Роботы-термиты
придут на стройки
уже через несколько лет

Лаборатории CNN исследуют самые последние инновации по всему миру, чтобы продемонстрировать передовые проекты и новаторские исследования в области науки и техники.

Когда «зашоренность» — только плюс

Обычные — «человеческие» — строительные проекты разрабатываются централизованно и руководство их реализацией также ведется централизованно. При этом руководитель всегда в курсе всего, что происходит на объекте.

Однако многие представители животного мира, в частности, термиты, ведут свое строительство совсем по-другому. Они работают независимо друг от друга. Каждый термит в процессе работы реагирует лишь на ту ситуацию, с которой сталкивается конкретно он, не имея каких-то внешних «указаний», что делать. А в итоге они могут, например, соорудить насыпь гораздо большего объема, чем они сами.

— Они все делают исходя из того, как в целом меняется ситуация в окружающем пространстве, и это является непрямой координацией их действий, — поясняет Джастин Верфель из института бионических исследований Гарвардского университета (Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering), США.

Верфель и его коллеги использовали эту модель децентрализованного, реагирующего на изменения окружающей обстановки («реактивного» в форме реакции на окружающие изменения обстановки) строительства для создания роботов, работающих по этому же принципу.

Роботы, которые ведут себя подобным образом, могут быть полезны для строительных проектов, которые были бы слишком опасны для человека, например, подводных исследовательских станций или в космическом пространстве.

Другое возможное применение — сооружение водозащитных дамб из мешков с песком в затапливаемых районах, считает Джастин Верфель.

Действительно, будь такие роботы уже реально в арсенале нашего МЧС, ущерба в затопленных из-за наводнений в минувшие годы районах было бы причинено намного меньше. Так что разработки Верфеля и коллег реально востребованы уже сегодня!

Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Science и представлены в прошлом месяце на Американской ассоциации содействия развитию науки.

Мал, да силен и удал

Эти роботы-термиты малы — ростом 4,7 дюйма (примерно 12 см), в проекции размером примерно 4 х 7 дюймов (10 х 17,5 см). Однако "кирпичики" из вспененного пенополиуретана, которыми они сегодня манипулируют в экспериментах, больше их самих: 8,5 х 8,5 х 2 дюйма (21,25 х 21,25 х 5 см).

Исследователи создали алгоритмы, определяющие поведение роботов, таким образом, чтобы они знали, что делать, когда они сталкиваются с конкретными ситуациями. Это не централизованный проект, который направляет роботов и управляет ими. Это лишь набор простых заранее установленных правил.

Само строительство начинается со своего рода «краеугольного кирпича» в конкретном месте. К нему роботы начинают пристраивать соседние элементы.

Эти «андро-термиты» могут двигаться вперед и назад, а также поворачиваться на месте. Они сконструированы так, что могут подниматься и опускаться на одну «ступень», высота которой соответствует высоте строительного блока.

Важно отметить, что эти роботы могут обнаруживать только те блоки и тех других роботов, которые находятся в непосредственной близости от них. При этом они не имеют представления, насколько далеко распространяется вся структура сооружаемого объекта и что делают роботы, находящиеся на значительном удалении от них.

— Роботы получают информацию о том, где были установлены блоки только путем прямого осмотра, — сообщают разработчики.

Они имеют четыре типа датчиков. Система распознавания образов, состоит из семи инфракрасных датчиков, она может обнаружить черные и белые узоры на блоках, что помогает «термитам» при навигации.

В дополнение к системе тактильной чувствительности роботы имеют и систему распознавания образов, а также акселерометр (чтобы ощущать угол наклона к горизонту), и пять ультразвуковых эхолотов для обнаружения других роботов и чтобы выдерживать расстояние до периметра строения.

Для того, чтобы передвигаться, роботы имеют специальные «колесные ноги», получившие в робототехнике название «whegs» (сокращенно от «wheel-legs», что на английском дословно означает «колесоноги»).

И на Марсе будут… роботы ползти

Разработчики считают, что децентрализованная система работы строительных «термитов» имеет некоторые преимущества по сравнению с традиционной планово-централизованной моделью строительства. Например, если какая-то часть «робо-особей» погибнет, то в целом процесс строительства не останавливается, ибо в данном случае он не зависит от числа роботов-строителей. Децентрализованные системы вообще легко адаптируется к потере участников, утверждает Джастин Верфель. Что, кстати, соответствует положению дел в природе у настоящих термитов. «Если, к примеру, половину колонии термитов съедает муравьед, то остальные продолжают свою работу и колония не погибает», говорит ученый.

Конечно, сегодня существует целый ряд технических проблем, которые не дают внедрить такую систему в жизнь прямо сейчас. Но Верфель считает, что уже через несколько лет «роботы-термиты» смогут применяться для строительства определенных объектов в зонах бедствия. Однако для более экзотических вариантов, например, строительных работ на других планетах, может потребоваться несколько десятилетий.

Тем не менее, вполне очевидно, что результаты этого исследования позволяют говорить о реальной возможности отправки роботов-строителей в предстоящую в не столь отдаленном будущем марсианскую экспедицию для строительства баз на этой планете.

Ведь первыми, кто начнет осваивать другие планеты, будут строители! Пусть даже роботы-строители…

Этот материал опубликован в ноябрьском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать здесь.

Посмотреть, как работают экспериментальные строительные роботы-термиты можно в разделе «Видео» на нашем сайте.