• Yulia Mi

Модульные роботы могут самостоятельно принимать решения и изменять свою конфигурацию

Роботы общего назначения имеют множество ограничений. Они могут быть дорогими и громоздкими, и зачастую выполняют только один тип задач. Но модульные роботы – состоящие из различных взаимозаменяемых частей, или модулей – гораздо более гибкие. Компоненты робота могут быть перегруппированы в случае необходимости или даже больше: роботы могут сами вычислять, как необходимо переконфигурировать себя для выполнения поставленной задачи с учетом окружающей их обстановки.


Авторы фото: Корнелльский университет

Команда ученых из Корнелльского университета в США разработала и создала модульных роботов, которые могут распознавать окружающую обстановку, принимать решения и автономно изменять форму с целью выполнения различных задач. Это изобретение делает нас на один шаг ближе к созданию гибких, многоцелевых роботов.


«Впервые модульные роботы продемонстрировали возможность автономной перенастройки и поведение, основанное на восприятии окружающей среды», - говорит Хадас Кресс-Газит (Hadas Kress-Gazit), доцент кафедры машино- и ракетостроения и ведущий исследователь проекта, - «мы создаем модульную систему, которая может автономно выполнять различные задачи. При изменении поставленной задачи, система полностью меняет свое поведение».

Результаты исследований были опубликованы 31 октября в журнале Science Robotics.

Робот состоит из модулей кубической формы, имеющих колеса, которые могут либо присоединяться друг к другу, либо отсоединяться, образуя новые формы для различных возможностей. Модули, разработанные исследователями Университета Пенсильвании имеют встроенные магниты для присоединения друг к другу и Wi-Fi адаптер для взаимодействия с централизованной системой. Эти взаимозаменяемые модули подсоединяются к сенсорному модулю, который оснащен несколькими камерами и маленьким компьютером для сбора и обработки данных об окружении. Программное обеспечение робота контролирует его действия и изменение его конфигурации.


В своих предыдущих работах исследователи создали онлайн инструмент для создания, симулирования и тестирования роботов различной конфигурации и их поведения. Они предложили студентам изобретать и тестировать различные формы робота.

Сейчас робот может принимать 57 различных конфигураций, и 97 различных моделей поведения, в том числе захват, движение, сброс, высокий доступ. Когда робот получает задание программное обеспечение робота ищет в библиотеке конфигураций и моделей поведения ту конфигурацию и модель поведения, которые позволят выполнить поставленную задачу.


Разработанные учеными модульные роботизированные системы могут успешно выполнять специализированные задачи по отслеживанию окружающей обстановки. Именно эти роботы впервые продемонстрировали полностью автономное поведение и изменение конфигурации в зависимости от задачи и незнакомой окружающей обстановки. «Я хочу давать роботу задачу, которую ему необходимо выполнить, но я не хочу объяснять ему, как он будет ее выполнять», - говорит Кресс-Газит, - «я не описываю роботу пошагово, что нужно сделать, например: «поверни налево, измени свою форму». Все это робот выполняет автономно».


Команда показала эффективность своей роботизированной системы в трех экспериментах. В первом эксперименте, робот должен был найти, взять и доставить все розовые и зеленые объекты в указанную зону, обозначенную голубым квадратом. Робот использовал конфигурацию «Машина», чтобы искать объекты, затем изменил форму на конфигурацию «Хобот» для захватывания розового объекта из узкого пространства, затем снова изменил форму на конфигурацию «Машина», чтобы доставить свой трофей. Зеленый объект не был расположен в узком пространстве, поэтому робот не изменял конфигурацию и просто захватил его и доставил в заданную зону, оставаясь в конфигурации «Машина».


Конфигурация "Хобот"

Во втором эксперименте робот должен был положить печатную плату в ящик, промаркированный розовой лентой, который располагался наверху лестницы. В третьем эксперименте роботу дали задание разместить почтовую марку сверху на ящике. Робот успешно выполнил вторую задачу, изменив свою конфигурацию на такую, которая позволит ему подняться по лестнице. В ходе выполнения третьей задачи, робот изменил свою форму, чтобы достать до верхней части коробки.

Конфигурация для преодоления ступенек

Однако исследователи обнаружили, что низкоуровневое программное обеспечение не позволяет успешно выполнять поставленные задачи с первого раза. Так, во втором эксперименте, робот сделал 24 попытки до успешного выполнения задания. Поэтому следующей задачей ученых является разработка и улучшение программного обеспечения для успешного выполнения поставленных целей».


«Модульные роботы – это удивительные системы, поскольку вы не ограничены одной формой, наоборот, вы имеете чрезвычайно гибкий инструмент,» - говорит Кресс-Газит, - «Наше программное обеспечение все еще находится в стадии разработок, но мы уже сейчас можем сказать, что в будущем модульные роботы будут крайне полезны везде, где окружающая среда изменяется значительным образом, поскольку они могут легко, а главное самостоятельно к ней адаптироваться».


#модульныйробот #робот

Ссылка на статью исследователей: http://news.cornell.edu/stories/2018/10/shape-shifting-modular-robot-more-sum-its-parts

Подписаться на новости SCDAILY