Recente technologische ontwikkelingen hebben de weg vrijgemaakt voor de creatie van steeds geavanceerdere robotsystemen die zijn ontworpen om autonoom missies te voltooien in verschillende bekende en onbekende omgevingen. Robots die bedoeld zijn om in onzekere of afgelegen omgevingen te werken, kunnen enorm profiteren van de mogelijkheid om actief elektrische stroom uit hun omgeving te verkrijgen.

Onderzoekers van het Worcester Polytechnic Institute, Imperial College London en University of Illinois Urbana Champaign hebben onlangs een nieuw robotsysteem ontwikkeld dat de omgeving visueel kan herschikken om de maximale hoeveelheid energie van een bepaalde stroombron te ontvangen. Deze robot, gepresenteerd in een paper dat vooraf is gepubliceerd op arXiv en zal worden gepresenteerd op de IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, werkt door elektrische circuits te tekenen met behulp van geleidende inkt.

"Onze PLOS ONE het werk begon als een nogal filosofisch gedachte-experiment," vertelde Andre Rosendo, de professor die het onderzoek uitvoerde, aan TechXplore. "Nietzsche beweert dat het oerinstinct van de mens macht is, en overleven is slechts een voorwaarde sine qua non we konden dat niet bereiken einddoel. Op basis van dit idee begonnen we experimentele omgevingen te bedenken waar onze robot niet alleen kon handelen om te overleven, maar ook om te gedijen."

In hun eerste studie over dit onderwerp probeerden Andre Rosendo, Xianglong Tan en Weijie Lyu een systeem te bedenken dat zichzelf van stroom kon voorzien door alleen maar elektrische circuits te schilderen. In hun nieuwe werk combineerden ze dit printsysteem met een robotgrijper, waardoor een robot ontstond die een repertoire van acties kan uitvoeren die gericht zijn op het verkrijgen van meer vermogen (d.w.z. hogere spanningen) uit zijn omgeving en zo te overleven in ongunstige omgevingen.

Het team testte hun robot in simulaties van verschillende real-world scenario's, inclusief taken waarbij het fysieke obstakels of regio's moest vermijden die de getekende circuits zouden beëindigen. Vervolgens hebben ze de robot ook in een echte wereld getest om de mogelijkheden ervan verder te evalueren.

"Onze robot begint elk experiment met een batterij, en zijn energiebron neemt af naarmate hij beweegt (en we 'lekken' hem ook om natuurlijke energieverliezen als gevolg van homeostase na te bootsen), " legde de student Xianglong Tan uit. "De robot doorloopt een reeks virtuele trainingsafleveringen, met een rode terminal (VCC) die moet worden verbonden met een andere rode terminal in de buurt van zijn lichaam, en een zwarte terminal (aarde) die moet overeenkomen met de zwarte zodat de huidige kan naar zijn batterij stromen."

Om te voorkomen dat hun robot simpelweg in een simpele rechte lijn beweegt, hebben Rosendo en zijn collega's obstakels in de omgeving toegevoegd, zowel in gesimuleerde als in praktijkproeven. Sommige van deze obstakels, zoals schuimblokjes, konden gemakkelijk door de robots worden verwijderd, terwijl andere werden aangesloten op een aardingsplaat die de elektrische stroom "wegzuigde" wanneer een circuit het raakte.

Het team ontdekte dat hun robot snel en effectief leerde om deze obstakels te overwinnen om te overleven en de ontvangen energie te maximaliseren. Dit betekende het herschikken van obstakels of het overbruggen van gebieden in de omgeving die het niet kon binnenhalen.

"Ik denk dat we stappen ondernemen in de richting van adaptief gedrag voor robots", zei Rosendo. "Mensen zijn in staat om zich aan te passen, hun gedrag aan te passen aan wat nodig is in nieuwe situaties, en geleidelijk te verbeteren naarmate hun kennis volwassener wordt. We zouden het kunnen hebben over sport, taken of zelfs ruimtemissies:voordat we op de hoogte zijn van ons spel, besteden we onze Aanvankelijke inspanningen om de nieuwe regels te begrijpen om later te verbeteren en verder te gaan. Robots hebben tegenwoordig moeite om storingen te overwinnen en leren zich aan te passen om zichzelf functioneel te houden is een vaardigheid die ze van ons zouden moeten nabootsen."

De aanpassingsrobot van Rosendo en zijn collega's zou tal van voordelen kunnen hebben, omdat hij autonoom de energie in zijn omgeving kan maximaliseren en zichzelf continu functioneel kan houden door nieuwe elektrische circuits te creëren. In de toekomst zou dit recente werk een inspiratie kunnen zijn voor de ontwikkeling van andere robotsystemen die kunnen overleven en gedijen in complexe omgevingen zonder de noodzaak van nieuwe circuits of menselijk toezicht.

"We denken nu na over volgende stappen om voort te bouwen op ons werk en dit experiment interessant te houden, zoals het compliceren van de taak en het bedenken van een 'batterijwissel'-systeem om het experiment realistischer te maken," voegde Tan eraan toe. + Verder verkennen

Neuromorfe chip vermindert de stroomvereisten voor rollende robot drastisch

© 2022 Science X Network