Рой-роботы

Рой-робототехника – это подход к координации нескольких роботов как системы, состоящей из большого числа в основном простых физических роботов. Предполагается, что желаемое коллективное поведение возникает из взаимодействия между роботами и взаимодействиями роботов с окружающей средой. Этот подход возник в области разведки искусственного роя, а также биологических исследований насекомых, муравьев и других полей в природе, где происходит поведение рой.

Определение
Исследование роботизированной роботизированности – это изучение дизайна роботов, их физического тела и их поведения в контроле. Он вдохновлен, но не ограничивается появлением поведения, наблюдаемого у социальных насекомых, называемого разведкой рой. Относительно простые индивидуальные правила могут создавать большой набор сложного поведения рой. Ключевым компонентом является связь между членами группы, которые строят систему постоянной обратной связи. Поведение рой связано с постоянным изменением личности в сотрудничестве с другими людьми, а также с поведением всей группы.

В отличие от распределенных роботизированных систем в целом роботизированная роботизация подчеркивает большое количество роботов и повышает масштабируемость, например, используя только локальную связь. Это локальное сообщение, например, может быть достигнуто с помощью беспроводных систем передачи, таких как радиочастота или инфракрасный порт.

Цели и приложения
Миниатюризация и стоимость являются ключевыми факторами робототехники роя. Это ограничения в создании больших групп роботов; поэтому следует подчеркнуть простоту отдельного члена команды. Это должно мотивировать рой-интеллектуальный подход к достижению значимого поведения на уровне роя, а не на индивидуальном уровне.
Многое исследование было направлено на достижение этой цели простоты на уровне отдельных роботов. Возможность использования реального оборудования в исследованиях Swarm Robotics, а не симуляции позволяет исследователям сталкиваться и решать многие другие проблемы и расширять сферу исследований Swarm. Таким образом, разработка простых роботов для исследований разведки Ройма является очень важным аспектом этой области. Цели включают в себя поддержание низкой стоимости отдельных роботов, чтобы обеспечить масштабируемость, что делает каждого члена рой менее требовательным к ресурсам и более энергоэффективному.

Одной из таких роевых систем является роботизированная система LIBOT, которая включает в себя недорогой робот, созданный для роботов на открытом воздухе. Роботы также изготавливаются с учетом использования в помещениях с помощью Wi-Fi, поскольку датчики GPS обеспечивают плохую связь внутри зданий. Другая такая попытка – микро робот (Colias), встроенный в Лабораторию компьютерного интеллекта в Университете Линкольна, Великобритания. Этот микро робот построен на 4 см круглого шасси и является недорогой и открытой платформой для использования в различных приложениях Swarm Robotics.

Преимущества и недостатки
Наиболее часто упоминаемые преимущества:

низкая стоимость для более широкого охвата;
избыточность (если один из роботов выходит из строя из-за сбоя, блокировки и т. д., другой робот может предпринять шаги для устранения или замены его в своей задаче).
способность покрывать большую площадь. Duarte & al. например, продемонстрировали (с помощью моделирования, примененного к случаю острова Лампедуза) в 2014 году, что рой из 1000 малых водных дронов, рассеянных в море от баз, может через 24 часа составить отчет о наблюдении на морской полосе протяженностью 20 км;

На сегодняшний день рои роботов могут выполнять только относительно простые задачи, они часто ограничены потребностью в энергии. В более общем плане, трудности взаимодействия, когда вы хотите ассоциировать роботов природы и различного происхождения, также очень ограничены.

свойства
В отличие от большинства распространенных роботизированных систем роботизированная робот настаивает на большом количестве роботов 6 и способствует масштабированию, например, использование локальных коммуникаций в форме инфракрасного или беспроводного.

Ожидается, что эти системы будут иметь по крайней мере следующие три свойства:

надежность, которая подразумевает способность роя продолжать функционировать, несмотря на неудачи определенных людей и / или изменения, которые могут произойти в окружающей среде;
гибкость, что подразумевает способность предлагать решения, адаптированные к выполняемым задачам;
«масштабирование», что означает, что рой должен функционировать независимо от его размера (от определенного минимального размера).

Согласно Sahin (2005) и Dorigo (2013) в роевой роботизированной системе, в рое:

Каждый робот является автономным;
роботы обычно могут находить себя относительно своих ближайших соседей (относительное позиционирование), а иногда и в глобальной среде, даже если некоторые системы пытаются обойтись без этих данных;
роботы могут действовать (например, модифицировать среду, сотрудничать с другим роботом);
Возможности обнаружения и связи роботов между ними локальные (боковые) и ограниченные;
роботы не подключены к централизованному управлению; они не обладают глобальными знаниями о системе, в которой они сотрудничают;
роботы сотрудничают для выполнения заданий;
таким образом, могут появляться глобальные поведенческие явления.

Приложения
Потенциальных применений для роботов рой много. К ним относятся задачи, требующие миниатюризации (нанороботы, микроботы), такие как распределенные чувствительные задачи в микромашине или человеческом теле. Одним из наиболее перспективных применений роботов-рой является миссия по спасению. Рой роботов разного размера можно было отправить в места, где спасатели не могут безопасно добраться, чтобы обнаружить присутствие жизни через инфракрасные датчики. С другой стороны, роботизированная роботизация может быть пригодна для задач, требующих дешевых проектов, например, для добычи полезных ископаемых или для сельскохозяйственных целей.

Более спорно, рои военных роботов могут образовать автономную армию. Военно-морские силы США испытали рой автономных лодок, которые сами могут управлять и совершать оскорбительные действия. Лодки беспилотные и могут быть оснащены любым комплектом для сдерживания и уничтожения вражеских кораблей.

Большинство усилий было сосредоточено на относительно небольших группах машин. Однако в 2014 году Гарвард продемонстрировал рой, состоящий из 1024 отдельных роботов, самый большой на сегодняшний день.

Еще один большой набор приложений может быть решен с использованием стаи микроавтобусов, которые также широко изучаются в настоящее время. По сравнению с новаторскими исследованиями роев летающих роботов с использованием точных систем захвата движения в лабораторных условиях, современные системы, такие как Shooting Star, могут управлять командами сотен микроавтобусов в наружной среде с использованием систем GNSS (таких как GPS) или даже стабилизировать их используя бортовые системы локализации, где GPS недоступен. Рой микроавтомобилей уже были испытаны в задачах автономного наблюдения, отслеживания плюма и разведки в компактной фаланге. Проводились многочисленные работы по совместным роям беспилотных наземных и воздушных транспортных средств с целевыми применениями совместного мониторинга окружающей среды, защиты конвоев и перемещения мишеней и их отслеживания.

Диски Drone
Дисплей беспилотного летательного аппарата обычно использует несколько освещенных беспилотных летательных аппаратов в ночное время для художественного дисплея.

В популярной культуре
Основная подзаборка большого героя Диснея включала использование рой микроботов для формирования структур.

Исследование
Они охватывают многие темы, в том числе:

совершенствование программного обеспечения и программного обеспечения;
совершенствование самих роботов. В 2010 году два швейцарских исследователя из Лозанны (Флореано и Келлер) предложили черпать вдохновение из дарвиновского (адаптивного) отбора для разработки роботов;
способность развиваться в 3-х измерениях (в воздухе для флота воздушных беспилотных летательных аппаратов или под водой для роя подводных роботов), например, для изучения динамики водных объектов и морских течений;
улучшая их способность сотрудничать друг с другом или с другими типами роботов;
по оценке поведения роя (отслеживание видео имеет важное значение для систематического изучения поведения роя, даже если существуют другие методы, такие как недавняя разработка ультразвукового отслеживания.) Дальнейшие исследования необходимы для создания методологии, подходящей для проектирования и надежного прогнозирования рои, когда известны только черты индивидов);
сравнивая соответствующие преимущества и недостатки подходов «сверху вниз» и «снизу вверх».