Forskare vid MIT Media Lab, universitetet i Pisa, och Université Libre de Bruxelles har nyligen undersökt möjligheten att använda svärmrobotsystem för autonom avfallshantering. Deras tillvägagångssätt, beskrivs i ett papper som för publicerats på arXiv, tillämpar bioinspirerade födosöksmetoder för svärmrobotik, med syftet att förbättra effektiviteten och autonomin för avfallshanteringen i städerna.

"Med autonoma fordon, svärmar av drönare för leveranser och team av robotar som organiserar lager, framtidens stad kommer att vara ett cybernetiskt ekosystem bestående av maskiner och människor, "Antonio Luca Alfeo, en av forskarna som genomförde studien berättade för Tech Xplore. "Detta är ett fascinerande scenario, samt en enorm teknisk utmaning. Hanteringen av sådana system resulterar i en komplexitet som växer exponentiellt när fler maskiner distribueras, särskilt om vi vill att de faktiskt ska "leva med oss" och reagera autonomt på de omgivande behoven i omgivningen. "

Naturen erbjuder flera exempel på hur liknande samexistensproblem kan lösas på ett briljant och effektivt sätt. I deras studie, forskarna försökte tillämpa dessa naturinspirerade lösningar på hanteringen av robotsvärmar.

"Vi föreslår ett sophanteringssystem med svärmar av robotar vars självorganisering är baserad på beteendet hos sociala insekter, även känd som stigmergibaserad födosök, "Alfeo förklarade." Det föreslagna systemet handlar om avfallshantering, från papperskorgar till några centrala fyndigheter."

Robotarna som utvecklats av Alfeo och hans kollegor styrs inte och ges riktningar av en fjärrtjänst. Istället, alla deras beslut fattas i ögonblicket, baserat på deras uppfattningar och realtidsobservationer.

"Bland dessa uppfattningar det finns också "virtuella feromoner" som släpps ut av andra robotar på RFID-taggar i stadsmiljön, ", sa Alfeo. "Dessa markerar den bekvämaste vägen från en eller flera icke-tömda papperskorgar och närmaste fyndighet. Viktigast, tack vare dess kollektiva beteende, svärmen kan självständigt organisera sig själv för att rikta in sig på de områden som har mest sopor, alltid ger ett effektivt svar. "

Utformningen av denna innovativa lösning krävde en stor variation av kompetens och täckte olika expertområden. Teamet som utvecklade det är därför mycket tvärvetenskapligt, med bakgrund inom stadsvetenskap, bioinspirerad robotik, och datavetenskap.

"Teammedlemmar specialiserade på stadsvetenskap gav modellen av roboten som användes i studien och behandlade modellering av stadsrum i GAMA, en simuleringsplattform för flera agenter, "Alfeo sa." De som är skickliga i beteendemässig design av svärm robotar insåg och testade svärmens logik i en korrekt förstärkt modell av stadsmiljön. Till sist, analysen av konsekvenserna av varje designval övervakades av mycket skickliga dataforskare."

Alfeo och hans kollegor utvärderade sitt svärmssystem för avfallshantering och fann att det överträffade befintliga tillvägagångssätt. Deras studie erbjöd också värdefull insikt i hur man bäst designar och anpassar svärmrobotsystem.

"Vi visade att en svärm av självorganiserade robotar kan leda till stora förbättringar i samband med avfallshantering, utan någon extern informationskälla eller förkunskap om efterfrågan på avfallshantering, sade Alfeo. Dessutom, vi gav insikt om utformningen av ett sådant system i syfte att balansera dess två huvudsakliga egenskaper, det är, svärmens utforskande förmåga och lyhördhet. Den första kan minska förekomsten av fulla papperskorgar, medan det senare hjälper till att minska mängden skräp i stadsmiljön."

Forskningen utförd av Alfeo och hans kollegor är ett fascinerande och användbart exempel på hur svärmrobotsystem kan tillämpas i stadsmiljöer. Deras resultat är mycket lovande, öppna nya intressanta möjligheter som kan utforskas ytterligare i framtiden.

"Det föreslagna tillvägagångssättet är inte specifikt för avfallshantering och det skulle kunna testas i ett antal olika tillämpningar, såsom autonoma fordon, "Sade Alfeo." Eftersom säkerhet i detta fall är en kritisk faktor, dock, utformningen av ett sådant system bör innehålla ytterligare specifika lösningar, som blockkedjeteknik."

© 2018 Science X Network