Metode baru ini memungkinkan tim multi-robot menjelajahi planet lain secara mandiri dan andal

Meskipun para ahli robotik telah mengembangkan sistem yang semakin canggih selama beberapa dekade terakhir, memastikan bahwa sistem ini dapat beroperasi secara mandiri di lingkungan dunia nyata tanpa kecelakaan seringkali sulit dilakukan. Hal ini menjadi sulit terutama ketika robot-robot ini dirancang untuk digunakan di lingkungan yang kompleks, termasuk luar angkasa dan planet lain.

Para peneliti di Universitas Glasgow baru-baru ini mengembangkan metodologi baru yang memungkinkan tim yang terdiri dari banyak penjelajah untuk menjelajahi planet lain secara mandiri dan andal. Metode ini diperkenalkan pada A kertas Sebelumnya diterbitkan pada arXivmenggabungkan data yang diambil dari berbagai sumber, termasuk, data pencitraan, peta, dan informasi yang dikumpulkan oleh sensor, untuk merencanakan jalur yang efisien untuk berbagai robot dalam tim.

“Menggunakan tim penjelajah eksplorasi planet untuk menjelajahi permukaan Mars, dibandingkan menggunakan satu penjelajah saja, dapat meningkatkan kemampuan sains dalam misi tersebut,” Sarah Swinton, penulis pertama makalah tersebut, mengatakan kepada Tech Xplore. “Semua penjelajah penjelajahan planet harus menggunakan otonomi pada tingkat tertentu, karena latensi komunikasi antara Bumi dan Mars membuat manusia sangat sulit dan memakan waktu untuk melakukan tindakan komando semakin sulit bagi operator manusia untuk mengoordinasikan perilaku mereka.”

Tujuan utama dari studi terbaru yang dilakukan oleh Swinton dan kolaboratornya adalah untuk secara efektif mengatasi masalah penelitian lama di bidang robotika: penanganan misi eksplorasi planet otonom multi-robot secara efisien. Untuk melakukan hal ini, tim mengembangkan skema misi multi-kendaraan yang memungkinkan tim yang terdiri dari beberapa penjelajah, yang merupakan robot kecil yang dirancang untuk eksplorasi ruang angkasa, menjelajahi wilayah permukaan Mars secara mandiri, aman, dan efisien.

“Metode yang kami usulkan memungkinkan tim robot menjelajahi permukaan Mars secara mandiri melalui dua fase utama: pembuatan peta dan perencanaan misi,” jelas Swinton. “Pertama, peta lingkungan dibuat menggunakan data dari Mars Reconnaissance Orbiter. Kami secara khusus menggunakan data dari Kawah Jezero, tempat rover Perseverance NASA saat ini beroperasi.”

Setelah membuat peta lingkungan yang akan dijelajahi oleh penjelajah di Mars, perencana tim menganalisisnya dan membaginya menjadi beberapa wilayah, menyoroti bagian-bagian dengan medan yang dapat dilalui dengan aman oleh penjelajah. Bagan tersebut kemudian melapisi peta distribusi probabilitas, yang menyoroti kemungkinan bahwa penjelajah akan menemukan situs-situs yang memiliki kepentingan ilmiah di lokasi tertentu dalam lingkungan yang mereka jelajahi.

“Titik-titik ini mungkin mewakili batuan yang kami ingin sampelnya diambil oleh pesawat ruang angkasa,” kata Swinton. “Setelah peta ini dibuat, perencana misi kami mencari lingkungan untuk menentukan rute efisien yang akan meningkatkan kemungkinan menemukan titik-titik menarik kemudian ditentukan untuk setiap anggota tim penjelajah.”

Skema misi multikendaraan yang dikembangkan oleh Swinton dan rekan-rekannya memiliki berbagai keunggulan dibandingkan metode yang dikembangkan sebelumnya. Selain mengidentifikasi medan di mana penjelajah dapat melakukan perjalanan dengan aman dan merencanakan jalur untuk operasi otonomnya, peta tersebut juga memberikan informasi tentang lokasi lokasi yang memiliki kepentingan ilmiah.

“Tim keliling kami dapat dengan aman dan efisien mencari seluruh lokasi misi seluas 22.500 meter² “Dalam jangka waktu yang relatif singkat,” kata Swinton. “Perlu dicatat juga bahwa setiap kendaraan penjelajah menempuh jarak berkendara mandiri yang serupa dengan rekor saat ini untuk ‘jarak terjauh yang ditempuh oleh penjelajah penjelajah planet tanpa tinjauan manusia.’” Pekerjaan kami juga menunjukkan bahwa efisiensi pencarian ditingkatkan dengan menggunakan tim penjelajah di One rover.”

Swinton dan rekan-rekannya mengevaluasi pendekatan pemetaan dan perencanaan mereka dalam serangkaian tes dan simulasi yang dilakukan menggunakan serangkaian peta distribusi probabilitas yang dihasilkan secara acak. Hasilnya cukup menjanjikan, menunjukkan bahwa metode mereka dapat memungkinkan tim yang terdiri dari lima penjelajah menjelajahi area seluas 22.500 meter persegi secara mandiri.² Di Mars dalam waktu sekitar 40 menit.

Meskipun skema ini sejauh ini telah diterapkan pada eksplorasi Mars, skema ini juga dapat diterapkan pada misi di luar eksplorasi planet. Misalnya, hal ini juga dapat membantu mengoordinasikan upaya beberapa robot darat selama operasi pencarian dan penyelamatan hanya dengan menggunakan peta lingkungan yang diinginkan dan peta distribusi probabilitas yang menyoroti lokasi di mana robot paling mungkin bertemu dengan orang-orang yang akan diselamatkan atau siapa yang akan diselamatkan. membutuhkan bantuan.

Dalam studi mereka yang akan datang, Swinton dan rekan-rekannya berencana untuk mengembangkan lebih lanjut dan menguji metodologi mereka, sambil juga mengerjakan alat komputasi lain untuk mendukung pengoperasian otonom beberapa robot. Alat-alat ini juga akan mencakup cara-cara untuk meningkatkan toleransi kesalahan di beberapa tim robotika.

“Dampak kesalahan dan kegagalan merupakan perhatian serius dalam misi eksplorasi planet,” tambah Swinton. “Agar tim robot eksplorasi planet dianggap dapat dipercaya, robot harus mampu mendiagnosis kesalahan pada diri mereka sendiri dan/atau rekan satu tim mereka. Hanya setelah kesalahan didiagnosis barulah tindakan pemulihan dapat diambil untuk mengurangi dampak kesalahan pada misi . Hasil.”