W wielkim, zgrzytliwym teatrze robotyki od dekad oglądaliśmy solowe występy. Pojedyncze ramię składające samochód, samotny łazik wzbijający marsjański pył. Ale kolejny akt to duet, symfonia skoordynowanych maszyn. Najnowszymi gwiazdami są dynamiczny duet z Caltech i Technology Innovation Institute (TII) z Abu Zabi: humanoidalny robot, który przenosi, a następnie wystrzeliwuje z pleców transformujący się dron. To mniej podwózka na barana, a bardziej migawka z przyszłości, w której roboty nie tylko pracują, ale współpracują.
To nie jest tylko sztuczka dla zabawy. To świt wyrafinowanych Wielorobotowych Systemów (MRS), w których całość jest monumentalnie większa niż suma jej części. Era samotnego robota-bohatera dobiega końca; wiek superzespołu robotycznego dopiero się zaczyna.
Potężna Para Caltech-TII
Nazwany X1, ten pionierski system wykorzystuje zmodyfikowanego humanoida Unitree G1 niosącego specjalistycznego drona o nazwie M4, dzieło Caltech, które potrafi zarówno latać, jak i jeździć. W niedawnej demonstracji humanoidalny robot przeszedł przez kampus Caltech, pochylił się i wystrzelił M4 niczym mechaniczny sokolnik. Dron wzbił się następnie w powietrze, wylądował i przeszedł w tryb kołowy, by sprawnie kontynuować misję.
Ten projekt, trzyletnia współpraca między Centrum Systemów Autonomicznych i Technologii (CAST) Caltech a TII, ma na celu połączenie różnych form ruchu robotycznego – chodzenia, jazdy i latania – w jedną spójną całość.
„Obecnie roboty potrafią latać, roboty potrafią jeździć, a roboty potrafią chodzić” – wyjaśnia Aaron Ames, dyrektor CAST. „Ale jak połączyć te różne modalności lokomocji w jednym pakiecie, abyśmy mogli czerpać korzyści ze wszystkich, jednocześnie łagodząc wady, jakie ma każda z nich?”
Humanoid zapewnia zdolność poruszania się w złożonych, ludzkich środowiskach (schody, drzwi, nierówny teren), podczas gdy dron oferuje szybkie rozmieszczenie powietrzne i rozpoznanie. To idealne połączenie dla scenariuszy takich jak reagowanie na katastrofy, gdzie jednostka naziemna musi szybko dostarczyć „oko w niebie” w precyzyjnie określone miejsce.
Więcej niż Jeden Robot: Filozofia MRS
Idea wielorobotowych systemów nie jest nowa, ale ich praktyczne zastosowania w końcu doganiają teorię. MRS to zbiór robotów zaprojektowanych do koordynowania działań w celu osiągnięcia wspólnego celu, który byłby trudny lub niemożliwy do osiągnięcia dla pojedynczego robota. Pomyśl o tym jak o różnicy między jednym muzykiem a orkiestrą.
Jednym z najbardziej spektakularnych, choć hałaśliwych, przykładów jest system rakietowy Falcon Heavy firmy SpaceX. Dwa boostery boczne i autonomiczne statki dronowe (ASDS), na których lądują, tworzą masywny wielorobotowy system. Boostery muszą autonomicznie nawigować z powrotem na Ziemię i komunikować się ze statkami dronowymi, które same są platformami robotycznymi utrzymującymi precyzyjną pozycję na oceanie. Ten złożony, obarczony wysokim ryzykiem balet jest arcydziełem robotycznej współpracy.
Inne przykłady są już wokół nas:
- Automatyzacja Magazynów: Rój robotów, takich jak te używane przez Amazon Robotics, koordynuje przemieszczanie półek i realizację zamówień z przerażającą wydajnością.
- Rolnictwo: Zespoły małych, autonomicznych traktorów i dronów współpracują przy sadzeniu, monitorowaniu i zbiorze plonów, optymalizując wydajność i zużycie zasobów.
- Poszukiwanie i Ratownictwo: Łączenie robotów naziemnych, które mogą wchodzić do niestabilnych konstrukcji, z dronami powietrznymi zapewniającymi nadzór, jest powszechną strategią w strefach katastrof.
Następny Horyzont to Projekt Grupowy: Mars
E-mail, który zainspirował ten artykuł, słusznie wskazał ostateczne zastosowanie dla MRS: kolonizacja Marsa. Wysyłanie ludzi na Czerwoną Planetę wiąże się z niebezpieczeństwem i astronomicznymi kosztami. Wysłanie najpierw robotycznego zwiadu jest nie tylko mądre, ale i niezbędne.
Wyobraźmy sobie scenariusz, w którym flota robotów, rozmieszczona lata przed pierwszym ludzkim śladem, pracuje w porozumieniu, aby zbudować bazę zdolną do podtrzymania życia.
- Budowniczowie Humanoidalni: Roboty takie jak X1 mogłyby wykonywać zadania wymagające zręczności, montując siedliska i konserwując sprzęt za pomocą manipulacji zbliżonej do ludzkiej.
- Holowniki Łazików: Większe roboty kołowe transportowałyby surowce wydobyte z marsjańskiego regolitu.
- Zwiadowcy Dronowi: Drony powietrzne, być może wystrzeliwane z pleców swoich humanoidalnych kolegów, mapowałyby teren, analizowały formacje geologiczne i poszukiwały zasobów, takich jak lód wodny.
Ten podział pracy, kluczowa zasada MRS, zapewnia, że każde zadanie jest wykonywane przez robota najlepiej do tego przystosowanego, tworząc solidny, odporny na awarie system, który może przygotować Marsa na przybycie ludzi przy minimalnym ryzyku dla ludzkiego życia.
Roboty Zespoły Marzeń Jutra
Patrząc w przyszłość, potencjalne kombinacje dla wielorobotowych systemów ogranicza jedynie nasza wyobraźnia (i, cóż, fundusze). Jakich innych zespołów robotycznych możemy się spodziewać?
- Symfonia Głębin Morskich: Duży autonomiczny podwodny pojazd mógłby pełnić rolę „matki” dla roju mniejszych, zwinnych podwodnych dronów. Jednostka matka zapewnia zasilanie i nawigację na dalekie odległości, podczas gdy rój nurkuje w głębiny rowów oceanicznych lub bada skomplikowane rafy koralowe, tworząc szczegółowe mapy dna oceanicznego w 3D.
- Mobilna Jednostka Medyczna: W placówce szpitalnej robot-sanitariusz mógłby transportować mniejszego, wyspecjalizowanego robota zdolnego do podawania leków lub przeprowadzania delikatnych zabiegów, podczas gdy sieć czujników środowiskowych monitoruje funkcje życiowe pacjenta i warunki w pomieszczeniu.
- Miejski Zespół Konserwacyjny: Ciężki robot naziemny mógłby nieść zespół mniejszych robotów „inspektorów” i drona czyszczącego. Jednostka naziemna pozycjonuje zespół, inspektorzy wspinają się po rurach lub fasadach budynków, wykrywając usterki, a dron używa myjek ciśnieniowych do czyszczenia trudno dostępnych miejsc.
Współpraca między Caltech a TII to coś więcej niż tylko niezwykła demonstracja techniczna. To potężna deklaracja na temat przyszłości robotyki. Samotny wilk zostaje zastąpiony przez watahę. Łącząc swoje mocne strony, systemy robotyczne mogą osiągnąć poziom wszechstronności i odporności, który odblokuje rozwiązania dla niektórych z naszych najtrudniejszych problemów – na tej planecie i na następnej. Przyszłość nie jest tylko zautomatyzowana; to wspólny wysiłek.
