Стада роботов-сборщиков демонстрируют потенциал для создания более крупных конструкций | Новости Массачусетского технологического института

Исследователи из Массачусетского технологического института предприняли значительные шаги в направлении создания роботов, которые могут реально и экономично собирать практически все, включая предметы, намного большие, чем они сами, от транспортных средств и зданий до еще более крупных роботов.

Новая работа Центра битов и атомов Массачусетского технологического института (CBA) основана на многолетних исследованиях, в том числе недавних исследованиях, показывающих, что такие объекты, как деформируемое крыло самолета и функциональный гоночный автомобиль, могут быть собраны из одинаковых небольших и легких деталей. для выполнения некоторых из этих компиляционных работ может быть изготовлено роботизированное оборудование. Теперь команда показала, что и роботы-сборщики, и компоненты строящейся конструкции могут быть изготовлены из одних и тех же частей, и роботы могут двигаться независимо в большом количестве, чтобы быстро выполнять крупномасштабные сборки.

О новой работе сообщается в журнале Инжиниринг по природным коммуникациямв статье, написанной докторантом CBA Амирой Абдельрахман, профессором и директором CBA Нилом Гершенфельдом и тремя другими.

По словам Гершенфельда, до создания полностью автономной самовоспроизводящейся системы сборки роботов, способной собирать более крупные конструкции, в том числе еще более крупных роботов, и планировать наилучшую последовательность строительства, еще далеко. Но новая работа делает важные шаги в направлении этой цели, включая решение сложных задач, связанных с тем, когда и какого размера строить больше роботов, а также с тем, как организовать рои роботов разных размеров для эффективного построения конструкции без столкновений. друг друга.

Как и в предыдущих экспериментах, новая система включает в себя большие полезные структуры, построенные из набора абсолютно идентичных субъединиц, называемых вокселами (объемный эквивалент 2D-пикселя). Но в то время как предыдущие пиксели были чисто механическими частями скелета, теперь команда разработала сложные воксели, каждый из которых может передавать энергию и данные от одного устройства к другому. Это может привести к созданию конструкций, которые могут не только выдерживать нагрузки, но и выполнять работу, такую ​​как подъем, перемещение и перемещение материалов, включая сами пиксели.

READ  LG adds QNED Mini LED TVs to its 2021 lineup

«Когда мы строим эти структуры, вы должны встраивать интеллект», — говорит Гершенфельд. В то время как более ранние версии роботов-коллекторов были подключены пучками проводов к их системам питания и управления, «появилась идея структурной электроники — создавать воксели, которые передают энергию и данные, а также мощность». Он указывает на новую систему в действии: «Нет проводов. Есть только шасси».

Сами боты состоят из ряда множества пикселей, соединенных встык. Они могут захватывать другой воксель, используя точки крепления на одном конце, а затем перемещаться, как червяк, в желаемое положение, где воксель может быть прикреплен к растущей структуре и выпущен там.

Гершенфельд утверждает, что хотя предыдущая система, продемонстрированная членами его группы, в принципе могла строить сколь угодно большие структуры, по мере того, как размер этих структур достигал определенной точки по отношению к размеру собранного робота, процесс становился все более неэффективным из-за более длинные пути, которые каждый должен был бы использовать для резки робота, чтобы доставить каждый кусок к месту назначения. В этот момент, с новой системой, роботы могут решить, что пришло время создать более крупную версию самих себя, которая может путешествовать на большие расстояния и сокращать время в пути. Более крупная структура может потребовать еще одного такого шага, когда новые более крупные роботы создают более крупные, в то время как части структуры с большим количеством мелких деталей могут потребовать большего от более мелких роботов.

Абдур-Рахман говорит, что пока эти роботы что-то собирают, они сталкиваются с выбором на каждом этапе пути: «Они могут построить структуру, они могут построить другого робота того же размера или они могут построить робота побольше». работа, на которой он сосредоточил внимание исследователей, заключается в создании алгоритмов для принятия такого решения.

READ  Создатель Diablo Immortal Blizzard раскритиковал тактику pay-to-win

«Например, если вы хотите построить конус или полусферу, — говорит она, — как начать планировать путь и как разделить эту форму» на разные области, над которыми могут работать разные боты? Разработанное ими программное обеспечение позволяет кому-то ввести форму и получить вывод, показывающий, где разместить первый блок и каждый последующий, в зависимости от пройденного расстояния.

Гершенфельд говорит, что опубликованы тысячи статей о планировании маршрута для роботов. «Но на следующем шаге робот должен принять решение построить другого робота или другой тип робота — это новшество. До этого ничего не было».

Хотя экспериментальная система может выполнять агрегацию и включает в себя каналы питания и передачи данных, в текущих версиях разъемы между небольшими модулями недостаточно надежны, чтобы выдерживать необходимые нагрузки. Команда, в которую входит аспирантка Мьянна Смит, сейчас сосредоточена на разработке более сильных дирижеров. «Эти роботы могут ходить и могут размещать детали, — говорит Гершенфельд, — но мы почти — но не совсем — точка, когда один из этих роботов создает другого робота и уходит. И это сводится к тонкой настройке вещей, например, прочность приводов и прочность суставов… Но достаточно долго, чтобы именно эти части привели к этому».

В конечном счете, эти системы можно использовать для создания различных крупных и дорогостоящих сооружений. Например, в настоящее время самолеты строятся на огромных заводах с мостами, которые намного больше, чем компоненты, из которых они производятся, а затем, «когда вы делаете гигантский самолет, вам нужны гигантские самолеты, чтобы перевозить детали от гигантского самолета для производства». — говорит Гершенфельд. С такой системой, построенной из крошечных компонентов, собранных крошечными роботами, «окончательная сборка самолета — это единственная сборка».

READ  Discord представляет инструмент самомодерации против спама, Telecom News, ET Telecom

Точно так же при производстве нового автомобиля «вы можете потратить год на оснастку», прежде чем первый автомобиль будет фактически построен, говорит он. Новая система обойдет весь этот процесс. Именно благодаря этой потенциальной эффективности Гершенфельд и его ученики тесно сотрудничают с автомобильными компаниями, авиакомпаниями и НАСА. Но даже относительно низкотехнологичная строительная отрасль тоже может извлечь выгоду.

Несмотря на повышенный интерес к 3D-печатным домам, сегодня для этих домов требуется печатное оборудование, которое по размеру или больше, чем строящийся дом. Опять же, возможность того, что такие конструкции вместо этого собираются стаями крошечных роботов, может принести пользу. DARPA также заинтересовано в работе над возможностью строительства сооружений для защиты береговой линии от эрозии и повышения уровня моря.

Аарон Бейкер, адъюнкт-профессор электротехники и вычислительной техники в Университете Хьюстона, который не был связан с этим исследованием, описывает статью как «хоум-ран». [offering] Инновационная аппаратная система, новый взгляд на масштабирование роя и строгие алгоритмы. «

Беккер добавляет: «В этом документе рассматривается важная область реконфигурируемых систем: как быстро масштабировать роботизированную рабочую силу и использовать ее для эффективной сборки материалов в желаемую структуру. … Это первая работа, которую я видел, в которой проблема рассматривается с совершенно новой точки зрения — использование начального набора частей робота для создания партии роботов, размеры которых были оптимизированы для создания необходимой структуры (и других роботов). как можно быстрее.»

В исследовательскую группу также входили студент MIT-CBA Бенджамин Жене и Кристофер Кэмерон, который сейчас работает в Исследовательской лаборатории армии США. Работа поддерживалась НАСА, Исследовательской лабораторией армии США и финансировалась консорциумами CBA.

Leonid Morozov

Создатель. Любитель кофе. Любитель Интернета. Организатор. Выродок поп-культуры. Поклонник телевидения. Гордый кулинарa

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Наверх