Модульные роботы помогут в исследовании океана и проведут диагностику нефтепроводов

Инженерами Туманного Альбиона разработан робот, способный выполнять несколько разных задач благодаря своей модульной конфигурации.

Инженерами Туманного Альбиона разработан робот, способный выполнять несколько разных задач благодаря своей модульной конфигурации.
Фотография University of Sheffield.

Изобретатели нового класса роботов черпают своё вдохновение, играя в конструкторы Lego из серии "собери сам" и трансформеров — роботов, из которых можно сделать разные модели, поменяв компоновку деталей. Цель создания такой техники – решение или выполнение задач, которые либо слишком скучны для человека (скажем, какая-то монотонная работа на производстве), либо опасны.

Исследовательская группа из Университета Шеффилда придумала способ, как сделать отдельный класс модульных роботов, способных работать под водой. Они могут использоваться в поисково-спасательных операциях, для осмотра нефтепроводов или помощи учёным в изучении океана.

"Существует целое сообщество робототехников, которое считает, что гибкие роботы будущего должны быть модульными", — объясняет Родерих Гросс (Roderich Gross), профессор робототехники и искусственного интеллекта.

Такие роботы, объясняет он, должны быть сконструированы из множества отдельных модулей, точно так же как организм человека состоит из триллионов клеток. Но в отличие от тела человека они могут быть перестроены (как дома из кубиков Lego) так, что можно сначала создать робота для выполнения одной конкретной задачи, а потом перестроить в другого, чтобы решить вторую проблему, и так далее.

Команда учёных под руководством Гросса недавно представила доклад о подводном самособирающемся роботе, который состоит из нескольких кубиков. Каждый куб оснащён четырьмя микронасосами, которые позволяют ему самостоятельно передвигаться в воде. И когда кубики соединяются друг с другом, они могут втягивать жидкость друг от друга, а также окружающую воду.

Чем больше модулей в роботе, тем точнее он передвигается (а следовательно, и совершает меньше ошибок), говорит Гросс.

Сложные инженерные задачи требуют использования таких модулей, которые будут достаточно малы, чтобы пробраться даже в самые труднодоступные места, например, в довольно-таки миниатюрные водопроводные трубы, которые должны проходить диагностику, или в сосудистую систему человека.

Другой вопрос – коммуникация модулей между собой. Роботы могут получать задания от главного робота или единого компьютера-мозга, но будет гораздо лучше, если они смогут общаться между собой и принимать решения распределённо. В этом случае они смогут выполнять более сложные задачи. Это, кстати, пригодится той технике, которая будет строить базы на Марсе или Луне, так как сигнал с Земли будет приходить с запозданием, и ей необходимо будет уметь общаться друг с другом.

"Мы использовали радикальный подход, когда различные модули работают вместе без коммуникации или арифметических вычислений. Они просто действуют, основываясь на том, какую информацию приняли. Это требует только способности хранить данные и затем немедленно действовать", — рассказывает профессор Гросс.

Сет Гольдштейн (Seth Goldstein), профессор компьютерных наук в Университете Карнеги – Меллона, говорит, что модульные роботы могут работать в воде, воздухе или на земле. Модульные роботы, действующие роями (swarm robotics), уже тестируются в исследовательских лабораториях.

"Если вы создадите специального робота, он, при всех его преимуществах, сможет выполнять только одну конкретную задачу. Но так как робототехника всё чаще начинает взаимодействовать с человеком и учится адаптироваться к более важным задачам, то нам нужны роботы, умеющие менять свои форму и функции", — отмечает Гольдштейн.