Robotyka roju

Rój mikrorobotów Jasmine z otwartym kodem źródłowym, które same się ładują
Zespół robotów iRobot Create w Georgia Institute of Technology

Robotyka roju to podejście do koordynacji wielu robotów jako systemu, który składa się z dużej liczby przeważnie prostych robotów fizycznych . „W roju robotów zbiorowe zachowanie robotów wynika z lokalnych interakcji między robotami oraz między robotami a środowiskiem, w którym działają”. Przypuszcza się, że pożądane zachowanie zbiorowe wyłania się z interakcji między robotami i interakcji roboty z otoczeniem. Podejście to pojawiło się na polu sztucznej inteligencji roju , a także badania biologiczne owadów, mrówek i innych dziedzin przyrody, w których występuje zachowanie roju .

Definicja

Badania robotyki roju polegają na badaniu konstrukcji robotów, ich ciała fizycznego i ich zachowań kontrolnych . Jest on inspirowany, ale nie ogranicza się do wyłaniającego się zachowania obserwowanego u owadów społecznych , zwanego inteligencją roju . Stosunkowo proste indywidualne zasady mogą wytworzyć duży zestaw złożonych zachowań roju . Kluczowym elementem jest komunikacja między członkami grupy, która buduje system ciągłego sprzężenia zwrotnego. Zachowanie roju polega na ciągłej zmianie osobników we współpracy z innymi, jak również na zachowaniu całej grupy.

W przeciwieństwie do ogólnie rozproszonych systemów robotycznych, robotyka roju kładzie nacisk na dużą liczbę robotów i promuje skalowalność , na przykład wykorzystując tylko komunikację lokalną. Tę lokalną komunikację można na przykład osiągnąć za pomocą bezprzewodowych systemów transmisji, takich jak częstotliwość radiowa lub podczerwień .

Cele i zastosowania

Miniaturyzacja i koszt to kluczowe czynniki w robotyce roju. Takie są ograniczenia w budowaniu dużych grup robotów; dlatego należy podkreślić prostotę indywidualnego członka zespołu. Powinno to motywować inteligentne podejście roju do osiągnięcia znaczącego zachowania na poziomie roju, a nie na poziomie indywidualnym.
Wiele badań poświęcono temu celowi, jakim jest prostota na poziomie poszczególnych robotów. Możliwość korzystania z rzeczywistego sprzętu w badaniach Swarm Robotics zamiast symulacji pozwala naukowcom napotkać i rozwiązać znacznie więcej problemów oraz poszerzyć zakres badań Swarm. Tak więc rozwój prostych robotów do badań nad inteligencją Roju jest bardzo ważnym aspektem tej dziedziny. Cele obejmują utrzymanie niskich kosztów poszczególnych robotów, aby umożliwić skalowalność , dzięki czemu każdy członek roju będzie mniej wymagający pod względem zasobów i bardziej energooszczędny.

W porównaniu z pojedynczymi robotami rój może zwykle rozkładać swoje misje na ich podzadania; rój jest bardziej odporny na częściową awarię roju i jest bardziej elastyczny w odniesieniu do różnych misji.

Jednym z takich systemów roju jest LIBOT Robotic System, który obejmuje niedrogiego robota zbudowanego do robotyki roju na zewnątrz. Roboty są również przystosowane do użytku w pomieszczeniach za pośrednictwem Wi-Fi, ponieważ czujniki GPS zapewniają słabą komunikację wewnątrz budynków. Inną taką próbą jest mikrorobot (Colias), zbudowany w Computer Intelligence Lab na Uniwersytecie w Lincoln w Wielkiej Brytanii. Ten mikrorobot jest zbudowany na okrągłym podwoziu o średnicy 4 cm i stanowi niedrogą, otwartą platformę do użytku w różnych zastosowaniach Swarm Robotics.

Aplikacje

Potencjalnych zastosowań robotyki roju jest wiele. Obejmują one zadania wymagające miniaturyzacji ( nanorobotyka , mikrobotyka ), takie jak rozproszone zadania wykrywania w mikromaszynach lub ludzkim ciele. Jednym z najbardziej obiecujących zastosowań robotyki roju są poszukiwawcze i ratunkowe . Roje robotów różnej wielkości mogą być wysyłane do miejsc, do których ratownicy nie mogą bezpiecznie dotrzeć, aby eksplorować nieznane środowisko i rozwiązywać skomplikowane labirynty za pomocą pokładowych czujników. Z drugiej strony robotyka roju może na przykład nadawać się do zadań wymagających tanich projektów górniczych lub rolniczych zadań pasterskich.

Co bardziej kontrowersyjne, roje robotów wojskowych mogą tworzyć autonomiczną armię. Siły marynarki wojennej Stanów Zjednoczonych przetestowały rój autonomicznych łodzi, które mogą samodzielnie sterować i podejmować działania ofensywne. Łodzie są bezzałogowe i mogą być wyposażone w dowolny zestaw do odstraszania i niszczenia wrogich jednostek.

Podczas wojny domowej w Syrii siły rosyjskie w regionie zgłosiły ataki na ich główną bazę sił powietrznych w kraju przez roje stałopłatów załadowanych materiałami wybuchowymi.

Większość wysiłków koncentrowała się na stosunkowo małych grupach maszyn. Jednak rój składający się z 1024 pojedynczych robotów został zademonstrowany przez Harvard w 2014 roku, największy jak dotąd.

Kolejny duży zestaw aplikacji można rozwiązać za pomocą rojów mikropojazdów powietrznych , które również są obecnie szeroko badane. W porównaniu z pionierskimi badaniami rojów latających robotów przy użyciu precyzyjnych motion capture w warunkach laboratoryjnych, obecne systemy, takie jak Shooting Star , mogą sterować zespołami setek mikrostatków powietrznych w środowisku zewnętrznym za pomocą systemów GNSS (takich jak GPS) lub nawet je stabilizować za pomocą lokalizacji na pokładzie systemy, w których GPS jest niedostępny. Roje mikrostatków powietrznych zostały już przetestowane w zadaniach autonomicznej obserwacji, śledzenia pióropusza i rozpoznania w zwartej falangi. Prowadzono liczne prace nad współpracującymi rojami bezzałogowych statków naziemnych i powietrznych z docelowymi zastosowaniami wspólnego monitorowania środowiska, jednoczesnej lokalizacji i mapowania , ochrony konwojów oraz lokalizacji i śledzenia ruchomych celów.

Dodatkowo poczyniono postępy w zastosowaniu autonomicznych rojów w dziedzinie produkcji, określanych jako druk 3D roju . Jest to szczególnie przydatne przy produkcji dużych konstrukcji i komponentów, gdzie tradycyjny druk 3D nie może być wykorzystany ze względu na ograniczenia sprzętowe. Miniaturyzacja i mobilizacja masy pozwalają systemowi produkcyjnemu osiągnąć niezmienność skali , nieograniczona efektywną objętością kompilacji. Na wczesnym etapie rozwoju rój druku 3D jest obecnie komercjalizowany przez start-upy. Wykorzystując proces wytwarzania dodatków metalowych Rapid Induction Printing, Rosotics była pierwszą firmą, która zademonstrowała drukowanie 3D w roju przy użyciu metalicznego ładunku i jedyną, która uzyskała metaliczny druk 3D z platformy powietrznej.

Rój dronów

Roje dronów są wykorzystywane do wyszukiwania celów, pokazów dronów i dostarczania. Wyświetlacz drona zwykle wykorzystuje wiele oświetlonych dronów w nocy do pokazu artystycznego lub reklamy. Rój dronów w dostawach może jednocześnie przenosić wiele paczek do jednego miejsca docelowego i pokonać ograniczenia ładowności i baterii pojedynczego drona. Rój dronów może przyjmować różne formacje lotu , aby zmniejszyć ogólne zużycie energii z powodu sił oporu.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Swarm_robotics&oldid=1140543273 ”