Коллаборативные роботы объединяются, строят космические станции и спасают жизни

Такие конструкции, как Международная космическая станция, слишком велики и тяжелы, чтобы их можно было построить на Земле, а затем запустить на Землю как единое целое. Вместо этого МКС была собрана в космосе, как гигантский набор Lego, с использованием больших модулей, которые доставлялись посредством нескольких запусков ракет в течение 12 лет. Это достаточно сложно, когда вы имеете дело со структурой, предназначенной для плавания по околоземной орбите. Но как насчет того, когда освоение космоса сделает следующий шаг и человечество захочет построить сложные конструкции дальше, например, на Марсе?

Вот где новый проект MIT вступает в игру. Воплощая мантру «командная работа делает мечту реальностью», он демонстрирует систему крошечных совместных роботов, получивших прозвище «родственник». роботы, которые однажды смогут работать вместе для создания высокопроизводительных конструкций, от самолетов до домов и космоса. населенные пункты.

Роботы V-образной формы, называемые Bipedal Isotropic Rattice Locomoting Explorers (или BILL-E), напоминают миниатюрные руки. Двигаясь, как червячки, они могут собирать небольшие трехмерные модульные части, называемые вокселами, в более крупные структуры. Точно так же, как изображение любой сложности можно воспроизвести на экране с помощью простого квадрата. пикселей, идея создателей BILL-E заключается в том, что роботы смогут добиться того же в трехмерный мир. Роботы могут поднять и разместить каждый воксел на нужном месте, а затем соединить его с помощью специальной системы фиксации, которая является частью каждой строительной единицы.

«Наши роботы могут создавать конструкции крупнее и точнее, чем они сами», — рассказал Digital Trends Бенджамин Дженетт, один из главных исследователей проекта. «Затраты на инфраструктуру не увеличиваются, за исключением создания отдельных воксельных компонентов и простых роботов. В этом смысле геометрическая сложность обходится практически бесплатно. Относительная роботизированная сборка использует простую, повторяемую процедуру для производства высокопроизводительных конструкций по требованию, при этом отдельная сборка является окончательной сборкой».

Командная работа заставляет мечту робота сбываться

Нет сомнений в том, что роботы BILL-E Массачусетского технологического института, создающие вокселы, впечатляют. Но, пожалуй, самым интересным их аспектом является то, что они предполагают о следующем рубеже развития роботов. На протяжении более полувека, по крайней мере, с тех пор, как исследователи SRI International построили первый мобильный робот общего назначенияинженеры по праву были в восторге от возможности использования роботов.

Сегодня роботы используются во многих сферах. Люди, которые их строят, обещают, что они смогут выполнять скучную, грязную, опасную и дорогостоящую работу, для которой люди менее приспособлены. Но хотя один робот может быть полезен, его становится все больше и больше. команды роботов, которые позволяют взглянуть на то, где они могут быть наиболее ценными. Доказательства того, где команды машин могут одержать победу, очевидны в самых разных масштабах. Существуют небольшие роботы, подобные роботам, разработанным Массачусетским технологическим институтом. Однако те же принципы сотрудничества применимы и к более крупным роботам.

В прошлом году Boston Dynamics выпустил короткое видео в котором два робота SpotMini работали вместе для достижения общей цели: открытия двери офиса. Это ограниченная и упрощенная иллюстрация сотрудничества, но, тем не менее, она показывает, насколько многочисленны машины могут работать вместе для выполнения задач, которые были бы гораздо более трудными или даже невозможными в их собственный.

Существует широкий спектр проблем, которые обещают решить такие коллаборативные роботы. В некоторых случаях это обход или устранение препятствий, как в случае с открывающейся дверью SpotMinis. В других случаях это может быть исследование больших территорий с использованием нескольких роботов, каждый из которых отслеживает свой собственный путь, но скоординированно так, чтобы охватить большую территорию, не наступая друг другу на пятки. Это может быть полезно для таких вещей, как картографирование. Это также может позволить роботам улучшить свои способности, обучаясь методом проб и ошибок, а затем передавая эту информацию другим членам группы; позволяя всем участникам становиться умнее более быстрыми темпами.

Команды роботов повсюду

Примеры командных совместных роботов можно найти повсюду. В Колумбийском университете в Нью-Йорке профессор Ход Липсон и его команда разработали рой дискообразных роботов которые могут соединяться вместе, образуя множество различных форм-факторов. Например, если ему нужно пройти через зазор, роботы могут принять форму, позволяющую им пройти через него, прежде чем снова собраться в более широкую структуру на другой стороне.

Между тем, в рамках программы НАСА «Инновационные передовые концепции» известное космическое агентство работаю над проектом вращается вокруг группы роботов, называемых «коботами». Эти коботы могут работать в команде, исследуя такие области, как пещеры, а также работать вместе, чтобы создавать новые типы передвижения. НАСА надеется, что однажды их можно будет использовать для исследования других планет.

Эти подходы невероятно интересны. Однако в обоих примерах используемые роботы идентичны друг другу. Это не обязательно так. Фактически, во многих сценариях было бы полезнее, если бы команды роботов состояли из роботов с совершенно разными навыками. Знаете, как эффективные команды людей.

Рассмотрим, например, совместные команды роботов, которые вместе выполняют поисково-спасательную операцию после стихийного бедствия. Это то, что уже активно исследуется из-за опасности, связанной с отправкой спасателей-людей. Но хотя наличие нескольких единиц одного и того же робота, несомненно, может быть полезно при определенных спасательных операциях. средах, возможность объединить роботов с разными наборами навыков может оказаться еще более эффективной. ценный.

Представьте себе, что вы используете робота-разведчика с расширенными оптическими возможностями в сочетании с более тяжелым роботом, который убирает завалы с дороги или доставляет жертвам еду и воду. Возможность совместного использования нескольких типов роботов в настоящее время исследуется в Подземный грандиозный вызов DARPA. Участники конкурса должны разработать автономных роботов для исследования подземных сред. Однако вместо того, чтобы ограничиваться одним типом роботов, они могут создавать команды тегов, состоящие из нескольких типов машин, от четвероногих собачьих ботов до летающих дронов.

Все дело в контроле

Любой, кто когда-либо работал в команде, знает, конечно, что лидерство — это большой вопрос, когда дело доходит до постановки целей. Когда дело доходит до роботов, это вызывает не меньшую озабоченность — и существует множество возможных ответов.

«Мы используем централизованную, а не распределенную архитектуру управления», — сказал Бенджамин Дженетт, исследователь проекта BILL-E. «Это означает, что один объект, в данном случае ноутбук, вычисляет [всю] последовательность сборки и планирование пути робота, а также отправляет команды мобильным роботам по беспроводной сети. Затем роботы выполняют этот путь, который состоит из небольшого набора предписанных движений — шаг, поворот, взятие, размещение — с ограниченным количеством датчиков обратной связи».

Дженетт отмечает, что такая архитектура централизованного управления позволяет легче достичь оптимальных результатов, поскольку все запрограммировано заранее. В данном случае «единое лицо», о котором он говорит, похоже на руководителя проекта на строительной площадке: планирование все заранее и убедиться, что каждый член команды знает, кем он должен быть делает. Однако это не идеальное решение, поскольку оно делает его уязвимым к единственной точке отказа. В результате Дженетт заявил, что в будущем команда изучает распределенные системы управления.

«Это требует большей автономии от роботов, [имея в виду] восприятие и принятие решений», — сказал он. «Но мы считаем, что наше оборудование можно легко модифицировать, чтобы включить эти изменения на следующих этапах работы».

Эта задача сохранится и в ближайшие годы. Заставить несколько роботов общаться друг с другом — чрезвычайно сложная задача, требующая тщательного предварительного планирования. Однако достижения в области роевого интеллекта также позволят роботам работать вместе в определенных приложениях с распределенными формами интеллекта. Подобно стае птиц, где каждая птица реагирует на своих ближайших соседей, но ни одна птица не возглавляет стаю, это имеет огромный потенциал. Особенно когда дело касается импровизационных стратегий.

Только начало истории

Сейчас мы все еще находимся в начале этого пути. Подобно сотрудничеству между людьми и роботами на рабочем месте, совместные команды роботов остаются в основном прерогативой исследовательских лабораторий. Но так не останется.

Как показывает все из Роботы-доставщики Starship Technologies в ANYbotics’ Роботы для осмотра нефтяных вышек ANYmal, роботы становятся частью повседневной жизни. И там, где прямо сейчас компании используют одного или двух роботов для выполнения задач, это число будет расти.

Так что им лучше начать ладить — ради всех нас.

Рекомендации редакции

• Познакомьтесь с революционным роботом-качером, который может идеально имитировать любой бросок человека.
• Забавная формула: Почему машинный юмор — это Святой Грааль искусственного интеллекта
• Частично Терминатор, частично Тремор: этот робот-червь может плавать сквозь песок.
• Звук науки: почему звук является следующим рубежом в исследовании Марса
• Развивающиеся, самовоспроизводящиеся роботы уже здесь, но не беспокойтесь о восстании