Проект Millibots - это исследования. промодимые в Университете Карнэги Меллоун под руководством доктора Парадипа Хослы и финансируемые DARPA.
Цель проекта состоит в том. чтобы построить распределенную команду роботов размером от пяти до десяти сантиметров. которые координируют действия друг друга для обеспечения широкой разведки и наблюдения. Для этого Millibots оснащены распределенными датчиками на передвижных платформах с полезным грузом вроде камер, тепературных датчиков и датчиков движения.
Проект был разделен на три стадии разработки. На первой стадии конструировались непосредственно сами роботы. Размер каждого робота ограничен количеством энергии, которая необходима для ощущений, передвижений и обработки информации. В свою очередь, размер ограничивает возможности каждого робота. Мы хотели сделать команду специализированных роботов, работающих вместе как команда и имеющих в сумме больше способностей. чем один более оборудованный робот. Конечно мы верим, что команда роботов, у которой больше способностей к координации общих действий и ощущений, может быть лучше одного робота в выполнении ключевых задач.
Вторая стадия разработки- это мобильность. Маленькие роботы, использующие традиционные методы передвижения, могут перемещаться только в ограниченном пространстве. Однако, мобильность может быть значительно увеличена, когда будут разработаны роботы, способные объединяться для того, чтобы сделать например, <лестницу> или мост для преодоления пропасти.
Последний этап проекта- это разработка такой архитектуры программного обеспечения робота, при которой команда действует так скоординировано, как одно целое, как будто ею управляет высококвалифицированный оператор. Скоординированность команды включает в себя способность определять точно местонахождение команды в процессе передвижения, собирать данные со всех датчиков для построения карты местности и выполнять миссии типа обнаружения предмета и видео наблюдения.
Контекст
В последние годы усилился интерес к робототехническим системам. В такой системе задача не ограничена одним роботом, вместо этого используется команда сотрудничающих роботов. Члены команды могут обмениваться информацией с датчиков. могут помогать друг другу в преодолении препятствий, действовать сообща для перемещения тяжелых предметов.
Команда роботов отличается от одного робота тем, что действует так же, как и ощущает. При перемещении большого предмета его вес может быть распределен на несколько роботов таким образом, что каждый отдельный робот может быть меньше, легче и дешевле. Что касается ощущения, команда роботов может чувствовать окружающую её среду из многочисленных различных точек обзора. Один робот, с другой стороны, может видеть только из одной точки, даже если он оборудован большим количеством различных датчиков. Есть множество задач, для решения которых распределение точек обзора является выгодным: наблюдение, контроль, demining, plum detection.
Распределенные робототехнические системы требуют новой философии проектирования. Традиционные роботы разрабатываются с большим количеством способностей (ощущение, действие, связь, вычисления). Часто проектировщики даже добавляют избыточные компоненты, чтобы избежать отказа системы из-за одной ошибки. Законченные системы большие, сложные и дорогие. Для команды роботов поставленной цели можно достичь другим способом, а именно: <построить простые и недорогие роботы с ограниченными способностями, которые могут выполнить задачу посредством кооперации>. Каждый робот не может иметь много способностей, но как команды, они могут выполнять полезные задачи. У нас получились менее дорогие роботы, которых проще обслуживать и настраивать. Кроме того, так как существует вероятность потери робота, надежность можно повысить, увеличив число роботов, т.е. если один робот терпит неудачу. будут потеряны только определенные способности, а команда сможет выполнить задачу силами оставшихся роботов.
Поскольку способности ограничены размером роботов, мы в Университете КМ разработали иерархическую команду роботов. Как видно из схемы 1, команда состоит из большого вездехода, робота среднего размера (основой послужил танк Tamiya с ДУ) и маленьких Millibots (6х6х6 см). Вездеходы полностью автономны, имеют радиус действия 100 миль, а также большую вычислительную мощь. Они могут транспортировать и развертывать группы маленьких роботов на удаленную территорию, обеспечивают более мощную вычислительную поддержку для большой команды роботов. Танки - автономные роботы среднего размера, оборудованы ИК и УЗ датчиками. вращающейся камерой и имеют на борту 486 процессор. Танк способен выполнять индивидуальные миссии или быть лидером и координатором команды маленьких роботов - Millibots. Этих маленьких и легких роботов может легко перевозить больший и старший по иерархии робот. Они могут маневрировать и попадать через маленькие отверстия в места, недоступные большим роботам и вести наблюдение.
Благодаря своим маленьким размерам они могут выполнять более значительные задачи в тайных операциях на вражеской территории. Такая иерархическая организация позволяет нам объединить автономность и вычислительную мощь большого робота, маневренность танков и способность Millibots собирать разведывательные данные.
Для того, чтобы достичь малого размера и больших способностей, мы создали роботов по имени Millibots. Millibots - маленькие, гетерогенные модульные роботы, которые сотрудничают для достижения определенных задач.
Первым фактором, определяющим то, что и где сможет сделать робот- является его размер. Наиболее очевидным преимуществом маленького робота состоит в том. что он может получить доступ в места. недоступные его большим коллегам. Маленькие робот могут ползать через трубы, осматривать разрушенные здания, прятаться в маленьких и неприметных местах. Для задач наблюдения и расследования, эта увеличенная проходимость сильно воздействует на полные функциональные возможности робота. Однако, небольшой размер дает также и неудобства, ограниченный радиус передвижения, ограниченный запас энергии. возможно, меньше возможностей для ощущения, связи и вычислений.
Оригинал: www.contrib.andrew.cmu.edu/~rjg/millibots/millibot_project.html
