Исследователи из Тель-Авивского университета разработали так называемого Robatа, полностью автономного наземного робота, который, как летучая мышь, излучает звуки и анализирует возвращающиеся эхо-сигналы, чтобы распознавать, отображать и перемещаться, избегая препятствий на открытом пространстве.

Исследователи сказали, что разработка может иметь «большой потенциал» для использования звука для будущих роботизированных приложений. Статья об изобретении была опубликована 6 сентября в PLOS Computational Biology. Аспирант TAU Итамар Элиаким вместе с командой исследователей в области зоологии, нейробиологии и инженерии разработал робота, который, подобно летучей мыши, издает звуки и анализирует возвращающиеся эхо-сигналы для создания карты пространства. «Одной из самых сложных задач, с которыми сталкиваются многие роботы, является проблема создания карты неизвестной среды, впервые осуществляя навигацию по этой среде», пишут исследователи, некоторые из которых изучали био-сонар летучих мышей более 10 лет.

Летучие мыши решают проблему картографирования неизвестной окружающей среды, воспринимая их окружение акустически – излучая звуковые сигналы и анализируя возвращающиеся эхо-сигналы, пишут исследователи. Вдохновленные этой способностью, исследователи создали Robat – робот, который полагается исключительно на звуковую навигационную систему, чтобы ориентироваться в новых средах и отображать их. Для этого исследователи использовали биологический подход, создавая уши – используя два ультразвуковых приемника – и рот, используя ультразвуковой динамик или излучатель, который продуцирует звуки на типичной частоте летучей мыши. Они заявили, что это позволили Robat перемещаться через внешнюю среду и отображать ее в режиме реального времени.

«Наш Robat является первым полностью автономным, похожим на летучую мышь биологически правдоподобным роботом», который движется через новую среду, «при этом он отображает ее исключительно на основе эхо-информации». Эта информация помогает очертить границы объектов и открытое пространство между ними, сказал Элиаким. Исследователи писали, что робот «добился высокой точности отображения», доказывая «большой потенциал» использования активных широкополосных звуковых излучений для отображения окружающей среды и использования звука в будущих роботизированных приложениях, пишут исследователи.

Исследователи также создали алгоритм машинного обучения, чтобы обучать робота лучше классифицировать новые объекты. Исследователи писали, что Robat был намного медленнее, чем настоящая летучая мышь, останавливаясь примерно на 30 секунд каждые полметра, чтобы получить эхо. Но эта медлительность объяснялась главным образом механическими ограничениями робота. Любой робот, которому необходимо ориентироваться в окружающей среде – и это большинство роботов, – может извлечь выгоду из алгоритма навигации на основе эха, разработанного в исследовании, заявил професср Йосси Йовель из отдела зоологии TAU, и член исследовательской группы в электронном письме The Times of Israel. Сюда входят сервисные роботы, такие как роботы-пылесосы, которые должны перемещаться по жилым помещениям, сельскохозяйственные роботы, работающим в теплицах, и спасательные роботы, перемещающиеся под руинами дома, разрушенного в результате землетрясения.

Цель команды состояла в том, чтобы «использовать природу для решения человеческих проблем», – сказал Йовель, эксперт по летучим мышам. «Подражание животным не может быть оптимальным способом решения этих проблем, например, робот не ограничивается двумя ушами, но получение вдохновения от животных может привести к новым решениям». «Животные регулярно решают проблемы, которые инженеры находят очень сложными, например, сопоставление новой среды при перемещении по ней», – добавил он. Таким образом, проект имеет две цели: с одной стороны, он пытается имитировать животных, чтобы лучше понять проблемы, с которыми они сталкиваются в действительности. С другой стороны, он ищет решения технических проблем, которые в настоящее время очень трудно решить.

По словам Йовела, в мире было несколько попыток построить роботов, похожих на летучую мышь. Но Robat «продвинут по сравнению с этими попытками в нескольких аспектах». Robat движется автономно-предыдущие роботы управлялись пользователем – и ему удается очертить границы объектов, которые он обнаруживает. «При этом он генерирует карту открытых маршрутов, по которым он может двигаться», – сказал он. «Robat также первым использует алгоритм машинного обучения, питаемый эхом из окружающей среды, чтобы обучить его классифицировать новые объекты на основе этих примеров», сказал он.

В дальнейшем исследователи хотели бы установить свой сенсор на летающем роботе. «Это не обязательно сделает его более точным, но это сделает его быстрее», – сказал Йовель.

timesofisrael.com