MAST. Armia miniaturowych samodzielnych robotów eksploratorów

MAST. Armia miniaturowych samodzielnych robotów eksploratorów

Naukowcy z Georgia Institute of Technology, University of Pennsylvania oraz California Institute of Technology/Jet Propulsion Laboratory (JPL) skonstruowali autonomiczne roboty, które współpracując wyłączenie ze sobą, wykonują misje rozpoznawcze. Roboty w zaledwie kilka minut samodzielnie stworzyły szczegółową mapę okolicy.

„Gdy pierwsi ratownicy wkraczają do nieznanej budowli, jest to bardzo stresujące i niebezpieczne, gdyż brak im wiedzy dotyczącej tego z czym przyjdzie im się zmierzyć.” – stwierdził Henrik Christensen z Georgia Tech. „Gdyby ci ratownicy mogli wysłać wcześniej roboty do przeszukania budynku oraz stworzenia jego mapy, wchodziliby doń znacznie bezpieczniejsi.” – dodał.

Zdolność do równoczesnego eksplorowania i tworzenia mapy jest dla Mikro Autonomicznych Systemów i Technologii (MAST) Collaborative Technology Alliance Program, inicjatywy naukowej finansowanej przez amerykańską armię, ogromnym krokiem naprzód. Ten pięcioletni program prowadzony jest przez BAE Systems i zrzesza bardzo wielu członków, głównie ze środowiska akademickiego.

Celem MAST jest stworzenie technologii, które umożliwią zbudowanie samodzielnego robota wielkości dłoni, który pomoże człowiekowi radzić sobie z cywilnymi i wojskowymi wyzwaniami w przestrzeniach zamkniętych. Ideą są zespoły współpracujących ze sobą miniaturowych urządzeń, które mogłyby się toczyć, skakać, czołgać się czy latać, przenosząc czujniki, które wykrywają i przesyłają informacje kluczowe dla działań ludzi. Naukowcy z MAST pracują również nad tym, by platformy mieściły się w dłoni.

W ramach programu MAST funkcjonują cztery zespoły badawcze: integracji, mikroelektroniki, mechaniki mikrosystemów oraz przetwarzania dla samodzielnego działania. Naukowcy z Georgia Tech obecni są w każdym obszarze z wyjątkiem mikroelektroniki.

Eksperyment łączy technologię nawigacji powstałą na Georgia Tech z technikami wizyjnymi z JPL oraz technologiami sieciowymi z University of Pennsylvania.

W eksperymencie, roboty tworzą mapę w oparciu o dwa typy czujników: kamerę wideo oraz skaner laserowy. Wspierana przez komputer pokładowy kamera lokalizuje drzwi oraz okna, a skaner mierzy ściany. Dodatkowo, inercyjna jednostka pomiarowa pomaga stabilizować robota i zapewnia informacje o jego ruchach.

Dane z czujników są integrowane z lokalna mapą, która jest tworzona przez każdego robota przy użyciu techniki równoczesnej lokalizacji simultaneous localization and mapping (SLAM). SLAM umożliwia samodzielnemu pojazdowi tworzenie mapy zarówno znanego, jak i nieznanego środowiska przy równoczesnym monitorowani i raportowaniu własnej pozycji.

Elastyczność techniki SLAM jest szczególnie użyteczna w obszarach, gdzie zablokowana jest usługa GPS, jak wewnątrz budynków czy w obszarach działań bojowych. Gdy GPS jest aktywny, ludzie mogą kontrolować położenie robotów. Natomiast, gdy GPS nie działa, roboty same monitorują swoją pozycję w oparciu o SLAM.

„Nie ma robota wiodącego i każda jednostka jest w stanie rekrutować inne, by zagwarantować eksploracje całego terenu.” – stwierdził Christensen. „Gdy pierwszy robot dociera do skrzyżowania, mówi drugiemu ‘ja idę w lewo, a ty idź w prawo’.” – dodał.

Według Christensena, roboty wkrótce będą w stanie robić więcej niż tylko tworzyć mapę. Przykładem takiej rozwijanej funkcjonalności są miniaturowe jednostki radarowe, które mogłyby widzieć przez ściany i wykrywać obiekty oraz ludzi ukrytych za nimi. Również podczerwone czujniki mogłyby stanowić wsparcie w postaci lokalizowania źródeł ciepła.

W projekcie MAST udział biorą również przedstawiciele: North Carolina A&T State University, University of California Berkeley, University of Maryland, University of Michigan, University of New Mexico, Harvard University oraz Massachusetts Institute of Technology, a także BAE Systems i Daedalus Flight Systems.

(lk)