Зміст[Сховати][Показати]
Коли армійські мурашині колонії шукають у лісі їжу чи припаси, вони часто натрапляють на географічні прогалини, які окремі мурахи не можуть подолати.
Тому вони будують мости, використовуючи себе, а не гілочки чи листя. Без чіткого керівника комахи якимось чином вирішують об’єднати свої тіла, щоб утворити живий міст, який дозволяє деяким мурахам пройти й дістатися до об’єкта.
Це ройовий інтелект, який часто називають рій штучний інтелект. Ця фраза стосується скоординованої, децентралізованої колективної поведінки біологічних або штучних агентів, які діють узгоджено для досягнення цілей.
Медоносні бджоли використовують ройовий інтелект, коли надсилають «бджіл-розвідників», щоб знайти потенційні нові колонії. Коли птахи мігрують на лежбища та утворюють зграї в пошуках їжі, вони є чудовим прикладом цього.
Крім того, риби використовують його для створення зграй, що дає їм тисячі очей замість двох, щоб стежити за хижаками. Іншими словами, в цифрах криється сила та розум.
Дисципліна ройової робототехніки, яка намагається побудувати групи базових роботів, які працюють разом автономно для виконання завдань, які жодний із окремих роботів, ймовірно, не міг би виконати самостійно, мотивується цією колективною поведінкою тварин.
Ройові роботи можуть виконувати складні завдання, не будучи дорогими чи дуже складними.
Натомість базові директиви, такі як «просування до джерела світла», можуть бути призначені алгоритмами для кожного окремого робота. Потім, завдяки взаємодії роботів, може розвиватися складна поведінка.
Але в інших ситуаціях роботам важче проявляти ці нові характеристики.
У цій статті буде детально розглянуто ройову робототехніку, зокрема її характеристики, застосування тощо.
Що таке Swarm Robotics?
Ройова робототехніка — це дослідження того, як можна побудувати простих за структурою та поведінкою роботів, щоб гарантувати, що бажана колективна поведінка виникає в результаті локальної взаємодії між роботами та взаємодії між роботами та їх середовищем.
Ройова робототехніка, простіше кажучи, — це використання багатьох роботів, які працюють разом для вирішення проблем шляхом розробки вигідних структур і поведінки, подібної до тих, що спостерігаються в природних системах, таких як рої бджіл, птахів або риб.
Ідеї ройового інтелекту, або колективної поведінки децентралізованих, самоорганізованих систем, є основою практичної дисципліни ройової робототехніки (природної чи штучної).
На дослідження ройового інтелекту значною мірою впливають біологічні системи в природі, такі як колонії мурашок, зграї риб, зграї птахів тощо.
Ці типи природних зграй містять людей з дуже обмеженими навичками та слабким загальним розумінням діяльності чи спільноти.
Проте дослідники показали, що ці зграї можуть демонструвати дуже складну та розумну групову поведінку через локальний контакт із найближчими сусідами та пов’язану з цим передачу інформації.
Робототехніка Swarm включає в себе ці характеристики та відкриття. Мета полягає в тому, щоб створити роботів, які самі по собі мають надзвичайно базові структури та поведінку та не здатні виконувати необхідну діяльність.
Ці прості роботи, однак, спілкуються та працюють разом як група або рій для виконання необхідного завдання, що призводить до формування складної практичної поведінки рою.
Ройові роботи зараз використовуються як у військовій, так і в дослідницькій діяльності. Незабаром вони можуть бути присутніми в таких секторах, як видобуток корисних копалин і сільське господарство.
Як працюють роботи Swarm?
Ройові роботи часто вимірюють набагато менше, ніж стандартні автономні роботи (хоча й не такі маленькі, як нанобот).
Щоб виконати завдання, рій роботів, який може варіюватися від кількох десятків до понад тисячі, має бездоганно працювати разом.
Це досягається за допомогою типу організації, відомого як «ройовий інтелект», який сприяє високому рівню гнучкості в системі, що складається з багатьох осіб, але жодна з них не контролюється.
Це ґрунтується на біологічних принципах, які спостерігаються в стадах певних комах, тварин, зграях птахів і навіть зграях риб.
Ройові роботи по суті намагаються імітувати здібності цих істот демонструвати колективну діяльність у відповідь на зовнішню стимуляцію та для виконання завдання.
Високий ступінь резервування машин дозволяє роботизованому рою працювати подібним чином, тобто втрата одного або навіть кількох роботів не вплине істотно на здатність рою функціонувати як ціле.
Завдяки цьому ройові роботи можуть широко розгортатися в різноманітних ситуаціях і динамічно розподілятися, щоб виконати завдання, незважаючи на виклики, які постають на їх шляху.
Характеристики роботів Swarm
- Рій роботів має бути самодостатнім і здатним виявляти оточення та реагувати на нього.
- Рій повинен бути однорідним; може мати кілька групувань, але їх не повинно бути надмірно багато.
- Кожне завдання, яке рій роботів повинен виконати як одиниця, має підтримуватися достатньою кількістю роботів.
- Від усіх роботів вимагається лише локальне спостереження та зв’язок із сусідами своїх партнерів по зграї. Це гарантує, що координація роя поширена, а система масштабована.
- Кожен робот у рої має бути некомпетентним і неефективним щодо досягнення своєї основної мети; таким чином, вони повинні працювати разом, щоб досягти успіху та підвищити продуктивність.
додатків
Сподіваємося, ми зможемо вирішити деякі з найскладніших проблем, які зараз постають перед нами, завдяки роєвим роботам. Вони можуть подати заявку людська творчість майже до будь-яких умов завдяки їхній здатності масштабуватися та адаптуватися до будь-якого середовища.
Наприклад, було проведено багато досліджень щодо цього як потенційної стратегії підтримки екосистем, що руйнуються в умовах зміни клімату та інших природних катаклізмів.
Ройова робототехніка може бути розширена для виробництва синтетичних бджіл і комах, які можуть запилювати сільськогосподарські культури та інші важливі рослини, щоб забезпечити їхнє виживання та запобігти катастрофічній катастрофі.
Завдання, які потрібно виконувати у величезних або неструктурованих місцях, де немає інфраструктури, яку можна було б використовувати для керування роботами, наприклад, немає доступної комунікаційної мережі чи глобальної системи локалізації, є ще однією можливою областю застосування роєвої робототехніки.
Для таких завдань можна використовувати зграї роботів, оскільки вони можуть функціонувати незалежно без допомоги будь-якої інфраструктури чи зовнішньої координації.
Підводне чи позаземне дослідження планет, моніторинг, розмінування, а також пошук і порятунок є кількома прикладами робочих місць у неструктурованому та величезному середовищі.
Крім того, було припущено, що методи ройової робототехніки можуть бути використані для майже повної заміни звичайних сил.
У формі автономних дронів роботи вже широко використовуються кількома ВПС у всьому світі, а ВМС США експериментували з роботизованими флотами, які можуть миттєво реагувати на загрози.
На щастя, існують інші, набагато більш безпечні застосування цієї технології. Застосування групових роботів для керування мережею наземних або бортових транспортних засобів або створення надійної дослідницької місії може прокласти шлях для автономних транспортних засобів.
Висновок
Підводячи підсумок, Swarm Robotics розвивається та росте, а такі функції, як автономія робота, децентралізоване керування, здатність приймати групові рішення, висока відмовостійкість тощо, роблять Swarm Robotics добре придатним для вирішення практичних завдань.
Майбутнє використання ройової робототехніки включатиме цільову доставку матеріалів, точне землеробство, ройовий 3D-друк, спостереження, захист, пошуково-рятувальні операції та багато іншого.
Зробити виробничий процес рою економічно життєздатним і розробити надійний підхід до побудови алгоритму керування для кожного члена рою — це дві ключові проблеми, які необхідно подолати на цьому шляху.
залишити коментар