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ロボットの群れ: 自律的に協調するロボットのグループ

開発中の小さなロボットの自然にインスパイアされた軍隊

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クォンタムラン・フォーサイト
2023 年 4 月 14 日

洞察の要約

自然界の群れの動作原理は、科学者に同様のロボットシステムを作成するよう促します。これらのロボットの群れは、ナビゲーション、検索、探索などのタスクを効率的かつ協調的に実行するように設計されています。これらのロボットシステムは、農業、物流、捜索救助、環境監視など、さまざまな分野で拡大しています。

ロボットの群れのコンテキスト

自然界でよく見られる群れの行動により、シロアリのような最も小さな生き物でも XNUMX メートルもの高さの塚を作ることができます。インスピレーションを得て、科学者は群れロボットの開発に取り組んできました。これは、中央管理を必要とせずに協力と調整を通じて中心的な目標に向かって動作する単純な自律型ロボットです。

スウォームメンバーの設計は単純であり、経済的に実現可能です。
効果的なスウォームロボットシステムは、そのタスクとメンバーに割り当てられた役割に柔軟性を示す必要があります。存在するロボットの数は固定されておらず、運用中に損失が発生した場合でも、システムのパフォーマンスに影響を与えるべきではありません。設計は、環境の乱れやシステム上の欠陥にもかかわらず動作できる必要があります。ロボットの群れシステムは、自律性、自己組織化機能 (おそらく最も重要な特徴)、および間接的なコミュニケーションスキルも示すことができます。

群ロボットシステムが持つさまざまな特性を実証するには、特異なロボットは非常に複雑で高価でなければなりません。また、スウォームロボットは個々のロボットの損失に適応できますが、冗長性は許可されません。このようなすべての特性により、スウォームロボットシステムは従来のマシンよりも優位に立つことができ、産業、セキュリティサービス、さらには医療への応用が可能になります。

ただし、スウォームロボットにも制限があります。スウォームロボットシステムの分散型の性質により、特定のアプリケーションに最適でなくなる可能性があります。自律性があるため、ロボットは周囲の変化に個別かつ自発的に反応する可能性があり、グループ内での行動の不一致につながる可能性があります。多くの実際のアプリケーションでは、群ロボットの分散型の性質により、必要なレベルの制御と精度を達成することが困難になる場合があります。

破壊的な影響

スウォームロボットは、工場や倉庫で反復作業を行うためにますます採用されるようになります。たとえば、中国のスタートアップ Geek+ は、フロアの QR コードをガイダンスとして使用して香港の倉庫をナビゲートできる自律移動ロボット (AMR) を開発しました。これらのロボットは、人工知能を使用して、目的地に到達するための方向とルートを決定します。 Geek+ は、Nike や Decathlon などの企業のロボットを含め、15,000 か国の倉庫に 30 台を超えるロボットを実装したと主張しています。

群ロボットのさらなる研究により、アルゴリズムが改善され、爆弾の検出や解除など、人間にとって潜在的に危険なタスクを含む他の分野 (軍隊など) での使用が増加します。ロボットは、化学物質や毒素などの特定のアイテムや自然災害後の生存者を探すために、危険な地域を調査するために利用できます。また、危険物を輸送したり、人間の介入なしで採掘作業を実行したりするためにも使用できます。薬物送達および精密治療医療のためのナノロボット群の開発は、同様に関心と投資が増加する可能性があります。最後に、ロボットの群れを農業部門で利用して、農業を変革し、収穫と植え付けを自動化することで農家の作業負荷を軽減できます。