หุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานรวมทีมสร้างสถานีอวกาศและช่วยชีวิต

โครงสร้างอย่างสถานีอวกาศนานาชาตินั้นใหญ่และหนักเกินกว่าจะสร้างบนโลกแล้วปล่อยสู่โลกเป็นชิ้นเดียว ในทางกลับกัน สถานีอวกาศนานาชาติกลับถูกประกอบขึ้นในอวกาศเหมือนชุดเลโก้ขนาดยักษ์ โดยใช้โมดูลขนาดใหญ่ที่ถูกส่งผ่านการปล่อยจรวดหลายครั้งในระยะเวลา 12 ปี นั่นก็ยากพอแล้วเมื่อคุณต้องรับมือกับโครงสร้างที่ออกแบบมาให้ลอยอยู่ในวงโคจรของโลก แต่เมื่อใดที่การสำรวจอวกาศก้าวไปอีกขั้นและมนุษยชาติต้องการสร้างสิ่งก่อสร้างที่ซับซ้อนไกลออกไป เช่น บนดาวอังคาร

นั่นคือสิ่งที่ก โครงการใหม่ของเอ็มไอที เข้ามาเล่น เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของมนต์ที่ว่า “การทำงานเป็นทีมทำให้งานในฝัน” โดยเป็นการจัดแสดงระบบหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานตัวเล็กๆ ที่มีชื่อเล่นว่าญาติ หุ่นยนต์ — ซึ่งวันหนึ่งสามารถทำงานร่วมกันเพื่อสร้างโครงสร้างที่มีประสิทธิภาพสูง ตั้งแต่เครื่องบิน บ้าน ไปจนถึงอวกาศ การตั้งถิ่นฐาน

หุ่นยนต์รูปตัว V ที่เรียกว่า Bipedal Isotropic Lattice Locomoting Explorers (หรือ BILL-E) มีลักษณะคล้ายแขนจิ๋ว พวกมันสามารถเคลื่อนไหวได้เหมือนหนอนนิ้ว โดยสามารถต่อชิ้นส่วนโมดูลาร์สามมิติขนาดเล็กที่เรียกว่า voxels เข้าด้วยกันเป็นโครงสร้างที่ใหญ่ขึ้นได้ ในลักษณะเดียวกับที่สามารถสร้างภาพที่มีความซับซ้อนใดๆ บนหน้าจอโดยใช้สี่เหลี่ยมจัตุรัสธรรมดา พิกเซล แนวคิดของผู้สร้าง BILL-E ก็คือหุ่นยนต์สามารถบรรลุผลเช่นเดียวกันใน โลกสามมิติ หุ่นยนต์แต่ละตัวสามารถรับและวางในตำแหน่งโดยหุ่นยนต์ จากนั้นเชื่อมต่อโดยใช้ระบบล็อคพิเศษที่เป็นส่วนหนึ่งของแต่ละหน่วยอาคาร

“หุ่นยนต์ของเราสามารถสร้างโครงสร้างที่ใหญ่กว่าและแม่นยำกว่าตัวมันเองได้” Benjamin Jenett หนึ่งในนักวิจัยหลักของโครงการกล่าวกับ Digital Trends “ไม่มีต้นทุนเพิ่มขึ้นสำหรับโครงสร้างพื้นฐาน นอกเหนือจากการสร้างส่วนประกอบ voxel และหุ่นยนต์ธรรมดาแต่ละชิ้น ในแง่นี้ ความซับซ้อนทางเรขาคณิตเกิดขึ้นเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีค่าใช้จ่ายเลย การประกอบหุ่นยนต์แบบสัมพันธ์ใช้ขั้นตอนที่ง่ายและทำซ้ำได้เพื่อสร้างโครงสร้างที่มีประสิทธิภาพสูงตามความต้องการ โดยที่การประกอบเดี่ยวถือเป็นการประกอบขั้นสุดท้าย”

การทำงานเป็นทีมทำให้หุ่นยนต์ในฝันทำงานได้

ไม่ต้องสงสัยเลยว่าหุ่นยนต์ BILL-E ที่สร้างว็อกเซลของ MIT นั้นน่าตื่นเต้น แต่บางทีสิ่งที่น่าตื่นเต้นที่สุดก็คือสิ่งที่พวกเขาแนะนำเกี่ยวกับขอบเขตถัดไปของหุ่นยนต์ เป็นเวลากว่าครึ่งศตวรรษ อย่างน้อยก็นับตั้งแต่ที่นักวิจัยของ SRI International สร้าง หุ่นยนต์เคลื่อนที่เอนกประสงค์ตัวแรกวิศวกรรู้สึกตื่นเต้นอย่างยิ่งกับความเป็นไปได้ในการใช้หุ่นยนต์

ปัจจุบันมีการใช้หุ่นยนต์ในการใช้งานที่หลากหลาย ผู้คนที่สร้างมันขึ้นมาสัญญาว่าจะสามารถทำงานที่น่าเบื่อ สกปรก อันตราย และมีมูลค่าสูงได้ ซึ่งมนุษย์ไม่เหมาะกับมัน แม้ว่าหุ่นยนต์ตัวหนึ่งอาจมีประโยชน์ แต่ก็มีมากขึ้นเรื่อยๆ ทีม ของหุ่นยนต์ที่มองเห็นจุดที่พวกเขาอาจมีค่ามากที่สุด หลักฐานที่แสดงว่าทีมเครื่องจักรสามารถคว้าชัยชนะได้นั้นชัดเจนในทุกระดับ มีหุ่นยนต์ขนาดเล็กเหมือนกับหุ่นยนต์สัมพัทธ์ที่พัฒนาโดย MIT อย่างไรก็ตาม หลักการเดียวกันของการทำงานร่วมกันนี้สามารถนำไปใช้กับหุ่นยนต์ขนาดใหญ่ได้เช่นกัน

ปีที่แล้ว บอสตัน ไดนามิกส์ ปล่อยวิดีโอสั้น ๆ โดยที่หุ่นยนต์ SpotMini สองตัวทำงานร่วมกันเพื่อบรรลุเป้าหมายร่วมกัน ซึ่งก็คือการเปิดประตูสำนักงาน นั่นเป็นตัวอย่างประกอบของการทำงานร่วมกันที่มีข้อจำกัดและเรียบง่าย แต่ก็แสดงให้เห็นว่ามีหลายวิธี เครื่องจักรสามารถทำงานร่วมกันเพื่อทำงานที่ยากขึ้นมากหรือเป็นไปไม่ได้เลยด้วยซ้ำ ด้วยตัวของพวกเขาเอง.

มีปัญหามากมายที่หุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานดังกล่าวสัญญาว่าจะแก้ไข ในบางกรณีเป็นการหลีกเลี่ยงหรือขจัดสิ่งกีดขวาง เช่น ในกรณีของ SpotMinis ที่เปิดประตู ในด้านอื่นๆ อาจเป็นการสำรวจพื้นที่ขนาดใหญ่โดยใช้หุ่นยนต์หลายตัวซึ่งแต่ละตัวติดตามเส้นทางของตนเอง แต่ประสานกันเพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่กว้างโดยไม่ต้องเหยียบเท้ากัน สิ่งนี้มีประโยชน์สำหรับสิ่งต่างๆ เช่น การทำแผนที่ นอกจากนี้ยังช่วยให้หุ่นยนต์สามารถพัฒนาความสามารถของตนได้ด้วยการเรียนรู้ผ่านการลองผิดลองถูก จากนั้นจึงถ่ายทอดข้อมูลนี้ไปยังคนอื่นๆ ในปาร์ตี้ ช่วยให้ผู้เกี่ยวข้องทั้งหมดเติบโตอย่างชาญฉลาดยิ่งขึ้นในอัตราที่รวดเร็วยิ่งขึ้น

ทีมหุ่นยนต์มีอยู่ทุกที่

ตัวอย่างของหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานที่ทำงานเป็นทีมมีอยู่ทั่วไปทุกแห่ง ที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบียในนิวยอร์ก ศาสตราจารย์ฮอด ลิปสันและทีมงานของเขามี ได้พัฒนาหุ่นยนต์รูปดิสก์จำนวนหนึ่ง ที่สามารถเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเพื่อสร้างฟอร์มแฟคเตอร์ต่างๆ ที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น หากจำเป็นต้องเคลื่อนที่ผ่านช่องว่าง หุ่นยนต์สามารถจัดเรียงตัวเองใหม่ให้เป็นรูปร่างที่ช่วยให้สามารถเดินทางผ่านช่องว่างนั้นได้ ก่อนที่จะประกอบกลับเป็นโครงสร้างที่กว้างขึ้นในอีกด้านหนึ่ง

ในขณะเดียวกัน ในฐานะส่วนหนึ่งของโครงการ Innovative Advanced Concepts ของ NASA หน่วยงานด้านอวกาศที่มีชื่อเสียงก็เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ กำลังทำงานในโครงการ หมุนรอบกลุ่มหุ่นยนต์ที่เรียกว่า “โคบอท” โคบอทเหล่านี้สามารถทำงานเป็นทีมเพื่อสำรวจพื้นที่ต่างๆ เช่น ถ้ำ แต่ยังทำงานร่วมกันเพื่อสร้างการเคลื่อนที่รูปแบบใหม่ที่เป็นไปได้ วันหนึ่ง NASA หวังว่าพวกเขาจะสามารถใช้เพื่อสำรวจดาวเคราะห์ดวงอื่นได้

แนวทางเหล่านี้น่าตื่นเต้นมาก อย่างไรก็ตาม ในทั้งสองตัวอย่าง หุ่นยนต์ที่ใช้นั้นเหมือนกัน ไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้น ในความเป็นจริง ในหลาย ๆ สถานการณ์ อาจมีประโยชน์มากกว่าหากทีมหุ่นยนต์ประกอบด้วยหุ่นยนต์ที่มีทักษะแตกต่างกันในวงกว้าง คุณก็รู้ เช่นเดียวกับทีมมนุษย์ที่มีประสิทธิภาพ

ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาทีมหุ่นยนต์ร่วมมือที่ทำงานร่วมกันในภารกิจค้นหาและช่วยเหลือหลังภัยพิบัติทางธรรมชาติ นี่คือสิ่งที่เป็นอยู่แล้ว กำลังสำรวจอย่างแข็งขัน เนื่องจากอาจเกิดอันตรายจากการส่งเจ้าหน้าที่กู้ภัยเข้ามา แต่ในขณะที่การมีหุ่นยนต์ตัวเดียวกันหลายหน่วยก็อาจมีประโยชน์ในการช่วยเหลือบางอย่างได้อย่างไม่ต้องสงสัย สภาพแวดล้อม ความสามารถในการรวบรวมหุ่นยนต์ที่มีชุดทักษะที่แตกต่างกันสามารถพิสูจน์ได้มากกว่านั้น มีค่า.

ลองนึกภาพการใช้หุ่นยนต์ประเภทสอดแนมที่มีความสามารถด้านการมองเห็นขั้นสูง ร่วมกับหุ่นยนต์ที่หนักกว่าซึ่งอยู่ที่นั่นเพื่อขนเศษหินหรือนำอาหารและน้ำไปให้เหยื่อ ความสามารถในการใช้หุ่นยนต์หลายประเภทร่วมกันนี้เป็นสิ่งที่กำลังถูกสำรวจอยู่ การท้าทายที่ยิ่งใหญ่ใต้ดินของ DARPA. ผู้เข้าประกวดจะต้องพัฒนาหุ่นยนต์อัตโนมัติเพื่อสำรวจสภาพแวดล้อมใต้ดิน แทนที่จะจำกัดอยู่เพียงหุ่นยนต์ประเภทเดียว พวกเขาสามารถสร้างแท็กทีมที่ประกอบด้วยเครื่องจักรหลายประเภท ตั้งแต่บอทที่ได้รับแรงบันดาลใจจากสุนัขสี่ขาไปจนถึงโดรนบินได้

มันคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับการควบคุม

แน่นอนว่าใครก็ตามที่เคยทำงานเป็นทีมจะรู้ดีว่าความเป็นผู้นำถือเป็นคำถามสำคัญในการกำหนดเป้าหมาย เมื่อพูดถึงหุ่นยนต์ เรื่องนี้ก็เป็นเรื่องที่น่ากังวลไม่น้อย และยังมีคำตอบที่เป็นไปได้หลายคำตอบ

“เราใช้สถาปัตยกรรมการควบคุมแบบรวมศูนย์ ซึ่งตรงข้ามกับแบบกระจาย” Benjamin Jenett นักวิจัยในโครงการ BILL-E กล่าว “ซึ่งหมายความว่าเอนทิตีเดียว ในกรณีนี้คือแล็ปท็อป คำนวณลำดับการสร้าง [ทั้งหมด] และการวางแผนเส้นทางของหุ่นยนต์ และส่งคำสั่งแบบไร้สายไปยังหุ่นยนต์เคลื่อนที่ จากนั้นหุ่นยนต์จะดำเนินการตามเส้นทางนี้ซึ่งประกอบด้วยการเคลื่อนไหวที่กำหนดชุดเล็กๆ — ก้าว หมุน หยิบขึ้นมา วาง — พร้อมการตรวจจับการตอบสนองจำนวนจำกัด”

Jenett ตั้งข้อสังเกตว่าสถาปัตยกรรมการควบคุมแบบรวมศูนย์ประเภทนี้สามารถบรรลุผลลัพธ์ที่ดีที่สุดได้ง่ายขึ้น เนื่องจากทุกอย่างได้รับการตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้า ในกรณีนี้ "เอนทิตีเดียว" ที่เขาอ้างถึงก็เหมือนกับผู้จัดการโครงการบนไซต์อาคาร: การวางแผน ทุกอย่างล่วงหน้าและทำให้แน่ใจว่าสมาชิกทุกคนในทีมรู้ว่าตนควรเป็นอย่างไร ทำ. อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาที่สมบูรณ์แบบเนื่องจากทำให้เสี่ยงต่อความล้มเหลวเพียงจุดเดียว ด้วยเหตุนี้ Jenett จึงกล่าวว่าทีมงานกำลังมองหาระบบควบคุมแบบกระจายสำหรับอนาคต

“สิ่งนี้ต้องการความเป็นอิสระจากหุ่นยนต์มากขึ้น (หมายถึง) การตรวจจับและการตัดสินใจ” เขากล่าว “แต่เรารู้สึกว่าฮาร์ดแวร์ของเราสามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างง่ายดายเพื่อรวมการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ไว้ในขั้นตอนต่อๆ ไปของงานนี้”

ความท้าทายนี้จะดำเนินต่อไปในปีต่อ ๆ ไป การมีหุ่นยนต์หลายตัวมาพูดคุยกันเป็นปัญหาที่ซับซ้อนอย่างมาก ซึ่งต้องอาศัยการวางแผนล่วงหน้าอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าในหน่วยสืบราชการลับแบบฝูงจะช่วยให้หุ่นยนต์ทำงานร่วมกันในบางแอปพลิเคชันที่มีรูปแบบหน่วยสืบราชการลับแบบกระจาย เช่นเดียวกับฝูงนก ที่นกแต่ละตัวตอบสนองต่อเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุด แต่ไม่มีนกตัวใดเป็นผู้นำฝูง สิ่งนี้มีศักยภาพมหาศาล โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพูดถึงกลยุทธ์ด้นสด

แค่จุดเริ่มต้นของเรื่อง.

ตอนนี้เรายังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการเดินทางครั้งนี้ เช่นเดียวกับการทำงานร่วมกันระหว่างมนุษย์และหุ่นยนต์ในที่ทำงาน ทีมงานหุ่นยนต์ที่ทำงานร่วมกันยังคงเป็นพื้นที่ส่วนใหญ่ของห้องปฏิบัติการวิจัย แต่มันจะไม่อยู่อย่างนั้น

ตามที่แสดงให้เห็นทุกอย่างจาก หุ่นยนต์ส่งของของ Starship Technologies ถึง ANYbotics' หุ่นยนต์ตรวจสอบแท่นขุดเจาะน้ำมัน ANYmalหุ่นยนต์กำลังกลายเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตประจำวัน และในปัจจุบัน บริษัทต่างๆ ต่างจ้างหุ่นยนต์หนึ่งหรือสองตัวเพื่อดำเนินงานต่างๆ ตัวเลขดังกล่าวก็จะเพิ่มขึ้นอย่างแน่นอน

ดังนั้นพวกเขาควรจะเริ่มเข้ากันได้ดีกว่า - เพื่อประโยชน์ทั้งหมดของเรา

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• พบกับหุ่นยนต์ขว้างที่พลิกเกมได้ซึ่งสามารถเลียนแบบการขว้างของมนุษย์ได้อย่างสมบูรณ์แบบ
• สูตรตลก: ทำไมอารมณ์ขันที่สร้างโดยเครื่องจักรจึงเป็นจอกศักดิ์สิทธิ์ของ A.I.
• Part Terminator, Part Tremors: หุ่นยนต์หนอนตัวนี้สามารถว่ายผ่านทรายได้
• เสียงแห่งวิทยาศาสตร์: เหตุใดเสียงจึงเป็นขอบเขตถัดไปในการสำรวจดาวอังคาร
• หุ่นยนต์ที่กำลังพัฒนาและจำลองตัวเองอยู่ที่นี่แล้ว แต่อย่ากังวลกับการลุกฮือ