بررسی عملکرد ربات‌های گروهی

به گزارش مکاترونیک‌نیوز یاسمین اوزکان آیدین، استادیار مهندسی برق از دانشگاه نوتردام و مهندس رباتیک، در این تحقیق با استفاده از الهام گرفتن ازسیستم‌های بیولوژیکی و رفتار‌های جمعی مورچه‌ها، زنبور‌های عسل و پرندگان برای حل مشکلات و غلبه بر موانع به صورت گروهی موفق به ساخت ربات‌های کوچکی شده است که در مواقع لازم با یکدیگر به صورت گروهی کار می‌کنند.
با این حال، توسعه ربات‌‌های گروهی در مقیاس کوچک با قابلیت عبور از نواحی صعب‌العبور ، با چالش‌‌هایی همراه است. درمقاله‌ای که در مجله علم رباتیک منتشر شد، اوزکان آیدین با تقلید از مدل‌های طبیعی توانست ربات‌‌های چند پا بسازد که قادر هستند از محیط‌‌های صعب‌العبور عبور کنند و کار‌های پیچیده‌ای را به صورت دسته‌جمعی و گروهی انجام دهند.

یاسمین اوزکان آیدین، استادیار دانشکده مهندسی دانشگاه نوتردام اظهار داشت:

ربات‌‌های پادار می‌‌توانند در محیط‌‌های صعب‌العبور مانند زمین‌‌های ناهموار و فضا‌های باریک حرکت کنند ، استفاده از اندام‌‌ها به بدن کمک می‌کند و مانور سریع را ممکن ساخته و عبور از موانع را آسان می‌‌کند. با این حال، ربات‌‌های پادار با چالش‌‌های حرکتی منحصربه‌فردی درزمین‌های خاکی مواجه هستند که منجر به کند شدن حرکت آنها می‌شود.

اوزکان آیدین افزود:

در این تحقیق، با استفاده از برقراری ارتباط فیزیکی بین ربات‌‌ها می‌توان تحرک یک سیستم دسته جمعی را زیاد کرده و پا‌های زمینی را افزایش داد. تک تک ربات‌ها کارهای ساده یا کوچکی مانند حرکت بر روی یک سطح صاف یا حمل یک جسم سبک را انجام می‌دادند، اما اگر انجام کاری فراتر از توانایی تک‌تک آنها بود، برای غلبه بر مشکل و انجام آن کار ربات‌ها به صورت فیزیکی به یکدیگر متصل می‌شدند تا یک سیستم چند پا بزرگتر و دسته‌جمعی را تشکیل دهند. وقتی مورچه‌‌ها اشیاء را جمع‌‌آوری یا حمل می‌‌کنند، اگر یکی از آنها به مانعی برخورد کند، گروه به طور دسته جمعی برای غلبه بر آن مانع کار می‌‌کنند. برای مثال، اگر شکافی در مسیر وجود داشته باشد، یک پل تشکیل می‌‌دهند تا مورچه‌‌های دیگر بتوانند از آن عبور کنند و این موضوع الهام‌‌بخش این مطالعه است. با استفاده از رباتیک می‌توانیم درک بهتری از پویایی و رفتار‌های جمعی این سیستم‌‌های بیولوژیکی به دست‌آوریم و کشف کنیم که چگونه می‌‌توانیم از این نوع فناوری در آینده استفاده کنیم

اوزکان آیدین با استفاده از یک چاپگر سه‌بعدی، ربات‌های چهارپایی به طول 15 تا 20 سانتی‌متر ( تقریباً 6 تا 8 اینچ) ساخت که هر کدام به یک باتری لیتیوم پلیمری، میکروکنترلر و سه حسگر مجهز بودند ( یک حسگر نور در جلو و دو حسگر لمسی مغناطیسی در جلو و عقب ) که به ربات‌‌ها اجازه می‌‌داد به یکدیگر متصل شوند. استفاده از چهار پایه انعطاف‌پذیر نیاز به حسگر‌ها و قطعات اضافی را کاهش داده و به ربات‌ها، سطحی از هوش مکانیکی داده است که برای عبور از زمین‌های ناهموار یا ناصاف به آنها کمک می‌کرد.

اوزکان آیدین می گوید:

ربات‌ها برای تشخیص موانع به سنسور‌های اضافی احتیاج ندارند زیرا انعطاف‌پذیری در پاها به آنها کمک می‌کند تا به درستی از کنار آنها عبور کند. آنها می‌توانند شکاف‌های یک مسیر را آزمایش کنند ، با بدن خود پل بسازند، اشیاء را به صورت جداگانه جا‌به‌جا کنند و یا برای جا‌به‌جایی اشیاء به طورگروهی در انواع محیط‌‌ها مختلف، مانند مورچه ها به یکدیگر متصل شوند.

اوزکان آیدین تحقیقات خود را در اوایل سال 2020 آغاز کرد، زمانی که بخش اعظم کشور به دلیل همه‌گیری بیماری کرونا تعطیل شد. پس از چاپ هر ربات، او آن را ساخت و آزمایشات خود را در خانه، حیاط خانه یا زمین بازی با پسرش انجام داد. ربات‌ها روی چمن، کود حیوانی، برگ و بلوط آزمایش شدند. همچنین او برای انجام این آزمایش‌ها بر روی‌ زمین نا مسطح، از تخته و خرده چوب استفاده کرد وهمچنین پله‌‌هایی را با استفاده از فوم عایق ساخت. ربات‌‌ها روی فرش‌‌های کرک دار نیز آزمایش شدند و بلوک‌های چوبی مستطیلی به تخته خرده چوب چسبانده شدند تا به عنوان زمین ناهموار عمل کنند و ربات ها بر روی این زمین ها آزمایش شدند. هنگامی‌که یکی از ربات‌ها جداگانه گیر می‌کرد ، یک سیگنال به ربات‌های دیگر ارسال می‌شد تا به یکدیگرمتصل شوند و بتوانند موانع را با یکدیگر وگروهی با موفقیت پشت سر بگذارند.

هنوزجای پیشرفت در طرح او وجود دارد. اما او انتظار دارد که یافته‌‌های این مطالعه در جهت طراحی گروهی پاهای کم‌هزینه کمک کند که می‌توانند با موقعیت‌های پیش‌بینی‌نشده ای همراه شوند وربات‌ها بتوانند عملیات گروهی دنیای واقعی مانند عملیات جستجو و نجات، حمل و نقل جمعی اشیا، اکتشاف فضایی و نظارت بر محیط‌ زیست را انجام دهند. تحقیقات او بر روی بهبود قابلیت‌‌های کنترل، حس و قدرت سیستم، که برای حرکت در دنیای واقعی و حل مشکلات لازم و ضروری است، متمرکز خواهد بود و او در نظر دارد که از این سیستم برای کشف پویایی جمعی حشرات مانند مورچه‌‌ها و موریانه‌‌ها استفاده کند.

او میگوید:

برای بهبود سیستم ربات های گروهی، فناوری باتری باید بهبود یابد. ما به باتری‌های کوچکی نیاز داریم که می‌توانند انرژی بیشتری را تامین کنند و در حالت ایده‌آل بیش از 10 ساعت دوام داشته باشند. در غیر این صورت ، استفاده از این نوع سیستم در دنیای واقعی پایدار نیست. همچنین با در نظر گرفتن محدودیت اندازه ربات‌ها که بسیار حائز اهمیت است، میتوان از حسگر‌های بیشتر و موتور‌های قوی‌‌تری استفاده کرد.
ما باید به نحوه عملکرد ربات‌ها در دنیای واقعی فکر کنیم، بنابر‌این باید به میزان انرژی مورد نیاز و اندازه باتری که استفاده می کنیم را در نظر بگیریم، همه چیز محدود است، بنابراین ما باید در مورد هر قسمت از دستگاه تصمیم بگیریم.

نام گزارشگر: مریم آموت سر

منبع: https://www.azorobotics.com