Los robots autónomos sobresalen en fábricas y otros espacios creados por el hombre, pero luchan con la aleatoriedad de la naturaleza.

Para ayudar a estas máquinas a superar terrenos irregulares y otros obstáculos, Los investigadores de la Universidad de Buffalo se han convertido en castores, termitas y otros animales que construyen estructuras en respuesta a señales ambientales simples, en lugar de seguir planes predeterminados.

"Cuando un castor construye una presa, no está siguiendo un plan. En lugar de, está reaccionando al agua en movimiento. Está tratando de evitar que el agua fluya "dice Nils Napp, Doctor., profesor ayudante de Informática e Ingeniería en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UB. "Estamos desarrollando un sistema para que los robots autónomos se comporten de manera similar. El robot monitorea y modifica continuamente su terreno para hacerlo más móvil".

El trabajo se describe en un estudio que se presentará esta semana en la conferencia Robots:Science and Systems. El trabajo podría tener implicaciones en las operaciones de búsqueda y rescate, exploración planetaria para vehículos estilo rover de Marte y otras áreas.

Se trata de matemáticas

Si bien el proyecto involucra animales y robots, su enfoque principal son las matemáticas:específicamente, Desarrollar nuevos algoritmos:los conjuntos de reglas que las máquinas autónomas necesitan para dar sentido a su entorno y resolver problemas.

Creación de algoritmos para un robot autónomo en un entorno controlado, como una planta automotriz, es relativamente sencillo. Pero es mucho más difícil de lograr en la naturaleza, donde los espacios son impredecibles y tienen patrones más complejos, Dice Napp.

Para abordar la cuestión, él está estudiando estigmergia, un fenómeno biológico que se ha utilizado para explicar todo, desde el comportamiento de las termitas y los castores hasta la popularidad de Wikipedia.

Según stigmergy, los complejos nidos que construyen las termitas no son el resultado de planes bien definidos o de una comunicación profunda. En lugar de, es un tipo de coordinación indirecta. Inicialmente, una termita depositará una bola de barro con feromonas en un lugar aleatorio. Otras termitas, atraído por las feromonas, tienen más probabilidades de dejar caer sus bolas de barro en el mismo lugar. El comportamiento finalmente conduce a grandes nidos de termitas.

Los investigadores han comparado este comportamiento con Wikipedia y otros proyectos colectivos en línea. Por ejemplo, un usuario crea una página en la enciclopedia en línea. Otro usuario lo modificará con información adicional. El proceso continúa indefinidamente, con usuarios que crean páginas más complejas.

Probando el rover autónomo

Usando componentes listos para usar, Napp y sus estudiantes equiparon un vehículo mini-rover con una cámara, software personalizado y un brazo robótico para levantar y depositar objetos.

Luego crearon un terreno irregular:rocas colocadas al azar, ladrillos y trozos de hormigón rotos:para simular un entorno después de un desastre, como un tornado o un terremoto. El equipo también coloca bolsas de frijoles del tamaño de una mano de diferentes tamaños alrededor del área de desastre simulada.

Luego, los investigadores activan el robot, que utiliza los algoritmos desarrollados por Napp para monitorear y escanear continuamente su entorno. Recoge bolsas de frijoles y las deposita en agujeros y huecos entre la roca, ladrillo y hormigón. Finalmente, las bolsas forman una rampa, que permite al robot superar los obstáculos y llegar a su ubicación objetivo, una plataforma plana.

"En este caso, es como un castor que usa materiales cercanos para construir. El robot toma sus señales de su entorno, y seguirá modificando su entorno hasta que haya creado una rampa, "Dice Napp." Eso significa que puede corregir errores y reaccionar ante perturbaciones; por ejemplo, investigadores molestos que estropean rampas a medio construir, como los castores que arreglan las goteras en sus represas ".

En 10 pruebas, el robot se movió entre 33 y 170 bolsas, cada vez creando una rampa que le permitió llegar a su ubicación objetivo.

"Como un animal, el robot puede funcionar completamente por sí mismo, y reaccionar y cambiar su entorno para adaptarse a sus necesidades, "Dijo Napp.