Roboții colaborativi fac echipă pentru a construi stații spațiale și salvează vieți

Structuri precum Stația Spațială Internațională sunt prea mari și grele pentru a fi construite pe Pământ și apoi lansate pe Pământ ca o singură bucată. În schimb, ISS a fost asamblată în spațiu ca un set Lego gigant, folosind module mari care au fost livrate prin mai multe lansări de rachete pe o perioadă de 12 ani. Este destul de greu atunci când ai de-a face cu o structură concepută să plutească pe orbita Pământului. Dar ce zici când explorarea spațiului face următorul pas și umanitatea vrea să construiască construcții complexe mai departe, cum ar fi pe Marte?

Acolo a noul proiect MIT intră în joc. Reprezentând mantra „munca în echipă face ca visul să funcționeze”, ea prezintă un sistem de roboți colaborativi minusculi – poreclit rudă roboți — care ar putea într-o zi să lucreze împreună pentru a construi structuri de înaltă performanță, de la avioane la case și la spațiu aşezări.

Roboții în formă de V, numiți Biped Isotropic Lattice Locomoting Explorers (sau BILL-E), seamănă cu brațele miniaturale. Mișcându-se ca niște viermi inch, ei pot împacheta bucăți mici modulare tridimensionale, numite voxeli, în structuri mai mari. În același mod în care o imagine de orice complexitate poate fi reprodusă pe ecran folosind un pătrat simplu pixeli, ideea creatorilor lui BILL-E este că roboții ar putea realiza același lucru în lume tridimensională. Fiecare voxel poate fi preluat și plasat în poziție de către roboți, apoi conectat folosind un sistem special de blocare care face parte din fiecare unitate de construcție.

„Roboții noștri pot construi structuri mai mari și mai precise decât ei înșiși”, a declarat Benjamin Jenett, unul dintre principalii cercetători ai proiectului, pentru Digital Trends. „Nu există o creștere a costurilor pentru infrastructură în afară de realizarea de componente voxel individuale și roboți simpli. În acest sens, complexitatea geometrică are un cost mic sau deloc. Asamblarea relativă robotică utilizează o procedură simplă și repetabilă pentru a produce structuri de înaltă performanță la cerere, unde un singur ansamblu este asamblarea finală.”

Munca în echipă face ca visul robotului să funcționeze

Nu există nicio îndoială că roboții BILL-E de la MIT care construiesc voxeli sunt incitanți. Dar poate cel mai interesant aspect al acestora este ceea ce sugerează ei despre următoarea frontieră pentru roboți. De mai bine de jumătate de secol, cel puțin de când cercetătorii SRI Internaționali au construit primul robot mobil de uz general, inginerii au fost pe bună dreptate încântați de posibilitatea de a folosi roboți.

Astăzi, roboții sunt utilizați într-o gamă largă de aplicații. Oamenii care le construiesc promit că vor putea îndeplini slujbele plictisitoare, murdare, periculoase și cu dolari mari pentru care oamenii sunt mai puțin potriviți. Dar, deși un robot poate fi util, este din ce în ce mai mult echipe de roboți care oferă o privire asupra locului în care ar putea fi cei mai valoroși. Dovezile despre unde pot triumfa echipele de mașini sunt evidente la toate scalele diferite. Există roboți mici precum roboții relativi dezvoltați de MIT. Cu toate acestea, aceleași principii de colaborare se aplică și roboților mai mari.

Anul trecut, Boston Dynamics a lansat un scurt videoclip în care doi dintre roboții SpotMini au lucrat împreună pentru a atinge un obiectiv comun: deschiderea ușii unui birou. Aceasta este o ilustrare restrânsă și simplificată a colaborării, dar arată totuși cât de multiplă mașinile pot lucra împreună pentru a îndeplini sarcini care ar fi fost mult mai dificile, sau chiar imposibile propriile lor.

Există o mare varietate de probleme pe care astfel de roboți colaborativi promit să le rezolve. În unele cazuri, este evitarea sau îndepărtarea obstacolelor, cum ar fi în cazul SpotMinis care deschide ușa. În altele, s-ar putea să exploreze zone mari folosind mai mulți roboți, fiecare care își urmărește propriile căi individuale, dar coordonați astfel încât să acopere o zonă largă fără a călca unul pe celălalt. Acest lucru poate fi util pentru lucruri precum cartografierea. De asemenea, poate permite roboților să-și îmbunătățească abilitățile, prin învățarea prin încercare și eroare și apoi prin transmiterea acestor informații celorlalți din grup; permițând tuturor celor implicați să devină mai inteligenti într-un ritm mai rapid.

Echipele de roboți sunt peste tot

Exemple de roboți colaborativi bazați pe echipe sunt peste tot. La Universitatea Columbia din New York, profesorul Hod Lipson și echipa sa au a dezvoltat un roi de roboți în formă de disc care se pot conecta împreună pentru a forma o varietate de factori de formă diferiți. De exemplu, dacă trebuie să treacă printr-un gol, roboții se pot rearanja într-o formă care să le permită să călătorească prin el, înainte de a se reasambla ca o structură mai largă pe cealaltă parte.

Între timp, ca parte a programului Innovative Advanced Concepts al NASA, renumita agenție spațială este lucrând la un proiect care se învârte în jurul unui grup de roboți numiți „coboți”. Acești coboți pot lucra în echipă pentru a explora zone precum peșterile, dar și pot lucra împreună pentru a face posibile noi tipuri de locomoție. Într-o zi, NASA speră că ar putea fi folosite pentru a explora alte planete.

Aceste abordări sunt incredibil de interesante. Cu toate acestea, în ambele exemple, roboții angajați sunt identici unul cu celălalt. Nu trebuie să fie așa. De fapt, în multe scenarii, ar putea fi mai util dacă echipele de roboți ar fi formate din roboți cu abilități foarte diferite. Știi, ca echipe eficiente de oameni.

Luați în considerare, de exemplu, echipele de roboti cooperanți care lucrează împreună într-o misiune de căutare și salvare în urma unui dezastru natural. Acesta este ceva care este deja fiind explorat activ din cauza pericolului inerent trimiterii de salvatori umani. Dar, în timp ce aveți mai multe unități ale aceluiași robot, ar putea fi, fără îndoială, util în anumite salvari medii, posibilitatea de a reuni roboți cu seturi diferite de abilități ar putea dovedi și mai mult valoros.

Imaginați-vă că folosiți un robot de tip scout cu capacități optice avansate în combinație cu un robot mai greu care este acolo pentru a îndepărta molozul din drum sau pentru a aduce hrană și apă victimelor. Această capacitate de a folosi împreună mai multe tipuri de roboți este ceva în prezent explorat Marea provocare subterană a DARPA. Participanții la concurs trebuie să dezvolte roboți autonomi pentru a explora mediile subterane. Totuși, în loc să se limiteze la un singur tip de robot, ei pot construi echipe de etichete cuprinzând mai multe tipuri de mașini, de la roboți inspirați de canini cu patru picioare până la drone zburătoare.

Totul tine de control

După cum știe oricine care a lucrat vreodată într-o echipă, desigur, conducerea este o mare întrebare când vine vorba de dictarea obiectivelor. Când vine vorba de roboți, acest lucru nu este mai puțin o îngrijorare - și există mai multe răspunsuri posibile.

„Angajăm o arhitectură de control centralizată, spre deosebire de cea distribuită”, a spus Benjamin Jenett, cercetător al proiectului BILL-E. „Aceasta înseamnă că o singură entitate, în acest caz un laptop, calculează [întreaga] secvență de construcție și planificarea traseului robotului și trimite comenzi fără fir roboților mobili. Roboții execută apoi această cale care constă într-un mic set de mișcări prescrise - pas, întoarcere, ridicare, plasare - cu o cantitate finită de detectare pentru feedback.

Jenett observă că acest tip de arhitectură de control centralizat poate obține rezultate optime mai ușor, deoarece totul este programat din timp. În acest caz, „entitatea unică” la care se referă este ca managerul de proiect pe un șantier: planificarea totul în avans și asigurându-vă că fiecare membru al echipei știe ce ar trebui să fie face. Cu toate acestea, nu este o soluție perfectă, deoarece o face vulnerabilă la un singur punct de eșec. Drept urmare, Jenett a spus că echipa se uită la sisteme de control distribuit pentru viitor.

„Acest lucru necesită mai multă autonomie față de roboți, [adică] percepție și luare a deciziilor”, a spus el. „Dar credem că hardware-ul nostru poate fi modificat cu ușurință pentru a încorpora aceste modificări în fazele următoare ale acestei lucrări.”

Această provocare va continua și în anii următori. A face mai mulți roboți să vorbească între ei este o problemă extrem de complexă, care necesită multă planificare în avans. Cu toate acestea, progresele în inteligența roiurilor vor permite roboților să funcționeze împreună în anumite aplicații cu forme distribuite de inteligență. Ca un stol de păsări, în care fiecare pasăre răspunde celor mai apropiați vecini, dar nicio pasăre nu conduce turma, acest lucru are un potențial enorm. Mai ales când vine vorba de strategii de improvizație.

Doar începutul poveștii

În acest moment, suntem încă la începutul acestei călătorii. La fel ca colaborările dintre oameni și roboți la locul de muncă, echipele colaborative de roboți rămân în mare parte domeniul laboratoarelor de cercetare. Dar nu va rămâne așa.

După cum demonstrează totul de la Roboții de livrare ai Starship Technologies la ANYbotics’ ORICE roboți care inspectează platformele petroliere, roboții devin parte din viața de zi cu zi. Și acolo unde, în acest moment, companiile angajează unul sau doi roboți pentru a îndeplini sarcini, acest număr este neapărat să crească.

Așa că ar fi bine să înceapă să se înțeleagă - pentru binele nostru.

Recomandările editorilor

• Faceți cunoștință cu robotul de aruncare care schimbă jocul, care poate imita perfect orice aruncare umană
• Formula amuzantă: De ce umorul generat de mașini este Sfântul Graal al A.I.
• Parte Terminator, parte Tremor: Acest vierme robot poate înota prin nisip
• Sunetul științei: de ce sunetul este următoarea frontieră în explorarea lui Marte
• Roboții în evoluție, auto-replicatori sunt aici, dar nu vă faceți griji pentru o revoltă