Maleńkie latające roboty mogą w przyszłości pomagać ratownikom w poszukiwaniu ludzi uwięzionych pod gruzami zawalonych budynków po trzęsieniach ziemi. Dzięki niewielkim rozmiarom takie robotyczne owady mogłyby przeciskać się przez wąskie przestrzenie, do których większe drony nie są w stanie dotrzeć, a przy tym omijać ściany, gruz i spadające przedmioty.
Czytaj więcej
Chiny twierdzą, że stworzyły ornitopter najbardziej podobny pod względem wyglądu i działania do ptaka. Ale na świecie pracuje się już także nad dro...
Do niedawna latające mikroroboty były jednak znacznie mniej zwinne niż owady, na których je wzorowano. Poruszały się stosunkowo wolno i wykonywały przede wszystkim proste manewry. Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) zaprezentowali rozwiązanie, które pozwala latającemu robotowi wielkości owada poruszać się znacznie szybciej i zwinniej – pisze portal ScienceDaily.
Zespół opracował system wykorzystujący sztuczną inteligencję, dzięki któremu robot może wykonywać skomplikowane manewry w powietrzu, w tym wielokrotne salta.
AI pozwoliła mikrorobotowi latać jak owad
Nowe rozwiązanie łączy wysoką sprawność z ograniczonym zapotrzebowaniem na moc obliczeniową. Dzięki niemu naukowcy zwiększyli prędkość robota o około 450 proc., a jego przyspieszenie o około 250 proc. w porównaniu z najlepszymi wcześniejszymi wynikami.
Robot okazał się na tyle zwinny, że wykonał 10 salt jedno po drugim w ciągu zaledwie 11 sekund. Utrzymał przy tym zaplanowaną trasę mimo podmuchów wiatru, które próbowały zepchnąć go z kursu.
Czytaj więcej
Brytyjscy naukowcy starają się wykorzystać umiejętności mózgów pszczół w celu ulepszenia systemów i urządzeń takich jak roboty czy pojazdy autonomi...
Naukowcy chcą w przyszłości wykorzystywać takie maszyny w miejscach, w których tradycyjne drony wielowirnikowe miałyby problemy z poruszaniem się, natomiast owady radziłyby sobie bez większych trudności. Osiągi robota są już porównywalne z możliwościami owadów pod względem prędkości, przyspieszenia oraz gwałtownych zmian położenia ciała.
Prace nad robotycznymi owadami trwają już od ponad pięciu lat. W tym czasie naukowcom udało się stworzyć bardziej wytrzymałą wersję miniaturowego robota. Jest on mniej więcej wielkości mikrokasety i waży mniej niż spinacz biurowy. Nowa konstrukcja ma większe, trzepoczące skrzydła, które pozwalają na bardziej dynamiczny i zwrotny lot. Napędzają je miękkie sztuczne mięśnie, zdolne do bardzo szybkiego kurczenia się, dzięki czemu skrzydła mogą poruszać się z ogromną częstotliwością.
Robot z MIT jest szybszy o ponad 400 proc.
Sama poprawa konstrukcji nie wystarczała jednak do osiągnięcia pełnych możliwości robota. Największym wyzwaniem pozostawało opracowanie sposobu, który pozwoli maszynie szybko reagować na zmiany położenia i jednocześnie wykonywać bardzo trudne manewry.
Pierwszy etap działania opiera się na modelu matematycznym, który przewiduje zachowanie robota i wyznacza najlepszą sekwencję ruchów potrzebną do bezpiecznego pokonania zaplanowanej trasy.
Czytaj więcej
Chiny są już w stanie sterować pszczołami za pomocą „najlżejszego na świecie chipu mózgowego”. Mogą je wykorzystać do akcji ratunkowych, szpiegostw...
Metoda wymaga sporej mocy obliczeniowej, ale pozwala zaplanować skomplikowane manewry, takie jak salta, gwałtowne skręty czy szybkie zmiany ustawienia robota. Uwzględnia przy tym fizyczne ograniczenia maszyny, dzięki czemu unika ruchów mogących zakończyć się utratą kontroli i upadkiem.
Szczególnie trudne są wielokrotne salta. Aby wykonać kilka przewrotów jeden po drugim, robot musi za każdym razem zwolnić dokładnie w odpowiednim momencie. Nawet niewielki błąd mógłby się powiększać przy każdym kolejnym manewrze i doprowadzić do rozbicia maszyny.
Mikrorobot wykonał 10 salt w 11 sekund
Na podstawie działania bardziej złożonego systemu naukowcy wytrenowali szybszy model AI, który podejmuje decyzje w czasie rzeczywistym. Zastosowali metodę nazywaną uczeniem przez naśladowanie. W praktyce bardziej wymagający obliczeniowo system pełni rolę nauczyciela, a model AI uczy się jego zachowania i później sam steruje lotem robota.
Jednym z największych wyzwań było przygotowanie odpowiedniej liczby danych treningowych. Musiały one nauczyć system wykonywania bardzo dynamicznych manewrów, ale jednocześnie nie mogły tworzyć ogromnego zbioru danych, którego przetwarzanie nadmiernie obciążałoby system.
Czytaj więcej
Pierwsze humanoidy pojawiły się na ukraińskim froncie, a kolejnym krokiem mają być uzbrojone roboty. Wojna staje się poligonem dla nowej technologii.
Podczas lotu AI otrzymuje informacje o położeniu robota i natychmiast przekształca je w polecenia dotyczące m.in. siły ciągu oraz zmian położenia maszyny. Eksperymenty wykazały, że nowe rozwiązanie radykalnie poprawiło możliwości robota. Maszyna wielkości owada latała o 447 proc. szybciej i osiągała przyspieszenie większe o 255 proc. niż we wcześniejszych testach. Wykonała również 10 kolejnych salt w ciągu 11 sekund, pozostając w odległości zaledwie około 4-5 cm od zaplanowanej trajektorii lotu.
Zespół zademonstrował także manewr znany jako sakkada. U owadów polega on na gwałtownym przechyleniu ciała, szybkim przemieszczeniu się w nowe miejsce, a następnie wykonaniu ruchu w przeciwną stronę, który pozwala zahamować. Takie błyskawiczne przyspieszanie i zatrzymywanie może pomagać owadom orientować się w przestrzeni i utrzymywać stabilny obraz otoczenia. Naukowcy liczą, że podobne możliwości okażą się przydatne również w przypadku robotów wyposażonych w kamery i czujniki.
Robotyczne owady mogą pomagać ratownikom pod gruzami
Jednym z głównych celów kolejnych badań jest wyposażenie mikrorobotów we własne kamery i zestawy czujników. W przyszłości mogłoby to pozwolić im latać na zewnątrz i samodzielnie orientować się w przestrzeni, bez konieczności korzystania z rozbudowanego zewnętrznego systemu śledzenia ruchu.
Zespół zamierza również sprawdzić, czy pokładowe czujniki pozwolą całym grupom takich robotów unikać zderzeń, współpracować ze sobą i koordynować ruch podczas poruszania się w trudnym otoczeniu.
