Модульные роботы или системы-трансформеры

Бытовые роботы - Военные роботы

модульные роботы или системы-трансформеры

Представьте себе ситуацию, если бы структурные элементы игрушки Lego, либо другого подобного конструктора могли вести себя по-разумному. То есть, собирались бы самостоятельно в определенные конструкции… Именно такая идея сейчас разрабатывается многими изобретателями-робототехниками. Причем исследования идут сразу в нескольких направлениях…

Самые долговременные проекты касаются создания однотипных модулей, совокупность которых ведет себя как единое целое. Например, они могут по команде собираться в здание или стену, или же в движущиеся объекты. Данные модули могут функционировать отдельно, группами либо единым целым. Эти идеи распространены как для обычного, так и нано - миров. Например, самособирающиеся солнечные батареи для космических станций, либо нано-роботы-строители — это варианты реализации одной и той же идеи.В данном случае возникает одна достаточно интересная и уникальная проблема, попытки решения которой озвучиваются с периодичностью чуть ли не раз в месяц — создание искусственного коллективного разума.

Например, мы описывали так называемые «разумные» или «самозаживляющиеся» минные поля, в которых совокупность мин выполняет определенную функцию — покрытие заданной площади. При взрыве одной из них, другие перегруппировываются, изменяя свою расстановку таким образом, чтобы площадь оставалась «покрытой». С одной стороны может показаться, что решение данной задачи является очень простым — достаточно иметь центральный командный компьютер, который может управлять каждой миной по отдельности. При взрыве мины, программа компьютера заново рассчитывает расстановку и дает определенные команды.

Но данное решение не является оптимальным, поскольку требует организацию беспроводной связи на удаленные расстояния и т.п. Как оказалось, гораздо проще реализовать решение данной задачи на другом уровне…

«Стадное чувство»…

Особое внимание сейчас уделяется изучению целеустремленного массового движения среди биологических форм (рыбы, птицы, насекомые). Данные формы не обладают высокой долей интеллекта, но вместе с тем подвержены так называемому «стадному» чувству и ведут себя в коллективе как единый организм. Британский доктор Иэйн Кузин (Iain D. Couzin) из Принстона (Princeton University) и его коллеги из Оксфорда (University of Oxford) решили более подробно изучить данный вопрос, и создали для этих целей специальную компьютерную модель. Результаты исследований получились достаточно интересными — в данной «коллективной» модели поведения отсутствует сложная коммуникация, а участники группы руководствуются только двумя-тремя простыми правилами. Главным условием коллективных действий является желание одних участников держаться в группе, и желание других ее участников (лидеров) двигаться в определенном направлении. В принципе, желание одних биологических объектов находиться около других предусмотрено природой в рамках инстинкта самосохранения и на уровне подсознания (как пример, общеизвестный факт — сельдь, отлученная от сородичей, умирает от стресса). В рамках проведенных исследований указано условие — члены группы должны всеми силами стараться избегать столкновений друг с другом, то есть, двигаться совместно, но на безопасном друг от друга расстоянии. Большая часть существ, желающая оставаться в группе, беспрекословно повинуется лидерам, количество которых намного меньше общего числа. Причем «лидеры» не отличаются каким-то сверх-разумом, а являются обычными представителями особей данной группы. Исследования Иэйна Кузина достаточно грамотно иллюстрируют, как, используя нескольких «лидеров» и достаточно легкий в программировании «коллективный разум», можно создавать, например, исследовательские группы роботов и т.п.

Возвращаясь к минным полям…

Если каждая мина из общего числа будет анализировать информацию по своему месторасположению относительно других, и иметь способность перемещаться и выбирать оптимальные значения расстояний, то реализация «коллективного разума» такого минного поля будет происходить на самом примитивном уровне — не нужно никаких супер-компьютеров и т.п. В данном случае каждая мина — это участник группы.

Crystalline

Иэйн Кузин сотоварищи затронул действительно интересную проблему, но, сейчас говоря о «коллективном разуме роботов», мы подразумеваем несколько другое понятие, и иерархию — малофункциональные управляемые модули и единый командный центр. В лаборатории робототехники Дармутского колледжа (Dartmouth Robotics Lab) профессор Даниэла Рас (Daniela Rus), Зак Батлер (Zack Butler) и их коллеги создали два опытных образца и виртуальную модель двумерной самореконфигурируемой модульной системы . Называется она Crystalline. Саму разработку нельзя назвать успешной, хотя она ведется с конца 90-х, да и к тому же к ней подключились специалисты из Массачусетского Технологического Института (MIT). Задача, которую решают создатели Crystalline — формирование различных по форме объектов из однотипных модулей. Причем название «Crystalline» относится не к проекту, и не к модулям, а к их коллективному поведению. То есть, Crystalline — это робот, состоящий из множества одинаковых объектов и способный менять форму в зависимости от ситуации. Началось все с составления виртуальной модели, и нужно отметить, в ней все работало отменно — объекты группировались в различные простые и сложные пространственные геометрические фигуры и формы (например, в форму собаки).

С «железной» реализацией дело пошло гораздо хуже. Исследователи создали два типа модулей, назвав их «атомами». Каждый из них имеет квадратную форму, оснащен двигателем, микропроцессором и инфракрасным датчиком. Изначально были поставлены самые простые задачи, а именно создание фигур только в горизонтальной плоскости (2D). Их выполнение протекало медленно и не всегда корректно. Хотя, не совсем определенно сказано о реализации реальных испытаний, например, непонятно, каким образом программировались задачи. Ведь, по существу, Crystalline разрабатывается как полиморфный робот, способный самостоятельно принимать решения по изменению своей формы в зависимости от обстоятельств. Например, он движется в некоем определенном направлении и встречает сложное препятствие. Как один из вариантов действий — разбиение всей структуры на несколько групп, преодоление препятствия и обратное соединение модулей в первоначальную форму. Пока же «атомы» работают на уровне изучения азов строевой подготовки — 12 модулей, стоящих в одну линию, могут разбиваться на четыре группы по три «атома».

M-TRAN II

Японский Национальный институт передовых индустриальных наук и технологий (AIST) также заинтересовался модульными системами, и на сегодня они могут гордиться своей разработкой самореконфигурируемой модульной системы — M-TRAN II (аббревиатура от Modular TRANsformer).

Это достаточно интересное изобретение, предусматривающее возможности создания сложных структур из однотипных модулей, состоящих из двух частей — пассивного и активного блоков (см. рисунок). В пассивном отсеке находится элемент питания, постоянные магниты, расположенные на внешних сторонах корпуса, модули CPU и другие электронные элементы. Активный блок также имеет систему постоянных магнитов, но они расположены на специальных коммутационных платах. Активный и пассивные блоки соединены специальным связующим звеном с двигателями, позволяющим делать отклонение в пределах 180 градусов. При коммутации нескольких модулей, активные блоки одних присоединяются к пассивным других, и наоборот.

Из данных модулей можно собирать целые структуры, в частности, на сайте исследователей можно увидеть всевозможных змей, 4-х-6-тиногих тварей и т.п.

The Molecule Robot

Дармутский колледж, разработавший Crystalline, также не остался в стороне и предложил решение, подобное M-TRAN, назвав его The Molecule Robot. Структурные элементы, как понятно, названы «молекулами». На первых стадиях разработки были изобретены однотипные модули, соединяющиеся между собой с помощью электромагнитов, как и в M-TRAN. Но это решение дартмутским исследователям показалось не совсем эффективным, поэтому во втором варианте «молекул» они попытались его усовершенствовать, а в третьем и вовсе отказались от электромагнитных вариантов соединения. Вместо них было предложено использование парных «женских» и «мужских» модулей с возможностями зубчатого соединения. Программно The Molecule Robot управляется на двух уровнях — низкоуровневом ассемблерном коде процессоров самих «молекул», высокоуровневых программах внешней рабочей станции. Пока вся система доступна только в виде виртуальных эмуляций. Об испытаниях реальных моделей пока информации нет.

Подытожим…

В вариантах Crystalline, M-TRAN II, The Molecule Robot мы имеем практически один и тот же подход в области реализации «коллективного разума» — каждый модуль-элемент наделен минимумом необходимых разумных функций, позволяющих работать с некоторой долей самостоятельности, а «основной мозг» в виде командного компьютера является главным модулем управления. Исследования Иэйна Кузина показывают другую сторону решения данной проблемы. К сожалению, пока слабо изученную. Суть ее состоит в том, что группа объектов ведет себя, руководствуясь решениями «лидера» или группы «лидеров», существенно не отличающегося (отличающихся) от других по разуму. В этом случае нет необходимости в создании сложных форм искусственного интеллекта, и достаточно соблюдения самых простых правил коммуникаций. Учитывая тот факт, что самые современные роботы сейчас не намного умнее муравья, индустрии, так или иначе, нужно будет пройти этап реализации «коллективного разума», то есть пойти по пути эволюции.

В завершении

Как и говорилось во вступлении, индустрия от теории в розовых тонах перешла к рутинной практике. Я думаю, что вполне реальны планы министерства обороны США по роботизации армии к 2025 году. Правда сделано это будет, скорее всего, самым простым и очевидным способом — распределение функций между роботами и командным центром. Гонки DARPA Grand Challenge должны показать, на какую долю самостоятельности вообще могут рассчитывать современные роботы.




Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Игрушки:

News image

Роботы. Короткое замыкание-3

Помнится 1986 год… В кинотеатрах всего мира с большим успехом демонстрируется кинолента Short Circuit (в нашем прокате она называлась Короткое за...

News image

В Японии пройдёт конкурс роботов-дураков

Сейчас проводятся самые разные состязания роботов, на которых демонстрируются всякие технические достижения. А в этом году японцы собираются провест...

News image

Деревянный робот-воин

Оказывается, робота можно сделать из чего угодно, например из дерева - это доказал американский скульптор Майкл Ри, предложивший вниманию публики ун...

Домохозяйки-помошники:

Робот-мухоед

News image

Ученые из Университета Западной Англии в Бристоле разработали уникального робота, способного самостоятельно генерировать электри...

Mini-ITX – Робототехника

News image

Наиболее интересная область применения систем Mini-ITX! Именно в робототехнике оказываются востребованными такие преимущества ми...

Роботы-домохозяйки делают жизнь проще

News image

Отличные новости для тех, кто терпеть не может домашнюю работу. Израильская компания Pardesiya разработала двух роботов, которые...

Народ обзаводится роботизированной прислугой

News image

В 2003 году во всем мире использовалось свыше 600 тыс. бытовых роботов, а в ближайшие три года к ним должна присоединиться еще б...

Популярные роботы:

Андрей Плахов о проблеме создания искусственного интелл

News image

Сейчас я скажу нечто странное. Может быть, вы в это даже не поверите. Научные разработки в области искусственного интеллекта (ИИ) зашли в тупик. Хот...

Свеженький японский робот

News image

Компания Toshiba представила свое новое творение - персональный робот, который окажется просто незаменимым для любого делового человека. В последнее...

Доски объявлений Азербайджана

News image

Практически с самого начала существования цивилизации, люди старались продавать и покупать товары или продукты. Доска объявлений в Азербайджане всегда...

Марсианский робот может совсем пропасть

News image

Американский аппарат Phoenix Mars Lander испытывает большие трудности из-за ухудшившейся погоды и прихода в северное полушарие Марса осени. Специали...

Фото-ссылки:

News image News image News image News image
News image News image

Авторизация

>>>: Главная - Военные - Модульные роботы или системы-трансформеры
Orange Green Red

Лучшие минироботы:

News image

Робот из органайзера Palm Pilot

Специалистами из университета Карнеги-Меллона разработано некое подобие конструктора, с помощью которого органайзер Palm Pilot можно превратить в не...

News image

Введение в KHR-1

Эта подборка материалов о сборке робота KHR-1, недавно выпущенном японской фирмой Kondo, знаменитой своими сервоприводами для систем дистанционного ...

News image

Морская звезда-робот учится ходить и хромать

Возьмём для примера собаку, у которой вдруг оказалась перебитой одна лапа. Маловероятно, что пёс встанет как вкопанный или упадёт на землю. Скорее о...

Лучшие военные роботы:

News image

Роботы помогут развить успех Google Street View

Хотя представляемые сервисом Google Street View панорамные снимки периодически становятся центром скандалов по причине вторжения в частную жизнь поп...

News image

Самый маленький робот-гуманоид

Японский производитель игрушек планирует выпустить в скором времени на рынок миниатюрную модель робота-гуманоида, нацеленного почему-то на взрослую ...

News image

Роботы из принтера

Из принтера показался яркий рисунок, отливающий местами металлом, местами — матовой пластмассой. Взяв листок в руки, человек сложил его по ряду напе...