Estruturas como a Estação Espacial Internacional são demasiado grandes e pesadas para serem construídas na Terra e depois lançadas na Terra como uma só peça. Em vez disso, a ISS foi montada no espaço como um conjunto gigante de Lego, utilizando grandes módulos que foram entregues através de múltiplos lançamentos de foguetes ao longo de um período de 12 anos. Isso já é bastante difícil quando se trata de uma estrutura projetada para flutuar na órbita da Terra. Mas e quando a exploração espacial der o próximo passo e a humanidade quiser construir construções complexas mais longe, como em Marte?
Conteúdo
- Trabalho em equipe faz o sonho do robô funcionar
- Equipes de robôs estão por toda parte
- É tudo uma questão de controle
- Apenas o começo da história
É aí que um novo projeto do MIT entra em jogo. Resumindo o mantra “o trabalho em equipe faz o sonho funcionar”, ele apresenta um sistema de pequenos robôs colaborativos – apelidados de relativos robôs – que um dia poderão trabalhar juntos para construir estruturas de alto desempenho, que vão desde aviões a casas e ao espaço assentamentos.
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Os robôs em forma de V, chamados Bipedal Isotropic Lattice Locomoting Explorers (ou BILL-E), lembram braços em miniatura. Movendo-se como minhocas, eles podem juntar pequenas peças modulares tridimensionais, chamadas voxels, em estruturas maiores. Da mesma forma que uma imagem de qualquer complexidade pode ser reproduzida na tela usando quadrados simples pixels, a ideia dos criadores do BILL-E é que os robôs pudessem conseguir o mesmo no mundo tridimensional. Cada voxel pode ser recolhido e colocado em posição pelos robôs e, em seguida, conectado por meio de um sistema de travamento especial que faz parte de cada unidade construtiva.
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“Nossos robôs podem construir estruturas maiores e mais precisas do que eles próprios”, disse Benjamin Jenett, um dos principais pesquisadores do projeto, ao Digital Trends. “Não há aumento no custo da infraestrutura além da fabricação de componentes voxel individuais e robôs simples. Nesse sentido, a complexidade geométrica tem pouco ou nenhum custo. A montagem robótica relativa utiliza um procedimento simples e repetível para produzir estruturas de alto desempenho sob demanda, onde a montagem única é a montagem final.”
Trabalho em equipe faz o sonho do robô funcionar
Não há dúvida de que os robôs BILL-E de construção de voxels do MIT são empolgantes. Mas talvez o aspecto mais interessante deles seja o que sugerem sobre a próxima fronteira para os robôs. Por mais de meio século, pelo menos desde que os pesquisadores do SRI International construíram o primeiro robô móvel de uso geral, os engenheiros ficaram entusiasmados com a possibilidade de usar robôs.
Hoje, os robôs estão sendo usados em uma ampla variedade de aplicações. As pessoas que os constroem prometem que serão capazes de realizar os trabalhos enfadonhos, sujos, perigosos e caros para os quais os humanos são menos adequados. Mas embora um robô possa ser útil, é cada vez mais equipes de robôs que oferecem uma ideia de onde eles podem ser mais valiosos. A evidência de onde as equipes de máquinas podem triunfar é evidente em todas as escalas diferentes. Existem pequenos robôs como os relativos robôs desenvolvidos pelo MIT. No entanto, esses mesmos princípios de colaboração também se aplicam a robôs maiores.
No ano passado, a Boston Dynamics lançou um pequeno vídeo em que dois robôs SpotMini trabalharam juntos para atingir um objetivo comum: abrir a porta de um escritório. Esta é uma ilustração limitada e simplificada de colaboração, mas ainda assim mostra como múltiplas máquinas podem trabalhar juntas para realizar tarefas que teriam sido muito mais difíceis, ou mesmo impossíveis, em seus próprios.
Ei amigo, você pode me dar uma mão?
Há uma grande variedade de problemas que esses robôs colaborativos prometem resolver. Em alguns casos, é evitar ou remover obstáculos, como no caso dos SpotMinis que abrem portas. Em outros, pode ser a exploração de grandes áreas usando vários robôs, cada um rastreando seus próprios caminhos individuais, mas coordenados de modo a cobrir uma área ampla sem pisar uns nos outros. Isso pode ser útil para coisas como mapeamento. Também pode permitir que os robôs melhorem as suas capacidades, aprendendo através de tentativa e erro e depois transmitindo esta informação aos outros membros do grupo; permitindo que todos os envolvidos se tornem mais inteligentes e mais rápidos.
Equipes de robôs estão por toda parte
Exemplos de robôs colaborativos baseados em equipes estão por toda parte. Na Universidade de Columbia, em Nova York, o professor Hod Lipson e sua equipe desenvolveu um enxame de robôs em forma de disco que podem se conectar para formar uma variedade de formatos diferentes. Por exemplo, se for necessário passar por uma lacuna, os robôs podem se reorganizar em uma forma que lhes permita viajar através dela, antes de se remontarem como uma estrutura mais larga do outro lado.
Enquanto isso, como parte do programa Innovative Advanced Concepts da NASA, a renomada agência espacial está trabalhando em um projeto girando em torno de um grupo de robôs chamados “cobots”. Esses cobots podem trabalhar em equipe para explorar áreas como cavernas, mas também trabalhar juntos para possibilitar novos tipos de locomoção. Um dia, a NASA espera que eles possam ser usados para explorar outros planetas.
Essas abordagens são incrivelmente emocionantes. No entanto, em ambos os exemplos, os robôs utilizados são idênticos entre si. Isso não precisa ser o caso. Na verdade, em muitos cenários, poderia ser mais útil se as equipes de robôs fossem compostas por robôs com habilidades amplamente diferentes. Você sabe, como equipes eficientes de humanos.
Consideremos, por exemplo, equipas cooperativas de robôs que trabalham em conjunto numa missão de busca e salvamento após um desastre natural. Isso é algo que já está sendo ativamente explorado devido ao perigo inerente ao envio de equipes de resgate humanas. Mas embora ter múltiplas unidades do mesmo robô possa, sem dúvida, ser útil em certos resgates ambientes, ser capaz de reunir robôs com diferentes conjuntos de habilidades poderia ser ainda mais de valor.
Imagine usar um robô do tipo batedor com recursos ópticos avançados em combinação com um robô mais pesado que existe para remover escombros do caminho ou levar comida e água às vítimas. Esta capacidade de usar vários tipos de robôs juntos é algo que está sendo explorado atualmente em O Grande Desafio Subterrâneo da DARPA. Os participantes do concurso deverão desenvolver robôs autônomos para explorar ambientes subterrâneos. Em vez de se limitarem a um tipo de robô, eles podem construir equipes de tag compostas por vários tipos de máquinas, desde bots de quatro patas inspirados em caninos até drones voadores.
É tudo uma questão de controle
Como qualquer pessoa que já trabalhou em equipe sabe, é claro, liderança é uma grande questão quando se trata de ditar metas. Quando se trata de robôs, isso não é menos preocupante — e há múltiplas respostas possíveis.
“Empregamos uma arquitetura de controle centralizada, em oposição a uma arquitetura de controle distribuída”, disse Benjamin Jenett, pesquisador do projeto BILL-E. “Isso significa que uma única entidade, neste caso um laptop, calcula [toda] a sequência de construção e o planejamento do caminho do robô, e envia comandos sem fio para os robôs móveis. Os robôs então executam esse caminho que consiste em um pequeno conjunto de movimentos prescritos – pisar, virar, pegar, posicionar – com uma quantidade finita de detecção para feedback.”
Fazer com que vários robôs conversem entre si é um problema extremamente complexo, que exige muito planejamento prévio.
Jenett observa que esse tipo de arquitetura de controle centralizado pode alcançar resultados ideais com mais facilidade, uma vez que tudo é programado com antecedência. Neste caso, a “entidade única” a que ele se refere é como o gestor de projecto num estaleiro de construção: planeamento tudo com antecedência e garantindo que cada membro da equipe saiba o que deve ser fazendo. No entanto, não é uma solução perfeita, pois a torna vulnerável a um único ponto de falha. Como resultado, Jenett disse que a equipe está analisando sistemas de controle distribuído para o futuro.
“Isso requer mais autonomia dos robôs, [significando] detecção e tomada de decisão”, disse ele. “Mas sentimos que nosso hardware pode ser facilmente modificado para incorporar essas mudanças nas próximas fases deste trabalho.”
Este desafio continuará nos próximos anos. Fazer com que vários robôs conversem entre si é um problema extremamente complexo, que exige muito planejamento prévio. No entanto, os avanços na inteligência de enxame também permitirão que os robôs funcionem juntos em determinadas aplicações com formas distribuídas de inteligência. Tal como um bando de pássaros, onde cada pássaro responde aos seus vizinhos mais próximos, mas nenhum pássaro lidera o bando, isto tem um enorme potencial. Principalmente quando se trata de improvisar estratégias.
Apenas o começo da história
No momento, ainda estamos no início desta jornada específica. Tal como as colaborações entre humanos e robôs no local de trabalho, as equipas colaborativas de robôs continuam a ser, em grande parte, domínio dos laboratórios de investigação. Mas não vai ficar assim.
Como demonstrado por tudo, desde Robôs de entrega da Starship Technologies para ANYbotics' ANYmal robôs inspecionando plataformas de petróleo, os robôs estão se tornando parte da vida cotidiana. E onde, neste momento, as empresas empregam um ou dois robôs para realizar tarefas, esse número deverá crescer.
Então é melhor eles começarem a se dar bem – para o nosso bem.
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