Έχουν περάσει δεκαετίες προσπαθώντας οι τεχνικοί να κατασκευάσουν ρομποτικές εκδοχές φιδιών , σαλαμανδρών , σκουληκιών και άλλων ερπετών και εντόμων. Έχει σημειωθεί κάποια επιτυχία, αν και τα περισσότερα από τα ρομποτικά φίδια και τα λοιπά που έχουμε δει έχουν χρησιμοποιηθεί για πράγματα όπως η ανακούφιση από καταστροφές , κάτι που είναι ακριβώς αυτό που κάνεις όταν έχεις ένα ρομπότ με μια νέα στρατηγική κίνησης αλλά χωρίς καμία άλλη προφανή πρακτική εφαρμογή.
Ο Νταν Γκόλντμαν στο Georgia Tech εργάζεται πάνω σε βιοεμπνευσμένη ρομποτική κίνηση. Ο Γκόλντμαν έχει μια νέα νεοσύστατη εταιρεία με έδρα την Ατλάντα που ονομάζεται Ground Control Robotics (GCR) και φέρνει αυτά που είναι ουσιαστικά γιγάντια ρομποτικά αρθρόποδα στη διαχείριση γεωργικών καλλιεργειών.
«Μου αρέσει η ιδέα της προσεκτικής μελέτης των ζώων», λέει ο Γκόλντμαν. «Χρησιμοποιούμε τα μοντέλα για να δοκιμάσουμε βιολογικές αρχές, να ανακαλύψουμε νέα φαινόμενα μαζί τους και στη συνέχεια να φέρουμε αυτές τις γνώσεις σε ρομπότ που έχουν βελτιωθεί και μπορούν να βγουν έξω από το εργαστήριο».
Ρομπότ σαρανταποδαρούσας για τη διαχείριση καλλιεργειών
Το ίδιο το ρομπότ δεν είναι τόσο περίπλοκο, τουλάχιστον στο μέγεθος της πολυπλοκότητας που συνήθως έχουν τα ρομπότ. Αποτελείται από μια κεφαλή με μερικούς αισθητήρες και μια χούφτα πανομοιότυπα τμήματα συνδεδεμένα με καλώδια, το καθένα με μερικούς κινητήρες για την ενεργοποίηση των ποδιών. Στα χαρτιά, αυτό αποδίδει πολλούς βαθμούς ελευθερίας, αλλά μπορείτε να επιτύχετε εκπληκτικά καλή απόδοση χρησιμοποιώντας σχετικά απλές τεχνικές ελέγχου.
«Τα ρομπότ – σαρανταποδαρούσα, όπως και τα ρομπότ-φίδια , είναι ουσιαστικά κολυμβητές», λέει ο Γκόλντμαν. Η βασική διαφορά είναι ότι η προσθήκη ποδιών διευρύνει τα διαφορετικά είδη περιβαλλόντων μέσα από τα οποία μπορούν να κινηθούν τα ρομπότ κολύμβησης . Το σωστό μοτίβο ανύψωσης και κατεβάσματος των ποδιών παράγει μια ρευστή ωστική δύναμη που βοηθά το ρομπότ να σπρώχνει περισσότερα πράγματα καθώς κινείται, κάνοντας την κίνησή του πιο συνεπή και αξιόπιστη. «Δημιουργήσαμε ένα νέο είδος μηχανισμού για να μεταφέρουμε την ενεργοποίηση μακριά από την κεντρική γραμμή του ρομπότ προς τα πλάγια, χρησιμοποιώντας καλώδια μπρος-πίσω», λέει ο Γκόλντμαν.
Τα σύνθετα περιβάλλοντα για τα οποία έχει σχεδιαστεί το ρομπότ είναι γεωργικά. Σκεφτείτε την ανίχνευση και τον έλεγχο ζιζανίων σε χωράφια. Αυτού του είδους η γεωργία είναι πολύ δεκτική στον αυτοματισμό σε κλίμακα και υπάρχουν ήδη πολλές εταιρείες ρομποτικής σε αυτόν τον χώρο. Ωστόσο, δεν αναπτύσσονται όλα τα φυτά σε καλοδιατηρημένες σειρές σε ως επί το πλείστον επίπεδο έδαφος: Οι πολυετείς καλλιέργειες, όπου το ίδιο το φυτό παραμένει και συλλέγετε προϊόντα από αυτό κάθε χρόνο, μπορεί να είναι πολύ πιο περίπλοκες στη διαχείριση. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για καλλιέργειες όπως τα σταφύλια, τα οποία μπορούν να αναπτυχθούν σε πολύ απότομες και συχνά βραχώδεις πλαγιές. Αυτού του είδους τα περιβάλλοντα αποτελούν μια ευκαιρία για τα ρομπότ του GCR, προσφέροντας μια αρχική περίπτωση χρήσης που φέρνει το ρομπότ από την ακαδημαϊκή περιέργεια σε κάτι με μοναδικό εμπορικό δυναμικό.
Αυτοματοποιημένες λύσεις ελέγχου ζιζανίων
Σύμφωνα με το GCR, προς το παρόν δεν υπάρχει αυτοματοποιημένη λύση για τον έλεγχο των ζιζανίων γύρω από τα θαμνώδη ή αμπέλια φυτά (όπως τα μύρτιλλα, οι φράουλες ή τα σταφύλια), και οι αγρότες μπορούν να ξοδέψουν ένα τεράστιο χρηματικό ποσό βάζοντας ανθρώπους να σέρνονται κάτω από τα φυτά για να ελέγχουν την υγεία και να απομακρύνουν τα ζιζάνια. Το GCR εκτιμά ότι ο έλεγχος των ζιζανίων για τα μύρτιλλα στην Καλιφόρνια μπορεί να κοστίσει 300 δολάρια ΗΠΑ ανά στρέμμα ή και περισσότερο, και οι φράουλες είναι ακόμη χειρότερες, μερικές φορές πάνω από 1.000 δολάρια ανά στρέμμα. Δεν είναι μια διασκεδαστική δουλειά και γίνεται όλο και πιο δύσκολο να βρεθούν άνθρωποι πρόθυμοι να το κάνουν. Για τους αγρότες που δεν θέλουν να ψεκάζουν φυτοφάρμακα, δεν υπάρχουν πολλές καλές επιλογές και το GCR πιστεύει ότι οι ρομποτικές σαρανταποδαρούσες του θα μπορούσαν να καλύψουν αυτή την θέση.
Ένα προφανές ερώτημα με οποιοδήποτε νέο ρομποτικό σύστημα κινητικότητας είναι αν θα μπορούσαμε να πετύχουμε ουσιαστικά το ίδιο πράγμα με ένα σύστημα που είναι πολύ λιγότερο πρωτότυπο. Για παράδειγμα, τα τετράποδα γίνονται αρκετά καλά στις μέρες μας, γιατί να μην χρησιμοποιήσουμε απλώς ένα από αυτά; Ή ένα τροχοφόρο ρομπότ, άλλωστε; «Θέλουμε να στείλουμε το ρομπότ όσο το δυνατόν πιο κοντά στις καλλιέργειες», λέει ο Γκόλντμαν. «Και δεν θέλουμε μια μεγαλύτερη, πιο ογκώδη μηχανή για να καταστρέψει αυτά τα χωράφια». Αυτό επιστρέφει στο πρόβλημα της ακαταστασίας: Ένα ρομπότ αρκετά μεγάλο ώστε να αγνοεί την ακαταστασία θα μπορούσε να προκαλέσει ζημιά, και τα περισσότερα ρομπότ αρκετά μικρά ώστε να μην καταστρέφουν την ακαταστασία γίνονται ένας εφιάλτης προβλήματος ελέγχου.
«Είναι δυνατό να δημιουργήσουμε αξιόπιστη κίνηση χωρίς καμία ανίχνευση», λέει ο Goldman, «αν έχουμε πολλά πόδια ».
Για αυτό το σχέδιο ρομπότ, η προσθήκη περισσότερων ποδιών είναι εύκολη, κάτι που αποτελεί ένα ακόμη πλεονέκτημα αυτού του τύπου κινητικότητας σε σχέση με κάτι σαν ένα τετράποδο. Κάθε ένα από τα ρομπότ του GCR θα κοστίζει πολύ λιγότερο από ό,τι πιθανώς νομίζετε – πιθανότατα στην περιοχή των χιλίων δολαρίων, επειδή οι ίδιες οι μονάδες ποδιών είναι σχετικά φθηνές και το μεγαλύτερο μέρος της νοημοσύνης είναι μηχανικό και όχι βασισμένο σε αισθητηριακές ή υπολογιστικές μεθόδους.
Η Ground Control Robotics συνεργάζεται αυτή τη στιγμή με έναν καλλιεργητή μύρτιλων και έναν ιδιοκτήτη αμπελώνα στη Τζόρτζια σε πιλοτικά έργα για τη βελτίωση της κινητικότητας και των δυνατοτήτων ανίχνευσης των ρομπότ μέσα στους επόμενους μήνες. Προφανώς, υπάρχουν επιλογές για επέκταση σε εφαρμογές ανακούφισης από καταστροφές (στην πραγματικότητα) και ίσως ακόμη και σε στρατιωτικές εφαρμογές, αν και η Goldman μας λέει ότι διαφορετικά περιβάλλοντα μπορεί να απαιτούν διαφορετικές διαμορφώσεις άκρων ή την ικανότητα να κρύβονται εντελώς τα άκρα.
photo: pixabay
