אלגוריתם לבקרת תנועת רובוט מתגלגל פותח בהשראת זרע שעועית מקפץ. האלגוריתם הפשוט מבטיח חיסכון במקום ובאנרגיה של רובוטים זעירים.
רובוטים הם לעיתים קרובות תולדה של חיקוי התנהגויות ייחודיות של בעלי חיים. בין מאות סוגי הרובוטים יש מכונה בהשראת השממית שמסוגלת לטפס על קירות, רובוט בהשראת המקק שמסוגל לבצע זינוקים, מכוניות חילוץ בהשראת נמלים ועוד. הפעם נתאר כיצד זרע גדול, כזרע שעועית, יכול להפוך למודל חיקוי לתנועה רובוטית.
צוות מהמכון הטכנולוגי בג'ורג'יה פנה דווקא ל"שעועית המקסיקנית המקפצת" (Mexican Jumping Bean) כמקור להשראה. השעועית המקסיקנית המקפצת, איננה מנת צ'ילי קון-קרנה, כי אם זרע גדול כשעועית, המאכסן זחל עש החי בתוכו.
הביצה שהוטלה על שיח השעועית בוקעת, הזחל שבוקע מתוכה אוכל את תוכן זרע השעועית ומתמקם בחלל שנוצר. על מנת לשרוד בתנאי חום קיצוניים, כאשר הטמפרטורה עולה מעל לסף מסוים, זז הזחל כך, שזרע השעועית שבתוכו הוא נמצא מקפץ ומתגלגל. רק כשהתנאים מתאימים עובר הזחל לשלב הבא בגלגול, ומתגלם לפני הפיכתו לעש.
מטרת המחקר לפתח רובוט ללא רגליים, שמסוגל לתפקד באמצעות סט הוראות פשוט ובאופן יעיל אנרגטית. המהנדסים השותפים לפרויקט בחנו את תנועת זרעי השעועית. הם הניחו את זרעי השעועית שאכסנו את הזחלים על משטח עם גרדיאנט טמפרטורה: קר בקצה אחד וחם בקצה השני. בתבנית תנועה מדויקת ניסו כל הזחלים להגיע לקצה הקר. זרעי השעועית קפצו 85% מהזמן, התגלגלו 14% מהזמן וזינקו באחוז אחד מהזמן.
לאור התוצאות האלה פיתחו המדענים אלגוריתם לבקרת תנועתו של רובוט מתגלגל עם חוקיות דומה: תנועה אקראית לימין או לשמאל, תנועה לכיוון טמפרטורה נמוכה יותר ועצירה בהגעה לטמפרטורה הדרושה.
רובוטים מסוג זה יכולים להוות חיישנים לא יקרים, מכיוון שמספר רובוטים בגודל זרע שעועית יכולים לייצר, למשל, מפת טמפרטורה מדויקת יותר. וכמובן, בהתאם לסוג החיישן, אפשר למפות גם טווח של חומרים כימיים, לחות, אור וכן הלאה.
אלגוריתם פשוט זה לא מצריך יכולות חישוב מסובכות, והוא יחסוך מקום ואנרגיה.
למקור הידיעה
רובוטים הם לעיתים קרובות תולדה של חיקוי התנהגויות ייחודיות של בעלי חיים. בין מאות סוגי הרובוטים יש מכונה בהשראת השממית שמסוגלת לטפס על קירות, רובוט בהשראת המקק שמסוגל לבצע זינוקים, מכוניות חילוץ בהשראת נמלים ועוד. הפעם נתאר כיצד זרע גדול, כזרע שעועית, יכול להפוך למודל חיקוי לתנועה רובוטית.
צוות מהמכון הטכנולוגי בג'ורג'יה פנה דווקא ל"שעועית המקסיקנית המקפצת" (Mexican Jumping Bean) כמקור להשראה. השעועית המקסיקנית המקפצת, איננה מנת צ'ילי קון-קרנה, כי אם זרע גדול כשעועית, המאכסן זחל עש החי בתוכו.
הביצה שהוטלה על שיח השעועית בוקעת, הזחל שבוקע מתוכה אוכל את תוכן זרע השעועית ומתמקם בחלל שנוצר. על מנת לשרוד בתנאי חום קיצוניים, כאשר הטמפרטורה עולה מעל לסף מסוים, זז הזחל כך, שזרע השעועית שבתוכו הוא נמצא מקפץ ומתגלגל. רק כשהתנאים מתאימים עובר הזחל לשלב הבא בגלגול, ומתגלם לפני הפיכתו לעש.
Mexican Jumping Bean התמונה באדיבות Ahmed.yosri
מטרת המחקר לפתח רובוט ללא רגליים, שמסוגל לתפקד באמצעות סט הוראות פשוט ובאופן יעיל אנרגטית. המהנדסים השותפים לפרויקט בחנו את תנועת זרעי השעועית. הם הניחו את זרעי השעועית שאכסנו את הזחלים על משטח עם גרדיאנט טמפרטורה: קר בקצה אחד וחם בקצה השני. בתבנית תנועה מדויקת ניסו כל הזחלים להגיע לקצה הקר. זרעי השעועית קפצו 85% מהזמן, התגלגלו 14% מהזמן וזינקו באחוז אחד מהזמן.
לאור התוצאות האלה פיתחו המדענים אלגוריתם לבקרת תנועתו של רובוט מתגלגל עם חוקיות דומה: תנועה אקראית לימין או לשמאל, תנועה לכיוון טמפרטורה נמוכה יותר ועצירה בהגעה לטמפרטורה הדרושה.
רובוטים מסוג זה יכולים להוות חיישנים לא יקרים, מכיוון שמספר רובוטים בגודל זרע שעועית יכולים לייצר, למשל, מפת טמפרטורה מדויקת יותר. וכמובן, בהתאם לסוג החיישן, אפשר למפות גם טווח של חומרים כימיים, לחות, אור וכן הלאה.
אלגוריתם פשוט זה לא מצריך יכולות חישוב מסובכות, והוא יחסוך מקום ואנרגיה.
למקור הידיעה
