Самотрансформирующиеся блоки роботов прыгают, вращаются, переворачиваются и идентифицируют друг друга

Рои простых, взаимодействующих роботов имеют потенциал, чтобы разблокировать скрытые способности для выполнения сложных задач. Однако получение этих роботов для достижения истинного ульевого разума координации, как оказалось, является препятствием.В попытке изменить это, команда из Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта MIT (CSAIL) придумала удивительно простую схему: самосборка роботизированных кубов, которые могут подниматься и огибать друг друга, прыгать по воздуху и катиться по земле.Через шесть лет после первой итерации проекта роботы теперь могут "общаться" друг с другом, используя систему штрихкодов на каждой грани блока, которая позволяет модулям идентифицировать друг друга. Автономный флот из 16 блоков теперь может выполнять простые задачи или действия, такие как формирование линии, следование стрелкам или отслеживание света.Внутри каждого модульного "м-блока" находится маховик, который движется со скоростью 20 000 оборотов в минуту, используя угловой момент при торможении маховика. На каждом крае и каждой стороне находятся постоянные магниты, которые позволяют любым двум кубам прикрепляться друг к другу.В то время как кубики не могут быть манипулированы так же легко, как, скажем, те из видеоигры "Minecraft", команда предполагает сильные приложения в инспекции, и в конечном итоге реагирования на стихийные бедствия. Представьте себе горящее здание, в котором исчезла лестница. В будущем вы можете представить себе, как просто бросаете м-блоки на землю и наблюдаете, как они строят временную лестницу для подъема на крышу или вниз в подвал, чтобы спасти жертв."M означает движение, Магнит и магию", - говорит профессор MIT и директор CSAIL Даниэла Рус. - "Движение", потому что кубики могут двигаться, прыгая. "Магнит", потому что кубики могут соединяться с другими кубиками с помощью магнитов, и после подключения они могут двигаться вместе и соединяться для сборки конструкций. "Магия", потому что мы не видим никаких движущихся частей, и куб, кажется, управляется магией."Пока механизм довольно сложен на внутренности, экстерьер как раз противоположность, которая включает более крепкие соединения. Помимо осмотра и спасения, исследователи также представляют себе использование блоков для таких вещей, как игры, производство и здравоохранение.Уникальность нашего подхода заключается в том, что он является недорогим, надежным и потенциально более простым для масштабирования до миллиона модулей", - говорит аспирант CSAIL Джон Романишин, ведущий автор новой статьи о системе. "М-блоки могут двигаться в общем случае. Другие роботизированные системы имеют гораздо более сложные механизмы движения, которые требуют много шагов, но наша система является более масштабируемой."Романишин написал статью вместе с Рус и студентом-старшекурсником Джоном Мамишем из Мичиганского университета. Они представят доклад О М-блоках на международной конференции IEEE по интеллектуальным роботам и системам в ноябре в Макао.Предыдущие модульные робототехнические системы обычно решают движение с помощью модульных модулей с небольшим роботизированным оружием, известным как внешние исполнительные механизмы. Эти системы требуют много координации даже для самых простых движений, с несколькими командами для одного прыжка или прыжка.С другой стороны, другие попытки были связаны с использованием инфракрасного света или радиоволн, которые могут быстро стать неуклюжими: если у вас есть много роботов в небольшой области, и все они пытаются посылать друг другу сигналы, это открывает беспорядочный канал конфликта и путаницы.Когда система использует радиосигналы для связи, сигналы могут мешать друг другу, когда есть много радиостанций в небольшом объеме.Еще в 2013 году команда построила свой механизм для M-блоков. Они создали шестигранные Кубы, которые перемещаются с помощью так называемых „сил инерции"." Это означает, что вместо использования подвижных рычагов, которые помогают соединять конструкции, блоки имеют массу внутри них, которую они "бросают" в сторону модуля, что заставляет блок вращаться и двигаться.Каждый модуль может двигаться в четырех направлениях по сторонам света при размещении на любой из шести граней, что приводит к 24 различным направлениям движения. Без маленьких рук и придатков, торчащих из блоков, им намного легче оставаться без повреждений и избегать столкновений.Зная, что команда справилась с физическими препятствиями, критическая проблема все еще сохранялась: как заставить эти кубы общаться и надежно идентифицировать конфигурацию соседних модулей?Романишин придумал алгоритмы, призванные помочь роботам выполнять простые задачи, или „поведение", что привело их к идее системы, похожей на штрих-код, где роботы могут чувствовать идентичность и лицо того, с какими другими блоками они связаны.В одном эксперименте команда заставила модули превратиться в линию из случайной структуры, и они наблюдали, могут ли модули определить конкретный способ, которым они были связаны друг с другом. Если бы это было не так, они должны были бы выбрать направление и катиться в ту сторону, пока не окажутся в конце линии.По существу, блоки использовали конфигурацию того, как они соединены друг с другом, чтобы направлять движение, которое они выбирают для перемещения, - и 90 процентов м-блоков преуспели в том, чтобы попасть в линию.Команда отмечает, что создание электроники было очень сложным, особенно при попытке разместить сложное оборудование внутри такого небольшого пакета. Чтобы сделать рои M-блока более масштабной реальностью, команда хочет именно этого-все больше и больше роботов, чтобы сделать большие рои с более сильными возможностями для различных структур.Проект был частично поддержан Национальным научным фондом и компанией Amazon Robotics.

Также по теме: