Stel je voor dat er een zwerm luchtrobots op zoek is naar een verdwaalde wandelaar. Ze moeten een groot gebied van afgelegen struikgewas bestrijken en een centrale commandant zal niet werken omdat ze zo verspreid zijn.

Dus, in plaats daarvan, de robots werken samen om te berekenen wat de beste manier is om dit grote gebied nauwkeurig en snel te bestrijken en te doorzoeken.

Dit scenario is minder Black Mirror dan het klinkt, en meer over het focussen op praktische oplossingen voor banen die moeilijk zijn voor mensen, zegt dr. Arlie Chapman van de Melbourne School of Engineering.

Het beschrijven van de focus van haar onderzoek in mechatronische engineering, Dr. Chapman zegt:"het draait om robotica met meerdere voertuigen, of veel robots die samenwerken om een ​​gemeenschappelijk doel te bereiken".

Mechatronische ingenieurs onderzoeken ontwikkelingen op het gebied van automatisering en productie - waarbij meerdere technische disciplines worden gecombineerd. En het kan gaan om het maken van slimme machines die zich bewust zijn van hun omgeving en autonoom beslissingen kunnen nemen.

Dr. Chapman werkt specifiek op het gebied van multi-voertuig, of zwerm, robotica.

En ze maakt serieuze goals in STEM. in 2018, Dr. Chapman ontving een L'Oréal en UNESCO For Women in Science fellowship, het vieren van de prestaties van uitzonderlijke vrouwen in STEM in verschillende loopbaanfasen.

Door een combinatie van mechanische, elektrotechniek en software-engineering om de robots te bouwen, Dr. Chapman programmeert vervolgens de voertuigen met behulp van algoritmen om autonoom te reageren en te denken.

"Het heeft voordelen om veel kleinere onbemande luchtvaartuigen (UAV's) te gebruiken in plaats van één grote, vooral voor werk zoals het opruimen van een olielek, milieumonitoring of het zoeken naar overlevenden van een instorting van een mijn, ’ zegt dokter Chapman.

Niet alleen is er het element van redundantie bij kleinere voertuigen - het verliezen van één kleine UAV uit een groep is minder een probleem dan het verliezen van een enkele grote UAV - maar er zijn ook de implementatievoordelen. Voor een ding, er is de verbeterde dekkingscapaciteit en lagere kosten.

"Een zwerm goedkope kleine robots, elk met weinig vermogen, één kostbare, zeer capabele robot kan vervangen, " ze zegt.

In Australië, UAV's worden nu gebruikt voor landbouwmonitoring, maar ook voor surfen en reddingsacties in de oceaan, wat betekent dat de klus sneller wordt geklaard, wat vooral belangrijk is voor tijdgevoelige toepassingen.

Momenteel voor reddingsoperaties, een getrainde redder in nood is nodig om met de UAV te vliegen. Maar zou het niet makkelijker zijn als de UAV autonoom zou kunnen werken, waardoor wordt voorkomen dat de redder in nood uit zijn expertisegebied wordt gehaald, terwijl je nog een paar 'ogen' toevoegt die naar zwemmers in de branding kijken?

Maar de soms dodelijke branding van Australië is slechts één gevaar dat door het onderzoek van dr. Chapman en haar collega kan worden gecontroleerd.

"Bij bosbrandbestrijdingsoperaties, autonome systemen kunnen samenwerken met mensen. Een zwerm luchtvoertuigen zou brandweerlieden kunnen ondersteunen door kritische informatie te verstrekken over de veranderende brandomstandigheden.

"Terwijl brandweerlieden met het vuurfront meebewegen, de kudde kan samen bewegen, zich beter positioneren om belangrijkere informatie te verzamelen en door te geven. Dit heet mens-zwerm interactie, ’ zegt dokter Chapman.

Hoewel het technologisch intimiderend klinkt, Dr. Chapman zegt dat het haar taak is om "gemakkelijk te begrijpen oplossingen voor echt complexe problemen" te communiceren. En ze gebruikt die vaardigheid om het voordeel terug te brengen naar echte resultaten, in de branding, op de boerderij en in de wildernis.

Het potentieel voor het werk van Dr. Chapman om invloed uit te oefenen op meerdere industrieën is ook verreikend, inclusief ruimtevaart en defensie, kritieke infrastructuur en logistiek, landbouwrobotica, en zelfs automatisering in de mijnbouw. En het gaat terug naar haar doel om het menselijke element te verwijderen uit "saaie, vuile en gevaarlijke taken".

Terwijl haar onderzoek naar de toekomst kijkt, De inspiratie van Dr. Chapman komt ook uit de natuur.

"Ik ben altijd erg op wiskunde gebaseerd geweest. De kans om iets te zien optreden en te dansen op je wiskunde is heel opwindend. Je kunt vissen zien zwermen, of een zwerm vogels en je kunt dezelfde vergelijking schrijven voor robots, " ze zegt.

Maar dr. Chapman zegt dat er ook steeds meer mogelijkheden zijn voor interactie en samenwerking tussen mens en robot, waarbij krachten worden gebundeld om de grote uitdagingen van de samenleving op te lossen.

"In de toekomst, UAV's worden onopvallender, optreden als big data-verzamelaars, " zegt Dr. Chapman. "Kleinere voertuigen zullen hier een kerncomponent zijn, stilletjes real-time verzamelen, vogelvluchtinformatie die van cruciaal belang is voor onderling verbonden systemen om in totaal goed te presteren."

"Deze robots kunnen ons betrouwbare gegevens leveren die onze kennis van de wereld vergroten. Precisie bewatering van gewassen, bijvoorbeeld, ons zou kunnen voorzien van nauwkeurigere kaarten van landerosie, gewasgezondheid en waterafvoer, terwijl ook het waterverbruik wordt geminimaliseerd, " ze zegt.

Dus, robots en mensen die samenwerken.

Deze interconnectiviteit is iets wat volgens Dr. Chapman een trend is die we zullen zien toenemen in de engineering van de toekomst. Of dat nu het gebruik van robots is om de efficiëntie van gecoördineerde reddingsacties bij rampenherstel te verbeteren of om onderling verbonden transportnetwerken te verbeteren, het potentieel voor robotica met meerdere voertuigen om mensen te helpen is onbeperkt.

"We hopen op een dag een robotzwerm te creëren die kan optreden en dansen als een zwerm spreeuwen - allemaal door middel van wiskunde en techniek."