Robôs móveis ganham vantagem com o princípio de comunicação “mais é melhor”

Adicionar pernas a robôs que tenham consciência mínima do ambiente ao seu redor pode ajudar os robôs a operar de forma mais eficaz em terrenos difíceis, descobrimos meus colegas e eu.

Fomos inspirados pela teoria da comunicação do matemático e engenheiro Claude Shannon sobre como transmitir sinais à distância. Em vez de gastar uma enorme quantia de dinheiro para construir o fio perfeito, Shannon ilustrou que é bom o suficiente usar redundância para transmitir informações de forma confiável através de canais de comunicação barulhentos.

Nós nos perguntamos se poderíamos fazer o mesmo para o transporte de carga por meio de robôs. Ou seja, se quisermos transportar carga em terrenos “ruidosos”, como árvores caídas e pedras grandes, num período de tempo razoável, poderíamos fazê-lo apenas adicionando pernas ao robô que transporta a carga e fazê-lo sem sensores e câmaras? no robô?

A maioria dos robôs móveis usa sensores inerciais para perceber como estão se movendo no espaço. Nossa ideia principal é esquecer a inércia e substituí-la pela simples função de dar passos repetidamente. Ao fazê-lo, a nossa análise teórica confirma a nossa hipótese de locomoção robótica fiável e previsível – e, portanto, transporte de carga – sem detecção e controlo adicionais.

Para verificar a nossa hipótese, construímos robôs inspirados em centopéias. Descobrimos que quanto mais pernas adicionássemos, melhor o robô poderia se mover em superfícies irregulares sem qualquer detecção adicional ou tecnologia de controle. Especificamente, conduzimos uma série de experimentos onde construímos terreno para imitar um ambiente natural inconsistente. Avaliamos o desempenho de locomoção do robô aumentando gradativamente o número de pernas em incrementos de duas, começando com seis pernas e eventualmente atingindo um total de 16 pernas.

À medida que o número de pernas aumentava, observamos que o robô apresentava maior agilidade na travessia do terreno, mesmo na ausência de sensores. Para avaliar melhor as suas capacidades, realizámos testes ao ar livre em terreno real para avaliar o seu desempenho em condições mais realistas, onde teve um desempenho igualmente bom. Existe potencial para usar robôs de muitas pernas para agricultura, exploração espacial e busca e salvamento.

O transporte de coisas – alimentos, combustível, materiais de construção, fornecimentos médicos – é essencial para as sociedades modernas e a troca eficaz de mercadorias é a pedra angular da actividade comercial. Durante séculos, o transporte de materiais por terra exigiu a construção de estradas e trilhos. No entanto, estradas e trilhos não estão disponíveis em todos os lugares. Locais como zonas rurais montanhosas tiveram acesso limitado à carga. Os robôs podem ser uma forma de transportar cargas nessas regiões.

Que outras pesquisas estão sendo feitas neste campo

Outros pesquisadores têm desenvolvido robôs humanóides e cães-robôs, que se tornaram cada vez mais ágeis nos últimos anos. Esses robôs contam com sensores precisos para saber onde estão e o que está à sua frente, e então tomar decisões sobre como navegar.

No entanto, a sua forte dependência da consciência ambiental limita-os em ambientes imprevisíveis. Por exemplo, em tarefas de busca e salvamento, os sensores podem ser danificados e os ambientes podem mudar.

Qual é o próximo

Meus colegas e eu tiramos insights valiosos de nossa pesquisa e os aplicamos ao campo da agricultura. Fundamos uma empresa que usa esses robôs para remover ervas daninhas de maneira eficiente. À medida que continuamos a desenvolver esta tecnologia, estamos focados em refinar o design e a funcionalidade do robô.

Embora compreendamos os aspectos funcionais da estrutura do robô centopéia, nossos esforços contínuos visam determinar o número ideal de pernas necessárias para o movimento, sem depender de sensores externos. Nosso objetivo é encontrar um equilíbrio entre a relação custo-benefício e a retenção dos benefícios do sistema. Atualmente mostramos que 12 é o número mínimo de pernas para que esses robôs sejam eficazes, mas ainda estamos investigando o número ideal.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.