211service.com
Team ontwerpt robots om dingen te bouwen in rommelige, onvoorspelbare situaties
Onderzoekers van Harvard University en SUNY in Buffalo ontwerpen robots om te functioneren buiten ideale, voorspelbare omgevingen zoals magazijnen of fabrieken en in plaats daarvan te werken op plaatsen waar onverwachte obstakels kunnen zijn en waar voorspellende algoritmen niet kunnen worden gebruikt om enkele duizenden stappen te plannen vooruit. Het doel van dergelijke bouwbots, die zijn ontworpen om inconsistente en kneedbare bouwmaterialen te verwerken, is om te worden ingezet als rampenhulpverleners.
Een van de robots van het Harvard-team heeft geen boven- of onderkant. Het kan blijven werken, zelfs na vallen en omdraaien.
Radhika Nagpal, een professor in computerwetenschappen aan Harvard, en Nils Napp, een assistent-professor computerwetenschappen aan SUNY in Buffalo en een voormalig postdoctoraal fellow in het laboratorium van Nagpal, hebben twee robots ontworpen: een die uitzetbaar, zelfhardend schuim afzet en een andere die zandzakken sleept en opstapelt.
Robots die voor de bouw zijn gebouwd, kunnen meestal alleen discrete materialen aan, zoals blokken of stenen. De materialen waarmee deze nieuwe robots zijn gebouwd, zijn bruikbaar in een reeks van real-world omgevingen, maar ze zijn zeer onvoorspelbaar. Het schuim kan aan de meeste oppervlakken blijven plakken en uitzetten om gaten te vullen, maar het begint als een vloeistof, dus het is onmogelijk om precies te weten hoe ver het zal lopen voordat het uithardt; zandzakken worden vaak gebruikt bij rampenbestrijding als keermuren, maar de korrels erin hebben de neiging om te verschuiven wanneer ze worden gemanipuleerd.
Om deze onvoorspelbaarheid tegen te gaan, zijn de robots van Nagpal en Napp uitgerust met een infraroodsensor die scans maakt en de omgeving beoordeelt tussen het neerleggen van een bouwmateriaal. De scan is een integraal onderdeel om de bots zo aanpasbaar te maken.
Deze robots moeten continu monitoren en plannen terwijl ze aan het werk zijn, zegt Napp. Dat is iets wat dieren doen, en robots vaak niet.
Met behulp van een algoritme dat functioneert als een lus - scannen, de omgeving beoordelen, het materiaal leggen, opnieuw scannen, de veranderingen in de omgeving beoordelen, meer materiaal leggen, enz. - kunnen de robots iteratief bouwen terwijl ze gaan, rekening houdend met eventuele veranderingen in de omgeving en eventuele wijzigingen in het materiaal dat ze gebruiken.
Het team richt dit aanpasbare systeem momenteel op het bouwen van opritten, een relatief eenvoudige constructie met praktische toepassingen: ze kunnen worden gebruikt om twee punten met elkaar te verbinden en ze hebben ook veel flexibiliteit in ontwerp.
Het systeem is toepasbaar voor elke klimmende, manipulerende robot die onvoorspelbare materialen gebruikt, niet alleen schuim of zandzakken. Nagpal zegt ook dat het systeem kan werken met teams met meerdere robots. Omdat het algoritme aanpasbaar is, maakt het niet uit of de onzekerheid waarmee een robot wordt geconfronteerd, afkomstig is van de omgeving, een materiaal of het gedrag van een andere robot.
De onderzoekers zijn net begonnen met het testen van het systeem in steeds onvoorspelbare omgevingen. De volgende stap is het configureren van een robot om te bouwen in situaties waarin hij niet weet welke materialen beschikbaar zullen zijn.