Роботы учатся строить

Исследователи разработали простых роботов, которые могут создавать структуры из деформируемых материалов, таких как монтажная пена и мешки с песком 9 Сентябрь 2015, 06:20
Исследователи из Гарвардского университета и Университета штата Нью-Йорк в Буффало (SUNY) разрабатывают роботов, которые должны работать за пределами идеальной, прогнозируемой среды, такой, как склад или предприятие, в условиях, где могут иметься непредвиденные препятствия, и где алгоритмы прогнозирования не могут использоваться, чтобы планировать на несколько тысяч шагов вперед. Задача таких «роботов-строителей», которые разрабатываются так, чтобы работать с неплотными и деформируемыми материалами, состоит в использовании их как средства по оказанию помощи при стихийных бедствиях.

Радхика Нагпал (Radhika Nagpal), профессор вычислительной техники в Гарварде, и Нилс Нэпп (Nils Napp), доцент вычислительной техники в SUNY и бывший постдокторант в лаборатории Нагпал, разработали двух роботов: один наносит расширяющуюся самозатвердевающую пену, другой — переносит и складывает мешки с песком.
У одного из роботов, созданных командой из Гарварда, нет верха или низа. Он может продолжать работать даже после того, как упадет или перевернется
Роботы, созданные для строительства, могут обычно работать только с определенными материалами, такими как блоки или кирпичи. Материалы, с которыми работают эти новые роботы, имеют широкий диапазон применений, но они в высшей степени непредсказуемы. Пена может наноситься на большинство поверхностей и заполнять пустоты, но она сначала имеет жидкую конститенцию, поэтому невозможно знать точно, насколько много ее надо перед тем, как она застынет. Мешки с песком часто используются при стихийных бедствиях в качестве подпоенных стен, но частицы сыпучих веществ внутри них имеют свойство сдвигаться при их перетаскивании

Чтобы преодолеть эту непредсказуемость, Нагпал и Нэпп оснастили роботов инфракрасным датчиком, который осуществляет сканирование и оценку среды перед тем, как уложить строительный материал. Сканирование необходимо чтобы сделать роботов такими приспособляемыми.

«Этим роботам требуется постоянно отслеживать среду и изменять планы во время работы», - говорит Нэпп. «Это то, что делают некоторые животные, но то, чего часто не делают роботы».

Используя алгоритм, который работает как цикл – сканирует, оценивает среду, кладет материал, сканирует снова, оценивает изменения в среде, кладет еще материал и т. д. – роботы могут интерактивно осуществлять строительные работы, принимая в расчет любые изменения в окружающих их среде, а также какие-либо изменения в используемом ими материале.

Исследовательская группа в настоящее время сосредоточила свои усилия на создании приспособляемой системы для постройки наклонных плоскостей, относительно простой структуры с практическим применением: они могут использоваться для соединения двух точек, и они очень гибки по конструкции.

Система применима для любых манипулирующих роботов, которые взбираются по наклонной поверхности, использующих непредсказуемые материалы, не только пену или мешки с песком. Нагпал считает, что подобное решение применимо и к группе из нескольких роботов. Поскольку алгоритм адаптивен, не имеет значения, является ли неустойчивость, с которой сталкивается робот, следствием изменений в среде или материале или же она вызвана действиями другого робота.

Исследователи только начали тестировать систему в среде с увеличивающейся непредсказуемостью. Следующей стадией будет конфигурирование робота для строительства в ситуациях, когда неизвестно, какие материалы будут доступны.