روبوت: استنشاق مع الأدوار الموزعة

يقوم العلماء بتطوير نظام متعدد الحزم لتوطين الرائحة

استنشاق الروبوت في التجربة © ETH لوزان
قراءة بصوت عال

تحديد رائحة والتتبع مرة أخرى إلى المصدر لا يبدو مثيرا بشكل خاص في البداية. ومع ذلك ، فإن لم يكن حيوانًا أو شخصًا يقوم بهذا العمل ، ولكن جيشًا من الروبوتات الصغيرة. يمكن استخدام هذا النهج الجديد حيثما لم يكن بالإمكان التخلص من أنوف الكلاب الحساسة ، على سبيل المثال في فحص المخدرات أو إزالة الألغام.

تجربة أجهزة استشعار الرائحة تطورا سريعا. تصل بعض الكاشفات بالفعل تقريبًا إلى حساسية أنف الكلب. على الرغم من أن هذه التقنية لا تزال باهظة الثمن ، إلا أنها تستخدم بشكل متزايد في المطارات والجمارك. إنها مناسبة بشكل خاص لهذا لأن المستشعر ، على عكس الكلب ، لا يحتاج إلى النوم ولا يوجد مزاج. بالإضافة إلى ذلك ، من الأسهل تنظيم جهاز استشعار بدلاً من تدريب حيوان. ومع ذلك ، لا يمكن للأنف الإلكترونية استبدال الكلب تماما. هذا هو المكان الذي تلعب فيه الخوارزميات وعمل الفريق حول البروفيسور ألشيريو مارتينولي من وحدة البحوث الوطنية "أنظمة المعلومات والاتصالات المتنقلة" (NCCR MICS).

روبوت حشرجة الموت بدلا من المقاتلين وحيدة

معظم أبحاث توطين الرائحة اقتصرت حتى الآن على استخدام روبوت واحد. ومع ذلك ، يتم استخدام العديد من الروبوتات في مشروع MICS في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في لوزان ، وتوفر تجربة مارتينولي في أنظمة حاسة الشم الموزعة في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (باسادينا ، الولايات المتحدة الأمريكية) مساعدة قيمة. لمدة عام ، طور الباحثون أدوات لمساعدة الروبوتات على اكتشاف الروائح الكريهة.

"نريد تطوير نظام موزع يمكنه تحديد موقع الروائح بشكل أكثر موثوقية وأسرع. لتحقيق هذا الهدف ، يجب أن تكون الروبوتات قادرة على التواصل والتنسيق مع بعضها البعض ، "يوضح طالب الدكتوراه توماس لوشماتر. الميزة الخاصة للمشروع هي البرمجة ، التي تسمح للروبوتات من جهة بالتعاون الوثيق ، من ناحية أخرى ، وحدات مصغرة متعددة لاكتشاف الرائحة ، والاتصال ، وتحديد الموقع النسبي ، وقياس الرياح ، والتنقل في أصغر مساحة (مثل المكعب بطول 10 سنتيمترات) مرتبطة ببعضها البعض.

لذلك يجمع العلماء تجربة مع أسطول مكون من عشرات الروبوتات Khepera III. تم تطوير هذه الروبوتات بالتعاون مع K-Team في Yverdon ، وهو عرض فرعي لـ ETHL. وهي مجهزة بمستشعر للمركبات العضوية المتطايرة التي تكتشف الروائح العضوية (مزيل العرق والعطور والكحول). أكبر عقبة في حل هذه المشكلة هو الهواء ، حيث أن تياراته وتغيرات الاتجاه والاضطرابات تسبب انتشار الروائح بشكل غير منتظم ، إذا جاز التعبير في "حزم". بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد كفاءة المستشعرات أيضًا على وقت رد الفعل. عرض

كاسحة ألغام وسنوب المخدرات

يتم استخدام الروبوتات إما في نفق للرياح - مع ظروف مستقرة وقابلة للتكرار - أو في الهواء الطلق. في المستقبل القريب ، يريد العلماء حتى تزويد الروبوتات بأنبوب على غرار الأنف ، والتي يمكن لهذه الرائحة "شم" في الهواء أو على الأرض. على سبيل المثال ، هذا العمل مثير للاهتمام لإزالة الألغام: ربما تستطيع الآلات قريبًا تولي هذا العمل الخطير بدلاً من الأشخاص والكلاب. على أي حال ، يبدو أن نهج الكشف عن الرائحة أكثر واعدة ، سواء من حيث المخاطر أو مدة إزالة الألغام.

تشمل التطبيقات الأخرى لمشروع MICS التعرف على التسريبات في الخزانات وشبكات الصرف الصحي ، وتفجير المتفجرات والمخدرات ، أو البحث عن الضحايا في المناطق الزلزالية. بالتوازي مع المنهج التجريبي ، يقوم الباحثون أيضًا بإجراء المحاكاة. بمساعدة إجراء محاكاة ، يتم التحقيق في سلوك الروبوت ذي النموذج الظاهري ثلاثي الأبعاد في أكثر المواقف الممكنة واقعية. أخيرًا ، يعمل الفريق أيضًا على النماذج النظرية لاختبار موثوقية الخوارزميات المستخدمة. وبالتالي ، تلعب هذه الخوارزميات دورًا رئيسيًا في تفاعل المستشعرات وحركتها المستهدفة.

يقول توماس لوتشماتر: "يجب أن يحقق هذا المشروع تقدمًا ملموسًا ، سواء من حيث إزالة الألغام ، والذي يحتاج إلى حلول جديدة بشكل عاجل ، وفي مجال الروبوتات وتكنولوجيا المعلومات".

(المؤسسة الوطنية السويسرية للعلوم ، 20.12.2006 - NPO)