机器人课程系列:群体机器人的应用情境

 机器人资讯     |      2020-05-02

之前的课程中介绍群体机器人相较于单体机器人有着功能更强大、设计及制造成本更低、效率更高和环境适应力更厉害等优点。如果仔细观察,我们会发现到群体机器人的核心优势就是「透过团队合作,以低成本、高效率来达成任务」,目前已有许多研究群体机器人的实验室或机构,皆围绕着这个特点发展出一个个精彩的研究主题。

今天,我们将进一步来聊聊群体机器人适合做哪些类型的工作,和目前有哪些领域的应用让研究人员感到兴趣。

群体机器人适合哪些工作?

群体机器人有着团队合作的特质,他们非常适合被应用在符合下述需求的场合:

1. 任务需要涵盖大范围

群体机器人非常适合工作范围涵盖大面积的项目使用。一群机器人散布在各自负责的范围,监控整个区域的动态变化,例如:实时监控被有害物质污染的区域。

除了群体机器人之外,固定式的污染源感知器这类的装置也可以达到监控的功能,然而,相较之下,群体机器人会比感知器更适合用来执行这一类的任务,因为每一个群体机器人的个体,都可以在各自负责的区域内动态巡逻,而不只是维持在固定的位置不动。换句话说,群体机器人可以用更少的装置来达到实时区域监控的目的。

除了实时监控,群体机器人也可以用来搜寻和定位污染源头,向目标区域移动并采取快速实时的反应。在紧急情况下,机器人甚至可以聚集在一起,形成一个类似补丁的功能,来暂时阻止因源头所造成的影响,作为临时解决方案。

2. 工作可能造成机器人故障

在某些任务中,任务执行过程或是完成后,机器人会受到损伤,甚至无法修复。因此,如果使用复杂且昂贵的机器人是非常不划算的。这时,价格相对低廉的群体机器人则可以提供划算的解决方案。群体机器人价格低廉的优点,让机器人在执行任务的过程中,能够承受部分个体遭受破坏的损失,而不至于付出太昂贵的代价。

这也让机器人在执行任务时有了很大的自由度。这种不怕撞坏,勇往直前的勇气,尤其适合被应用在作业执行过程中可能对工作人员可能造成伤害的工作。

3. 工作量需随时调整

某些任务,可能需要随着工作完成度,弹性地调整参与任务机器人的数量,来因应现场环境变化的状况。群体机器人就具备了这样的能力,他们能够根据当前工作负载量,来调整参与任务的机器人数量,这样的规划既经济又省时。

以油罐车翻覆发生漏油事故为例,在发生石油泄漏初期,可以先集中所有的机器人参与漏油源头的防堵任务。随着源头漏油状况缓解,系统可以逐步减少参与处理漏油源头任务的机器人,将更多的资源投入污染清除工作;同时,也可以在不同污染程度的地区之间,调整投入任务机器人的比例,平衡各个区域清洁进度,以期待能够最有效率的协力完成任务。

4. 需有备用救援系统

群体机器人系统的另外一个优势,就是能够规划足够的备用救援系统。因为能弹性地安排机器人数量,因此在系统规画时,即可以加入备用支持系统,也就是多准备几只备用的机器人加入团队。使得整个机器人系统在执行任务时,即使因故损失了几台机器人,也不至于对系统的整体效能产生太大的影响,可以更确保任务得以顺利可靠的完成。

群体机器人的应用情境

群体机器人的应用主要着重于两个方向:一是怎么让一群机器人合作执行任务,其二是怎么将他们应用在真实的世界中。由于群体器人拥有团队合作的特性,他们非常适合应用在目标搜寻,合作搬运、协同维修和障碍物或污染物清除等领域。尤其是危险的场域(如:灾后现场或战场),或是人类无法到达的地方(如:深海或外层空间)。一起来看看一些应用情境:

1. 合力执行任务

在合力执行任务上,像是协力将物体搬运到指定的位置,过程中可能需要配合环境,自行编排队伍和避开障碍物;或是一群机器人同时在一个区域内,收集所处位置相关的讯息,并绘制出区域地图。有机器人研究单位提出了一种非常便宜、精巧,并能够自主运作的微型体积机器人,可以用来检测喷射涡轮机的叶片是否有破损而需要维修。

2. 灾区搜救

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