Прыгающие робокубы научились узнавать друг друга и самоорганизовываться

Американские инженеры рассказали в работе, которая будет представлена на конференции IROS 2019, что научили прыгающие робокубы распознавать друг друга и общаться между собой. Благодаря этому робокубы научились самостоятельно выстраиваться в линию, передвигаться друг по другу в заданном направлении, а также двигаться по направлению к свету.

В робототехнике есть направление, в рамках которого исследователи создают роботов и алгоритмы для коллективного взаимодействия. Как правило, такие рои роботов состоят из множества одинаковых устройств с равным статусом, использующих децентрализованный алгоритм для самоорганизации. К примеру, среди исследователей популярны килоботы — простые роботы, общающиеся между собой с помощью инфракрасных сигналов и перемещающиеся благодаря вибрации. На них исследователи отрабатывали алгоритмы самостоятельного коллективного принятия решений в группе, а также алгоритм искусственного морфогенеза.

В 2013 году американские исследователи под руководством Даниэлы Рус (Daniela Rus) из Массачусетского технологического института представили робота M-Blocks — куб, способный перемещаться без применения внешних актуаторов. Вместо этого в роботе используется маховик, раскручивающийся до нужной скорости, после чего его зажимает тормозной ремень. Из-за этого крутящий момент передается на корпус робота и он поворачивается в нужную сторону или даже подпрыгивает. Робот может менять направление движения, поворачивая маховик перед его раскруткой. Между собой роботы соединяются с помощью магнитов.

В новой работе инженеры оснастили робота простой системой идентификации. На каждой из граней робота установлено четыре небольших магнита. Их полюса ориентированы определенным образом, благодаря чему каждый магнит повернут в одном из 30 возможных положений. Также на каждой грани установлено по два датчика магнитного поля. В будущих версиях авторы планируют использовать четыре датчика — по одному на каждый магнит. Такая схема позволяет роботу опознавать своих соседей. Кроме магнитных меток и датчиков в каждом роботе есть несколько светодиодов и оптических датчиков, а также модуль Wi-Fi, с помощью которого они могут получать данные от сервера.

Инженеры показали три примера полуавтономного коллективного взаимодействия. В первом режиме используются пассивные и активные роботы. Пассивные установлены в виде полосы или плоскости, а активные перемещаются по ним. Сервер присваивает каждому пассивному роботу виртуальную стрелку, указывающую направление движения, и передает эти данные активным. Активные роботы перемещаются по пассивным, ориентируясь на виртуальные стрелки.

Во втором примере роботы выстраиваются в линию. Сначала сервер присваивает одному роботу статус центрального, а затем остальные начинают выстраиваться в линию, используя простой алгоритм, при котором они двигаются, ориентируясь на количество окружающих соседей и их команды, передаваемые через светодиоды («продолжай движение» или «прикрепляйся здесь»).

В третьем примере датчики света в роботах используются для коллективного движения к свету. Сервер выбирает центральный модуль, после чего остальные начинают двигаться к источнику света, соединяться между собой и формировать единую структуру рядом с ним.

Другая группа инженеров под руководством Даниэлы Рус тоже использовала вращательные механизмы для создания прыгающего робокуба. Однако в их разработке используется два электромотора, вращающих металлический язычок, которым робот отталкивается от пола.

А инженеры из Пенсильванского университета несколько лет работает над модульными роботами, конструкция которых тоже напоминает куб. Они двигаются благодаря расположенным по бокам колесам и способны прикрепляться друг к другу с помощью электромагнитной сцепки. Помимо того, что они способны формировать единую структуру из нескольких модулей, они также умеют использовать подручные инструменты и элементы окружающей среды.

Григорий Копиев

Источник: nplus1.ru

Комментарии: