» Крошечные роботы передвигаются и думают как насекомые
21.12.2017 16:17

Крошечные роботы передвигаются и думают как насекомые

Источник перевод для gearmix ()

Инженеры сумели создать крошечных насекомоподобных роботов, но программное обеспечение, способное наделить их автономностью, пока что представляет проблему. Группа исследователей в Корнельском университете экспериментирует с новым подходом к программированию, имитируя работу мозга насекомого.

Подпись к изображению: RoboBees (РобоПчёлы), созданные коллективом Harvard Microrobotics Lab, имеют размах крыльев 3 сантиметра и весят 80 миллиграмм

Вычислительная мощность, необходимая роботу-насекомому для того, чтобы распознать порыв ветра с помощью похожих на волоски микроскопических датчиков, расположенных на их крыльях, и скорректировать свой полёт с целью сесть на раскачивающийся цветок — потребовала бы нести на себе вычислитель размером с персональный компьютер. Сильвиа Феррари, профессор аэрокосмического инжиниринга и директор Лаборатории разумных систем, представляет нейроморфный компьютер как способ уменьшить размер компьютера для робота-насекомого.

В отличие от традиционных микросхем, работающих с двоичным кодом (последовательностями из нулей и единиц), нейроморфные чипы обрабатывают всплески напряжения, которые запускают в действие сложные реакции — так же, как действуют нейроны мозга. Лаборатория Феррари разрабатывает новый класс сенсорных и управляющих алгоритмов, основанных на событиях. Эти алгоритмы имитируют нейронную активность и могут быть выполнены на нейроморфных микропроцессорах. Такие процессоры требуют значительно меньше энергии, чем традиционные, что позволяет достичь бОльшей вычислительной плотности.

Лаборатория Феррари объединила усилия с Гарвардской лабораторией микроробототехники, которая создала RoboBee — летательный аппарат весом 80 миллиграмм, снабжённый датчиками изображения, оптического потока и перемещения. Пока что этот робот привязан к источнику питания, и учёные работают над созданием портативного источника, способного устранить это ограничение. Алгоритмы Корнельской группы сделают RoboBee более автономным и адаптируемым к сложному окружению, при этом не увеличивая его вес.

Говорит профессор Феррари: «Порыв ветра привел бы к потере управления крошечным роботом. Мы создаём датчики и алгоритмы, позволяющие избежать крушения, а в случае такового — выжить и продолжить полёт. Для этого недостаточно только опираться на результаты предварительного моделирования, и мы хотим создать самообучающиеся контроллеры, способные адаптироваться к любой ситуации.»

Чтобы ускорить разработку событийных алгоритмов, аспирант Тэйлор Клоусон, сотрудник лаборатории Феррари, создал виртуальный тренажёр. Основанный на реальной физике тренажёр эмулирует RoboBee и воздействие на него порывов ветра. Модель способна точно предсказывать движение RoboBee в сложных условиях.

«Компьютерное моделирование используется как для тестировании алгоритмов, так и при их создании, — говорит Клоусон, участник разработки автономной системы управления полётом для робота-насекомого, с применением основанной на реальной биологии нейронной сети. — Эта сеть способна обучаться в реальном времени, компенсируя производственные отклонения в параметрах экземпляров устройств — такие отклонения значительно усложняют управление.»

По словам Феррари, кроме достижения большей автономности и устойчивости, её лаборатория планирует снабдить RoboBee новыми микроскопическими устройствами, такими как видеокамера, тактильные усики, контактными датчиками на лапках и сенсорами воздушного потока, которые выглядят как крохотные волоски.

Устройство, которое определённо ощутит положительное влияние RoboBee — четырёхногий «Гарвардский Странствующий Микроробот», длиной 17 мм и весом менее трёх грамм. Он развивает скорость 44 сантиметра в секунду, а команда Феррари разрабатывает событийный алгоритм, который добавит к скорости — проворство.



ПОХОЖИЕ ЗАПИСИ


© Gearmix 2013
Права на опубликованный перевод принадлежат владельцам вебсайта gearmix.ru
Все графические изображения, использованные при оформлении статьи принадлежат их владельцам. Знак охраны авторского права распространяется только на текст статьи.
Использование материалов сайта без активной индексируемой ссылки на источник запрещено.

Комментарии запрещены.