Исследователи из Университета Аделаиды создали новый тип роботизированной системы, подсмотрев его у пчёл и муравьёв. Разработка обещает сделать горную добычу безопаснее, эффективнее и экологичнее.
Принципы роя в робототехнике
Статья, опубликованная в журнале Natural Sciences, изучает, как общественные насекомые сообща ищут и транспортируют пищу. Те же принципы учёные применили к командам маленьких роботов.
Машины работают вместе без единого центра управления — это позволяет им быстрее реагировать на меняющиеся условия. Горная добыча становится всё сложнее: компании уходят в более глубокие, удалённые и труднодоступные места.
Автоматизация повысила безопасность и производительность, но многие существующие системы дороги, негибки и уязвимы — стоит отказать центральному управлению, и всё встанет. Чтобы найти альтернативу, команда из Аделаиды решила проверить: поможет ли природная «командная работа» решить эти проблемы?
Испытание роевого интеллекта
На маленьких роботах Zumo 2040 в лаборатории, имитирующей шахту, учёные опробовали три подхода:
- базовый — робот собирает руду и сразу возвращается;
- по образу муравьёв — роботы делят задачи между собой;
- по образу пчёл — сначала разведка и картографирование участка, потом сбор ресурсов.
Роботы не привязаны к единому центру. Они действуют как рой: каждый принимает решения сам, но все работают сообща. Даже если несколько машин выйдут из строя, система продолжит функционировать.
Доктор Джовен Тан, выполнивший исследование в рамках докторской диссертации в Университете Аделаиды. Источник: Университет Аделаиды
Пчелиная стратегия вырывается вперёд
Ведущий автор доктор Джовен Тан, проводивший исследование в рамках докторской на кафедре химической инженерии, говорит: природа — лучший учитель.
«Общественные насекомые выработали невероятно эффективные способы совместного решения задач. Перенося эти идеи в робототехнику, мы создаём системы, которые надёжнее, гибче и производительнее — например, для горной добычи».
Результаты впечатляют. Пчелиный подход показал себя лучше всех во всех тестах. Сначала роботы исследовали участок и запоминали, где лежат ресурсы. Это позволило:
- сократить пройденное расстояние до 80%;
- снизить энергопотребление примерно наполовину;
- доставлять руду до 60% быстрее, чем при базовом подходе.
Муравьиный метод тоже улучшил показатели: один робот искал ресурсы, другой — транспортировал, задачи чётко разделились.
Исследование не ограничилось компьютерным моделированием. Команда проверила подходы на реальных роботах в лаборатории, воссоздающей горные работы. Концепции работают на практике.
От лаборатории — к карьеру
Руководитель проекта и соавтор доктор Нуне Мелкумян с кафедры химической инженерии уверена: идеи природы можно превратить в работающие технологии.
«Природа миллионы лет оттачивала способы эффективного взаимодействия в группах. Изучая эти системы, мы создаём технологии, которые гибче, надёжнее и производительнее».Исследователи признают: до широкого внедрения в шахтах ещё далеко. Нужно улучшить датчики, продлить время работы батарей и научить роботов работать в непредсказуемых подземных условиях.
Но потенциал огромен.
«Роевые роботы могут работать в опасных или труднодоступных зонах шахт — это снизит риски для людей и повысит производительность. А ещё они пригодятся в будущих космических миссиях, где без полностью автономных систем не обойтись. Наше исследование доказывает: роевая робототехника — уже не теория. Такие системы можно собрать, испытать и запустить в реальных условиях. И они способны изменить то, как мы ищем, добываем и транспортируем ресурсы».
Смотрите также в каталоге ROBOWIN
Под заказ 25–55 дней, со склада по России 1–3 дня. Частному лицу карта и чек, компании счёт.