Spotlight

Robot yang terinspirasi oleh ikan mengoordinasikan gerakan tanpa kendali dari luar


Kawanan robot berenang seperti sekumpulan ikan

Robot yang terinspirasi ikan ini dapat menyinkronkan gerakan mereka tanpa kendali dari luar. Berdasarkan produksi sederhana dan pendeteksian cahaya LED, kolektif robotik ini menunjukkan perilaku terorganisir sendiri yang kompleks, termasuk agregasi, penyebaran, dan pembentukan lingkaran. Kredit: Kelompok Riset Sistem Pengorganisasian Mandiri

Kelompok ikan menunjukkan perilaku yang kompleks dan tersinkronisasi yang membantu mereka menemukan makanan, bermigrasi, dan menghindari predator. Tidak ada satu ikan atau tim ikan yang mengoordinasikan gerakan ini, juga tidak ada ikan yang saling berkomunikasi tentang apa yang harus dilakukan selanjutnya. Sebaliknya, perilaku kolektif ini muncul dari apa yang disebut koordinasi implisit — setiap ikan membuat keputusan berdasarkan apa yang mereka lihat dilakukan oleh tetangganya.

Jenis organisasi mandiri dan koordinasi yang terdesentralisasi dan otonom ini telah lama memikat para ilmuwan, terutama di bidang robotika.

Sekarang, tim peneliti di Harvard John A.Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) dan Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering telah mengembangkan robot yang terinspirasi oleh ikan yang dapat menyinkronkan gerakan mereka seperti sekumpulan ikan sungguhan, tanpa ada kontrol eksternal. Ini adalah pertama kalinya para peneliti mendemonstrasikan perilaku kolektif 3-D yang kompleks dengan koordinasi implisit dalam robot bawah air.

“Robot sering ditempatkan di area yang tidak dapat diakses atau berbahaya bagi manusia, area di mana intervensi manusia bahkan mungkin tidak dapat dilakukan,” kata Florian Berlinger, Ph.D. Kandidat di SEAS dan Wyss dan penulis pertama makalah. “Dalam situasi ini, sangat menguntungkan Anda memiliki kawanan robot yang sangat otonom yang mandiri. Dengan menggunakan aturan implisit dan persepsi visual 3-D, kami dapat menciptakan sistem yang memiliki tingkat otonomi dan fleksibilitas tinggi di bawah air. di mana hal-hal seperti GPS dan WiFi tidak dapat diakses. “

Kredit: Berlinger et al., Sci Robot. 6, eabd8668 (2021)

Penelitian ini dipublikasikan di Ilmu Robotika.

Kawanan robot yang diilhami ikan, dijuluki Blueswarm, diciptakan di laboratorium Radhika Nagpal, Profesor Ilmu Komputer Fred Kavli di SEAS dan Anggota Fakultas Associate di Wyss Institute. Lab Nagpal adalah pelopor dalam sistem yang mengatur dirinya sendiri, dari 1.000 robot kawanan Kilobot hingga kru konstruksi robotik yang terinspirasi oleh rayap.

Namun, sebagian besar kawanan robot sebelumnya beroperasi dalam ruang dua dimensi. Ruang tiga dimensi, seperti udara dan air, menimbulkan tantangan signifikan bagi penginderaan dan penggerak.

Video yang menunjukkan semua perilaku sekolah Blueswarm, termasuk pembentukan lingkaran, secara kolektif mencari dan berkumpul di sekitar target, mengatur diri sendiri melintasi ruang, dan mengatur sendiri sepanjang waktu. Kredit: Berlinger et al., Sci Robot. 6, eabd8668 (2021)

Untuk mengatasi tantangan tersebut, para peneliti mengembangkan sistem koordinasi berbasis visi pada robot ikan mereka berdasarkan lampu LED biru. Setiap robot bawah air, yang disebut Bluebot, dilengkapi dengan dua kamera dan tiga lampu LED. Kamera lensa ikan terpasang mendeteksi LED Bluebots tetangga dan menggunakan algoritme khusus untuk menentukan jarak, arah, dan arahnya. Berdasarkan produksi sederhana dan deteksi cahaya LED, para peneliti menunjukkan bahwa Blueswarm dapat menunjukkan perilaku yang diatur sendiri yang kompleks, termasuk agregasi, penyebaran, dan pembentukan lingkaran.

Kawanan robot berenang seperti sekumpulan ikan

Sebuah Blueswarm bercampur dengan ikan asli. Kredit: Berlinger et al., Sci Robot. 6, eabd8668 (2021)

“Setiap Bluebot secara implisit bereaksi terhadap posisi tetangganya,” kata Berlinger. “Jadi, jika kita ingin robot berkumpul, maka setiap Bluebot akan menghitung posisi masing-masing tetangganya dan bergerak ke tengah. Jika kita ingin robot membubarkan, Bluebot melakukan sebaliknya. Jika kita ingin mereka berenang seperti sekolah dalam lingkaran, mereka diprogram untuk mengikuti cahaya tepat di depan mereka searah jarum jam. “

Para peneliti juga mensimulasikan misi pencarian sederhana dengan lampu merah di dalam tangki. Menggunakan algoritma dispersi, Bluebots menyebar ke seluruh tangki sampai seseorang cukup dekat dengan sumber cahaya untuk mendeteksinya. Setelah robot mendeteksi cahaya, LED-nya mulai berkedip, yang memicu algoritme agregasi di seluruh sekolah. Dari sana, semua Bluebots berkumpul di sekitar robot pemberi sinyal.

Kawanan robot berenang seperti sekumpulan ikan

Komponen utama Bluebot termasuk empat sirip berosilasi yang memungkinkan manuver gesit dan dua kamera omnidirectional yang mendeteksi LED cahaya biru tetangga. Kredit: Berlinger et al., Sci Robot. 6, eabd8668 (2021)

“Hasil kami dengan Blueswarm merupakan tonggak penting dalam penyelidikan perilaku kolektif bawah air yang diatur sendiri,” kata Nagpal. “Wawasan dari penelitian ini akan membantu kami mengembangkan miniatur kawanan bawah air di masa depan yang dapat melakukan pemantauan dan pencarian lingkungan di lingkungan yang kaya visual namun rapuh seperti terumbu karang. Penelitian ini juga membuka cara untuk lebih memahami kumpulan ikan, dengan menciptakan kembali perilaku mereka secara sintetis.”


Robot otonom: Serombongan seribu robot yang mengatur sendiri (w / Video)


Informasi lebih lanjut:
F. Berlinger el al., “Koordinasi implisit untuk perilaku kolektif bawah air 3D dalam kawanan robot yang diilhami ikan,” Ilmu Robotika (2021). robotics.sciencemag.org/lookup… /scirobotics.abd8668

Disediakan oleh Sekolah Teknik dan Sains Terapan Harvard John A. Paulson

Kutipan: Robot yang diilhami ikan mengoordinasikan gerakan tanpa kendali luar (2021, 13 Januari) diambil 13 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-fish-inspired-robots-movements.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Pengeluaran SGP Hari Ini