自動機(jī)器人在工廠和其他人造空間中表現(xiàn)出色，但它們與自然的隨機(jī)性相抗衡。

為了幫助這些機(jī)器克服不平坦的地形和其他障礙，布法羅大學(xué)的研究人員已經(jīng)轉(zhuǎn)向海貍，白蟻和其他動物構(gòu)建結(jié)構(gòu)以響應(yīng)簡單的環(huán)境線索，而不是遵循預(yù)定的計劃。

“當(dāng)一個海貍建造一座大壩時，它沒有遵循藍(lán)圖。相反，它正在對流動的水作出反應(yīng)。它試圖阻止水流動，”UB工程學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與工程助理教授Nils Napp博士說。和應(yīng)用科學(xué)。“我們正在開發(fā)一種自動機(jī)器人系統(tǒng)，其行為類似。機(jī)器人持續(xù)監(jiān)控并修改其地形，使其更具移動性。”

本周將在機(jī)器人：科學(xué)與系統(tǒng)會議上發(fā)表的一項研究中描述了這項工作。這項工作可能對搜索和救援行動，火星車行駛式車輛和其他地區(qū)的行星探索產(chǎn)生影響。

這都是關(guān)于數(shù)學(xué)的

雖然該項目涉及動物和機(jī)器人，但其主要關(guān)注點是數(shù)學(xué)：特別是開發(fā)新算法 - 自我管理機(jī)器需要了解其環(huán)境和解決問題的規(guī)則集。

在受控環(huán)境(例如汽車工廠)中為自主機(jī)器人創(chuàng)建算法相對簡單。Napp說，但在野外完成這一過程要困難得多，因為空間不可預(yù)測且模式更復(fù)雜。

為了解決這個問題，他正在研究恥辱，這是一種生物現(xiàn)象，用于解釋從白蟻和海貍的行為到維基百科的流行的一切。

根據(jù)恥辱，白蟻構(gòu)建的復(fù)雜巢穴不是定義明確的計劃或深層溝通的結(jié)果。相反，它是一種間接協(xié)調(diào)。最初，白蟻會在一個隨機(jī)點上沉積一個含有信息素的泥球。被信息素吸引的其他白蟻更有可能在同一地點掉落泥球。這種行為最終導(dǎo)致大型白蟻巢。

研究人員將此行為與維基百科和其他在線集體項目進(jìn)行了比較。例如，一個用戶在在線百科全書中創(chuàng)建一個頁面。另一個用戶將使用其他信息對其進(jìn)行修改 該過程無限期地繼續(xù)，用戶構(gòu)建更復(fù)雜的頁面。

測試自動漫游車

使用現(xiàn)成的組件，Napp和他的學(xué)生們配備了一輛帶有攝像頭，定制軟件和機(jī)器人手臂的迷你漫游車來抬起和存放物體。

然后他們創(chuàng)造了不平坦的地形 - 隨機(jī)放置的巖石，磚塊和碎片混凝土 - 來模擬龍卷風(fēng)或地震等災(zāi)難后的環(huán)境。該團(tuán)隊還在模擬災(zāi)區(qū)周圍放置了不同大小的手提大小的豆袋。

然后研究人員激活機(jī)器人，該機(jī)器人使用Napp開發(fā)的算法來持續(xù)監(jiān)控和掃描其環(huán)境。它拾取豆袋并將它們存放在巖石，磚塊和混凝土之間的孔和間隙中。最終袋子形成一個斜坡，允許機(jī)器人克服障礙物并到達(dá)其目標(biāo)位置，一個平臺。

“在這種情況下，它就像海貍使用附近的材料來構(gòu)建。機(jī)器人從周圍環(huán)境中獲取線索，它將不斷修改環(huán)境，直到它創(chuàng)建了一個斜坡，”Napp說。“這意味著它可以修復(fù)錯誤并對干擾做出反應(yīng);例如，討厭的研究人員搞亂了半成品斜坡，就像海貍一樣，修復(fù)了水壩的泄漏。”

在10次測試中，機(jī)器人從33個袋子移動到170個袋子，每次創(chuàng)建一個坡道，使??其到達(dá)目標(biāo)位置。

“就像動物一樣，機(jī)器人可以完全自行操作，并對周圍環(huán)境作出反應(yīng)并改變其環(huán)境以適應(yīng)其需要，”納普說。