Robôs autônomos se destacam em fábricas e outros espaços feitos pelo homem, mas eles lutam com a aleatoriedade da natureza.
Para ajudar essas máquinas a superar terrenos irregulares e outros obstáculos, Pesquisadores da Universidade de Buffalo se voltaram para castores, cupins e outros animais que constroem estruturas em resposta a sinais ambientais simples, em oposição a seguir planos predeterminados.
“Quando um castor constrói uma represa, não está seguindo um plano. Em vez de, está reagindo ao movimento da água. Ele está tentando impedir que a água flua, "diz Nils Napp, Ph.D., professor assistente de ciência da computação e engenharia na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da UB. "Estamos desenvolvendo um sistema para que robôs autônomos se comportem de maneira semelhante. O robô monitora e modifica continuamente seu terreno para torná-lo mais móvel."
O trabalho é descrito em um estudo a ser apresentado esta semana na conferência Robots:Science and Systems. O trabalho pode ter implicações nas operações de busca e resgate, exploração planetária para veículos estilo rover de Marte e outras áreas.
É tudo sobre matemática
Embora o projeto envolva animais e robôs, seu foco principal é matemática:especificamente, desenvolver novos algoritmos - os conjuntos de regras que as máquinas autogeridas precisam para dar sentido a seu ambiente e resolver problemas.
Criação de algoritmos para um robô autônomo em um ambiente controlado, como uma fábrica automotiva, é relativamente simples. Mas é muito mais difícil de realizar na selva, onde os espaços são imprevisíveis e têm padrões mais complexos, Napp diz.
Para resolver o problema, ele está estudando gagueira, um fenômeno biológico que tem sido usado para explicar tudo, desde o comportamento de cupins e castores até a popularidade da Wikipedia.
De acordo com a estigmergia, os ninhos complexos que os cupins constroem não são o resultado de planos bem definidos ou de comunicação profunda. Em vez de, é um tipo de coordenação indireta. Inicialmente, um cupim depositará uma bola de lama com feromônio em um local aleatório. Outros cupins, atraído pelos feromônios, são mais propensos a soltar suas bolas de lama no mesmo local. Em última análise, o comportamento leva a grandes ninhos de cupins.
Os pesquisadores compararam esse comportamento com a Wikipedia e outros projetos coletivos online. Por exemplo, um usuário cria uma página na enciclopédia online. Outro usuário irá modificá-lo com informações adicionais. O processo continua indefinidamente, com usuários construindo páginas mais complexas.
Testando o rover autônomo
Usando componentes prontos para uso, Napp e seus alunos equiparam um veículo mini-rover com uma câmera, software personalizado e um braço robótico para levantar e depositar objetos.
Eles então criaram terreno irregular - rochas colocadas aleatoriamente, tijolos e pedaços quebrados de concreto - para simular um ambiente após um desastre, como um tornado ou terremoto. A equipe também coloca pufes de tamanhos diferentes ao redor da área simulada do desastre.
Os pesquisadores então ativam o robô, que usa os algoritmos desenvolvidos pelo Napp para monitorar e escanear continuamente seu ambiente. Ele pega os sacos de feijão e os deposita em buracos e fendas entre a rocha, tijolo e concreto. Eventualmente, os sacos formam uma rampa, que permite ao robô superar os obstáculos e alcançar seu local de destino, uma plataforma plana.
"Nesse caso, é como um castor usando materiais próximos para construir. O robô segue suas sugestões de seus arredores, e continuará modificando seu ambiente até criar uma rampa, "Napp diz." Isso significa que pode corrigir erros e reagir a perturbações; por exemplo, pesquisadores irritantes bagunçando rampas semi-construídas, assim como castores que consertam vazamentos em suas represas. "
Em 10 testes, o robô moveu de 33 a 170 sacos, cada vez criando uma rampa que permitia chegar ao local de destino.
"Assim como um animal, o robô pode operar completamente sozinho, e reagir e mudar seus arredores para atender às suas necessidades, "Napp disse.
