Nowe badania: Technologia inspirowana mrówkami zmienia nawigację robotów na wzór owadów

WarsawNaukowcy z TU Delft opracowali nowy sposób nawigacji dla małych robotów, inspirowany zachowaniami mrówek. Roboty korzystają z wizualnych wskazówek i śledzą swoje kroki, podobnie jak mrówki znajdują swoją drogę. Ta nowa metoda jest istotna, ponieważ małe roboty mają ograniczoną moc obliczeniową i żywotność baterii. Badanie opublikowano w Science Robotics 17 lipca 2024 roku.

Oto dlaczego to jest istotne:

• Zmniejsza wymagania dotyczące mocy obliczeniowej i pamięci.
• Umożliwia małym robotom autonomiczne poruszanie się bez zewnętrznej infrastruktury.
• Możliwe zastosowania w inspekcjach przemysłowych oraz rolnictwie.

Małe roboty, ważące od kilkudziesięciu do kilkuset gramów, mogą być bezpieczniejsze i bardziej efektywne. Potrafią poruszać się przez niewielkie przestrzenie i są mniej groźne w przypadku zderzenia z ludźmi. Niemniej jednak, ich niewielkie rozmiary ograniczają zdolność do przenoszenia ciężkich i energochłonnych czujników, których używają większe roboty. Typowe narzędzia nawigacyjne, takie jak GPS czy LiDAR, są często zbyt duże lub nieodpowiednie dla takich małych robotów.

Zespół z TU Delft znalazł rozwiązanie, badając naturę. Mrówki poruszają się sprawnie, korzystając z własnego zmysłu ruchu zwanego odometrią oraz prostej pamięci wzrokowej. Ta metoda wymaga niewielkiej mocy obliczeniowej, co czyni ją idealną dla małych robotów. Biolodzy odkryli, że mrówki robią szybkie zdjęcia otoczenia. Podczas powrotu do domu porównują obecny widok z tymi zdjęciami, aby odnaleźć drogę z powrotem.

Naukowcy przetestowali ten model na dronie ważącym 56 gramów o nazwie "CrazyFlie." Dron wykorzystuje prostą kamerę i mały komputer zwany mikrokontrolerem do nawigacji. W przeciwieństwie do bardziej skomplikowanych systemów, zużywa jedynie 0,65 kilobajta danych na każde 100 metrów lotu. Dron wykonuje zdjęcia w określonych odległościach i używa procesu zwanego odometrią, aby przemieszczać się między tymi punktami. Ta metoda pozwala dronowi podróżować dalej przy minimalnym zużyciu energii i zasobów obliczeniowych.

Zobacz również:

Dzisiaj · 16:08

Odkrywanie tajemnic mózgu dorosłej muszki owocowej

Dr. Tom van Dijk, główny autor badania, stwierdził, że robot potrafi efektywnie poruszać się między zapamiętanymi pozycjami. Kluczowym aspektem jest utrzymanie tych pozycji na tyle oddalonych, by oszczędzać pamięć, ale wystarczająco blisko, aby zapewnić dobrą nawigację robota.

Prof. Guido de Croon, współautor, wyjaśnił, że ta metoda nie tworzy szczegółowych trójwymiarowych map. Zamiast tego, pozwala robotowi powrócić do miejsca, z którego rozpoczął. To wystarcza przy zadaniach takich jak sprawdzanie zapasów w magazynach czy inspekcja upraw w szklarniach. Dron może zbierać dane i wracać, by je przesłać, co ułatwia zadanie bez konieczności zaawansowanego przetwarzania.

Małe roboty mają szerokie zastosowanie. Mogą być wykorzystywane w dużych ilościach do wczesnego wykrywania szkodników lub chorób na farmach. Ponadto mogą sprawdzać zapasy w magazynach oraz wyszukiwać wycieki gazu w fabrykach. Ze względu na swoje niewielkie rozmiary, mogą swobodnie poruszać się wewnątrz pomieszczeń, nie stwarzając problemów.

Ta nowa metoda nawigacji dla robotów ma kluczowe znaczenie, ponieważ umożliwia małym, autonomicznym robotom efektywne działanie w rzeczywistych sytuacjach. Wymaga niewielkich zasobów obliczeniowych i pamięciowych, co czyni ją praktycznym i ekonomicznym rozwiązaniem dla wielu zastosowań.