रॉबर्ट्स: एमआईटी का शेप-शिफ्टिंग ऑटोनॉमस बोट्स

एमआइटी के रोबोट नौकाओं के बेड़े को एम्स्टर्डम की नहरों में विभिन्न फ्लोटिंग प्लेटफॉर्म बनाने के लिए अलग-अलग कॉन्फ़िगरेशन में स्वायत्त रूप से डिस्कनेक्ट और पुन: आकार देने के द्वारा "आकार देने" की नई क्षमताओं के साथ अपडेट किया गया है। एक पूल में प्रयोगों में, नौकाओं ने खुद को एक कनेक्टेड सीधी रेखा से "एल" (यहां दिखाया गया है) और अन्य आकृतियों में उलट दिया। चित्र साभार: MIT

नई क्षमताएं पॉप-अप ब्रिज, स्टेज और अन्य संरचनाओं को बनाने के लिए कॉन्फ़िगरेशन को बदलने के लिए "रॉबोट्स" की अनुमति देती हैं।

एम्स्टर्डम की कई नहरों में फ्लोटिंग स्ट्रक्चर्स बनाने के लिए स्वायत्त रूप से डिस्कनेक्ट करने और फिर से जोड़ने के लिए रोबोटिक नावों के एमआईटी के बेड़े को "आकार-प्रकार" के लिए नई क्षमताओं के साथ अपडेट किया गया है।

स्वायत्त नौकाओं - सेंसर, थ्रस्टर्स, माइक्रोकंट्रोलर, जीपीएस मॉड्यूल, कैमरा, और अन्य हार्डवेयर से सुसज्जित आयताकार पतवार - एमआईटी और एम्स्टर्डम इंस्टीट्यूट फॉर एडवांस्ड ट्रोपोलिटन सॉल्यूशंस (एएमएस इंस्टीट्यूट) के बीच चल रहे "रोबोट" प्रोजेक्ट के हिस्से के रूप में विकसित किए जा रहे हैं। इस परियोजना का नेतृत्व एमआईटी के प्रोफेसरों कार्लो रत्ती, डेनिएला रस, डेनिस फ्रेंचमैन और एंड्रयू व्हिटेल ने किया है। भविष्य में, एम्स्टर्डम चाहता है कि रॉबोट्स अपनी 165 घुमावदार नहरों को क्रूज करें, माल और लोगों को परिवहन करें, कचरा इकट्ठा करें, या "पॉप-अप" प्लेटफार्मों में सेल्फ-असेंबलिंग करें - जैसे कि पुल और स्टेज - शहर की व्यस्त सड़कों पर भीड़ को राहत देने में मदद करने के लिए। ।

2016 में, MIT के शोधकर्ताओं ने एक रबोट प्रोटोटाइप का परीक्षण किया, जो आगे, पीछे, और बाद में नहरों में एक पूर्वप्रक्रमित पथ के साथ आगे बढ़ सकता है। पिछले साल, शोधकर्ताओं ने कम लागत वाली, 3-डी-प्रिंटेड, एक-चौथाई पैमाने की नौकाओं को डिजाइन किया, जो अधिक कुशल और फुर्तीली थीं, और उन्नत प्रक्षेपवक्र-ट्रैकिंग एल्गोरिदम से सुसज्जित थीं। जून में, उन्होंने एक स्वायत्त लैचिंग मैकेनिज्म बनाया जो नावों को एक-दूसरे पर निशाना बनाते हैं और टकराते हैं, और असफल होने पर प्रयास करते रहते हैं।

मल्टी-रोबोट और मल्टी-एजेंट सिस्टम पर पिछले सप्ताह के IEEE अंतर्राष्ट्रीय संगोष्ठी में प्रस्तुत एक नए पेपर में, शोधकर्ताओं ने एक एल्गोरिथ्म का वर्णन किया है जो कि रईबो को आसानी से यथासंभव कुशलता से फिर से व्यवस्थित करने में सक्षम बनाता है। एल्गोरिथ्म सभी नियोजन और ट्रैकिंग को संभालता है जो रूबोट इकाइयों के समूहों को एक सेट कॉन्फ़िगरेशन में एक दूसरे से अनचेक करने के लिए सक्षम करता है, एक टक्कर-मुक्त पथ की यात्रा करता है, और नए सेट कॉन्फ़िगरेशन पर उनके उपयुक्त स्थान पर रीटच करता है।

एक एमआईटी पूल और कंप्यूटर सिमुलेशन में प्रदर्शनों में, लिंक किए गए रूबोट इकाइयों के समूहों ने खुद को सीधी रेखाओं या वर्गों से दूसरे विन्यासों में पुन: व्यवस्थित किया, जैसे आयत और "एल" आकार। प्रायोगिक रूपांतरों में केवल कुछ मिनट लगे। चलती इकाइयों की संख्या के आधार पर अधिक जटिल आकार-रेखाएं अधिक समय ले सकती हैं - जो दर्जनों हो सकती हैं - और दो आकृतियों के बीच अंतर।

"हम एम्स्टर्डम की सड़कों पर पानी में गतिविधियों को आगे बढ़ाने की उम्मीद के साथ, अन्य रोबो के साथ कनेक्शन बनाने और तोड़ने के लिए रबोट को सक्षम कर चुके हैं," कंप्यूटर साइंस एंड आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस लेबोरेटरी (CSAIL) के निदेशक और एंड्रयू कहते हैं और एर्ना विटर्बी इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और कंप्यूटर विज्ञान के प्रोफेसर। "नावों का एक सेट पॉप-अप पुलों के रूप में रैखिक आकार बनाने के लिए एक साथ आ सकता है, अगर हमें एक नहर के एक तरफ से दूसरे स्थान पर सामग्री या लोगों को भेजने की आवश्यकता होती है। या, हम फूल या खाद्य बाजारों के लिए पॉप-अप व्यापक मंच बना सकते हैं। ”

कागज पर रस में शामिल होने वाले हैं: आरआईटी, एमआईटी के सेंसिबल सिटी लैब के निदेशक, और लैब से, पहले लेखक बंती घनेटी, रयान केली, और ड्रू मेयर्स, सभी शोधकर्ता; पोस्टडॉक शिंकू पार्क; और शोध के साथी पिएत्रो लियोनी।

टकराव मुक्त प्रक्षेपवक्र
अपने काम के लिए, शोधकर्ताओं को स्वायत्त योजना, ट्रैकिंग और रूबोट इकाइयों के समूहों को जोड़ने के साथ चुनौतियों से निपटना था। उदाहरण के लिए, प्रत्येक इकाई को अद्वितीय क्षमताएं देते हुए, एक-दूसरे का पता लगाएं, कैसे अलग और सुधार के बारे में सहमत हों, और फिर स्वतंत्र रूप से घूमें, जटिल संचार और नियंत्रण तकनीकों की आवश्यकता होगी जो आंदोलन को अक्षम और धीमा कर सकती हैं।

सुचारू संचालन को सक्षम करने के लिए, शोधकर्ताओं ने दो प्रकार की इकाइयाँ विकसित कीं: समन्वयक और श्रमिक। एक या अधिक कार्यकर्ता एक एकल इकाई बनाने के लिए एक समन्वयक से जुड़ते हैं, जिसे "कनेक्टेड-पोत प्लेटफ़ॉर्म" (सीवीपी) कहा जाता है। सभी समन्वयक और कार्यकर्ता इकाइयों में चार प्रोपेलर, एक वायरलेस-सक्षम माइक्रोकंट्रोलर, और कई स्वचालित लैचिंग तंत्र और सेंसिंग सिस्टम हैं जो उन्हें एक साथ लिंक करने में सक्षम करते हैं।

समन्वयक, हालांकि, नेविगेशन के लिए जीपीएस और एक जड़त्वीय माप इकाई (IMU) से भी लैस हैं, जो स्थानीयकरण, मुद्रा और वेग की गणना करता है। श्रमिकों के पास केवल एक्ट्यूएटर होते हैं जो एक मार्ग के साथ सीवीपी स्टीयर की मदद करते हैं। प्रत्येक समन्वयक के बारे में पता है और सभी जुड़े श्रमिकों के साथ वायरलेस तरीके से संवाद कर सकते हैं। संरचना में कई सीवीपी शामिल होते हैं, और व्यक्तिगत सीवीपी एक बड़ी इकाई बनाने के लिए एक दूसरे पर कुंडी लगा सकते हैं।

आकार-निर्धारण के दौरान, संरचना में सभी जुड़े सीवीपी इसकी प्रारंभिक आकृति और नए आकार के बीच ज्यामितीय अंतर की तुलना करते हैं। फिर, प्रत्येक सीवीपी यह निर्धारित करता है कि क्या यह उसी स्थान पर रहता है और यदि इसे स्थानांतरित करने की आवश्यकता है। प्रत्येक चलती सीवीपी को तब अलग करने का समय और नए आकार में एक नया स्थान सौंपा जाता है।

प्रत्येक सीवीपी गति के लिए मार्ग का अनुकूलन करते हुए, बिना रुकावट के अपने लक्ष्य की स्थिति तक पहुंचने के लिए एक मार्ग की गणना करने के लिए एक कस्टम प्रक्षेपवक्र-नियोजन तकनीक का उपयोग करता है। ऐसा करने के लिए, प्रत्येक सीवीपी चलती सीवीपी के आस-पास के सभी टकराव मुक्त क्षेत्रों को पूर्वनिर्धारित करता है क्योंकि यह घूमता है और स्थिर स्टेशन से दूर जाता है।
उन टक्कर-मुक्त क्षेत्रों को प्रीकोम्प्यूट करने के बाद, सीवीपी तब अपने अंतिम गंतव्य के लिए सबसे कम प्रक्षेपवक्र पाता है, जो अभी भी स्थिर इकाई से टकराने से बचा रहता है। विशेष रूप से, अनुकूलन तकनीकों का उपयोग संपूर्ण प्रक्षेपवक्र-नियोजन प्रक्रिया को बहुत ही कुशल बनाने के लिए किया जाता है, जिसमें पूर्व-निर्धारण के साथ सुरक्षित पथों को खोजने और परिष्कृत करने के लिए 100 मिलीसेकंड से कम समय लगता है। जीपीएस और IMU के डेटा का उपयोग करते हुए, समन्वयक तब अपने द्रव्यमान के केंद्र में इसकी मुद्रा और वेग का अनुमान लगाता है, और प्रत्येक इकाई के सभी प्रोपेलर को वायरलेस रूप से नियंत्रित करता है और लक्ष्य स्थान में चला जाता है।

अपने प्रयोगों में, शोधकर्ताओं ने तीन-इकाई सीवीपी का परीक्षण किया, जिसमें एक समन्वयक और दो श्रमिकों के कई अलग-अलग आकार-प्रकार के परिदृश्य शामिल थे। प्रत्येक परिदृश्य में एक सीवीपी शामिल होता है जो प्रारंभिक आकार से अलग होता है और एक दूसरे सीवीपी के आसपास एक लक्ष्य स्थान पर स्थानांतरित और स्थानांतरित होता है।

उदाहरण के लिए, तीन सीवीपी ने खुद को एक जुड़ी हुई सीधी रेखा से पुन: व्यवस्थित कर लिया - जहां वे अपने किनारों पर एक साथ लेट गए थे - सामने और पीछे से जुड़ी एक सीधी रेखा में, साथ ही एक "एल" कंप्यूटर सिमुलेशन में, 12 रैंबो यूनिट तक अपने आप को एक वर्ग में या एक ठोस वर्ग से जेड जैसी आकृति में, एक आयत से पुनर्व्यवस्थित करें।

आनुपातिक दरों से बढ़ाएँ
प्रयोग क्वार्टर के आकार की रबोट इकाइयों पर किए गए थे, जो लगभग 1 मीटर लंबा और आधा मीटर चौड़ा मापते हैं। लेकिन शोधकर्ताओं का मानना है कि उनके प्रक्षेपवक्र-नियोजन एल्गोरिदम पूर्ण-आकार वाली इकाइयों को नियंत्रित करने में अच्छा होगा, जो लगभग 4 मीटर लंबा और 2 मीटर चौड़ा मापेगा।
लगभग एक वर्ष में, शोधकर्ताओं ने एम्स्टर्डम के शहर के केंद्र में NEMO विज्ञान संग्रहालय और एक ऐसे क्षेत्र में विकास के तहत एक 60 मीटर की नहर के पार एक गतिशील "पुल" के रूप में रबोट का उपयोग करने की योजना बनाई है। राउंडअराउंड नामक परियोजना, नहर के पार एक सतत चक्र में पालने के लिए रबोट्स को नियुक्त करेगी, यात्रियों को डॉक पर रोकना और छोड़ना और रास्ते में किसी भी चीज का पता लगने पर उन्हें रोकना या पुनः चलाना। वर्तमान में, उस जलमार्ग पर घूमने में लगभग 10 मिनट लगते हैं, लेकिन पुल उस समय को लगभग दो मिनट तक काट सकता है।

"यह दुनिया का पहला पुल होगा जिसमें स्वायत्त नौकाओं का बेड़ा शामिल होगा," रत्ती कहते हैं। "एक नियमित पुल सुपर महंगा होगा, क्योंकि आपके पास नावें चल रही हैं, इसलिए आपको एक यांत्रिक पुल की आवश्यकता होगी जो खुलता है या बहुत ऊंचा पुल होता है। लेकिन हम नहर के दो किनारों को [स्वायत्त नावों का उपयोग करके] जोड़ सकते हैं जो गतिशील, उत्तरदायी वास्तुकला बन जाते हैं जो पानी पर तैरते हैं। "

उस लक्ष्य तक पहुंचने के लिए, शोधकर्ता यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे सुरक्षित रूप से लोगों को पकड़ सकते हैं, और भारी बारिश जैसे सभी मौसम की स्थिति के लिए मजबूत हैं, यह सुनिश्चित करने के लिए रोटोबेट्स का विकास कर रहे हैं। वे यह भी सुनिश्चित कर रहे हैं कि रॉबोट प्रभावी रूप से नहरों के किनारों से जुड़ सकते हैं, जो संरचना और डिजाइन में बहुत भिन्न हो सकते हैं।