Ambrus
-7 °C
3 °C

Miniatűr robothadsereg

2003.11.24. 15:56
Kapcsolódó cikkek (1)
Pradeep Khosla, a pittsburghi Carnegie Mellon Egyetem kutatója és társai kémkedés, megfigyelés, keresés, illetve mentési műveletek elvégzésére alkalmas, csapatokként működő parányi robotokat, millibotokat fejlesztenek.
Robotrajok nyomoznak

Miniatűr robothadsereg
Klikk a képre!
A DARPA 1998-as, a robotikai kutatásokat ösztönző felhívása óta egyre több és egyre izgalmasabb az ilyen jellegű projekt. Mindez koncepcióváltást is jelent: a rajszerűen dolgozó apró robotok alkalmasabbnak tűnnek a hadászatban (és egyéb területeken - tűzoltás, romeltakarítás - szintén) fontos felderítői feladatok, például a környezet feltérképezése, vagy a pozíció-meghatározás kivitelezésére, mint a korábban preferált terjedelmes multiszenzor-platformok. Bejárhatatlannak tűnő, nehezen megközelíthető terepekre jutnak el; munkájukat kollektíven - rovarok, elsősorban hangyák, termeszek mintájára - végzik. Központi irányítás nélkül, egymás között elosztva a különböző szenzorokat és tulajdonságokat. A rájuk alapuló kontrolrendszerek fejlesztése túlmutat a robotika keretein. Körvonalazódik egy új, a műszaki-technikai oldal mellett gazdaságtanon, katonai logisztikán, politikai tudományokon alapuló multidiszciplináris szakterület. A robotcsapatok gyakorlati alkalmazására azonban még várnunk kell, hiszen a fejlesztések egyelőre a laboratóriumi stádiumnál tartanak.

Gyorsan bevethető, intelligens rendszerek

A Carnegie Mellon Egyetem számít az egyik élenjáró amerikai központnak. Az Elektromos és Számítógép-mérnöki Tanszéket (ECE) vezető Khosla a felsőoktatási intézmény Fejlett Mechatronikai Laboratóriumában (Advanced Mechatronics Laboratory, AML) végzi a "gyorsan bevethető rendszerekre" (Rapidly Deployable Systems, RDS), illetve az ilyen jellegű intelligens rendszerek megvalósításához alkalmas technológiákra vonatkozó fejlesztéseket. A munkában két PhD-hallgató, Robert Grabowski és Luis Navarro-Serment szintén részt vesznek.

Pradeep Khosla
Khosla különböző, ám filozófiailag összefüggő területeket egyesítő elképzelése szerint több specializált, egymással szorosan együttműködő, gyorsan létrehozható hardware- és szoftverkomponensből, valamint ember-gép interfészből áll össze egy intelligens rendszer. A tervezésre, kivitelezésre és magukra a következő generációs makroszkopikus és mikro-elektromechanikus (macroscopic and microelectromechanical systems, MEMS) robotrendszerekre egyaránt jellemző elosztottság a kulcselem.

A fejlesztések (és az AML-koncepció) négy főbb tényezőre koncentrálódnak: összeállításra (composition), együttműködésre (collaboration), feladat-menedzselésre (task management), alkalmazkodásra (adaptation).

A rendszer egyszerű alapelemekből (hardware, szoftver, mechatronikus eszközök, virtuális ágensek, stb. keverékeként) jön létre. Az együttműködés a komponensek azon képességére utal, hogy interakcióikat közös cél végrehajtására hangolják egybe. A feladat-menedzselés az egész rendszerre vonatkozó, magasabb szintű céloknak a részek által megoldandó alacsonyabb szintűekre történő fordítása és kivitelezése. Az adaptáció a komponensek - teljesítményük permanens kiértékelésén alapuló - az adott alrendszer feladatait újradefiniáló, a többiekkel történő állandó együttműködést biztosító önmegújító tulajdonságát jelöli.

Mint a hangyák

Klikk a képre!
Ez a megközelítés a jelenlegieknél kétszer komplexebb, gyorsabban bevethető rendszerek kivitelezését teszi lehetővé.

A millibotok csapatmunkája ellensúlyozza apró, öt-tízcentis méretüket és elemeik teljesítőképességét. A gépecskék eltérő feladatokra szakosodnak, a nagyobb célokat együttesen végzik el, majd szétválnak, s mindenki végzi a maga dolgát, és így tovább. Megtermettebb robotok munkáit csak együtt képesek kivitelezni, külön-külön alkalmatlanok lennének rá. Egyeseket környezet-feltérképezésre programoztak, másokat azonnali visszajelzésekre, megint mások küldetés-specifikus szenzorokat visznek a helyszínre.

A fix referenciapontok nélküli navigáláshoz elengedhetetlen lokalizáció során például csapat deríti ki a pontos elhelyezést, miközben egyes millibotok többirányú rádió- és ultraszonikus jeleket adnak le, amiket mások meghallgatnak. A feladó és a vevő szerepek folyamatos cserélgetésével határozzák meg az egymás közötti távolságot. A csoport vezetője egyezteti az adatokat, majd kiszámítja a pozíciókat.

Háromrétegűek

Az alsó szint motorokat, kerekeket és más, mobilitásukért felelős elemeket tartalmaz. A középső a valós idejű feldolgozást és kontrolt biztosító két mikrovezérlőt, illetve egy rádiómodemet. A topmodul hang- és infravörös szenzorokat, videokamerát, valamint egy másik, a bázissal és a többi millibottal történő kommunikációt végző rádiómodemet.