チームのメンバー全員が自分がどうあるべきかを理解していることを確認します やってる。 ただし、単一障害点に対して脆弱になるため、これは完璧なソリューションではありません。 その結果、チームは将来に向けて分散型制御システムを検討しているとジェネット氏は述べた。

「これには、ロボットのさらなる自律性、つまりセンシングと意思決定が必要です」と彼は言う。 「しかし、私たちのハードウェアは、この作業の次の段階でこれらの変更を組み込むために簡単に変更できると感じています。」

この挑戦は今後も続くでしょう。 複数のロボットを相互に通信させることは非常に複雑な問題であり、十分な事前計画が必要です。 ただし、群知能の進歩により、ロボットが分散型の知能を備えた特定のアプリケーションで連携して機能することも可能になります。 鳥の群れのように、それぞれの鳥が最も近い隣の鳥に反応するが、群れを率いる鳥がいない場合、これには大きな可能性が秘められています。 特に即興で戦略を立てる場合はそうです。

物語はまだ始まったばかり

現時点では、私たちはまだこの特別な旅の始まりにいます。 職場での人間とロボットのコラボレーションと同様、ロボットの協働チームも依然として研究室の管轄が大部分を占めています。 しかし、このままでは済みません。

からのすべてによって証明されるように、 Starship Technologiesの配送ロボット ANYboticsへ あらゆる石油掘削装置検査ロボット, ロボットは日常生活の一部になりつつあります。 そして現在、企業は業務を遂行するために1台か2台のロボットを採用しているが、その数は今後さらに増加するだろう。

だから、私たちのためにも、彼らは仲良くなり始めたほうがいいのです。

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