Si bien los ingenieros han tenido éxito en la construcción de pequeños robots parecidos a insectos, programarlos para que se comporten de manera autónoma como insectos reales sigue presentando desafíos técnicos. Un grupo de ingenieros de Cornell ha estado experimentando con un nuevo tipo de programación que imita la forma en que el cerebro de un insectofunciona, lo que pronto podría hacer que la gente se pregunte si esa mosca en la pared es realmente una mosca.
La cantidad de potencia de procesamiento de la computadora necesaria para que un robot detecte una ráfaga de viento, usando pequeñas sondas de metal con forma de pelo incrustadas en sus alas, ajuste su vuelo en consecuencia y planifique su camino mientras intenta aterrizar en una flor que se balancearequieren que lleve una computadora de escritorio en su espalda. Silvia Ferrari, profesora de ingeniería mecánica y aeroespacial y directora del Laboratorio de Sistemas y Controles Inteligentes, ve la aparición de chips de computadora neuromórficos como una forma de reducir la carga útil de un robot.
A diferencia de los chips tradicionales que procesan combinaciones de 0s y 1s como código binario, los chips neuromórficos procesan picos de corriente eléctrica que se disparan en combinaciones complejas, similar a cómo las neuronas se disparan dentro de un cerebro. El laboratorio de Ferrari está desarrollando una nueva clase de "basado en eventos""Algoritmos de detección y control que imitan la actividad neuronal y pueden implementarse en chips neuromórficos. Debido a que los chips requieren una potencia significativamente menor que los procesadores tradicionales, permiten a los ingenieros empacar más cómputo en la misma carga útil".
El laboratorio de Ferrari se ha asociado con el Harvard Microrobotics Laboratory, que ha desarrollado un RoboBee volador de 80 miligramos equipado con una serie de sensores de visión, flujo óptico y movimiento. Mientras el robot actualmente permanece conectado a una fuente de energía, los investigadores de Harvard están trabajandopara eliminar la restricción con el desarrollo de nuevas fuentes de energía. Los algoritmos de Cornell ayudarán a que RoboBee sea más autónomo y adaptable a entornos complejos sin aumentar significativamente su peso.
"Ser golpeado por una ráfaga de viento o una puerta giratoria causaría que estos pequeños robots pierdan el control. Estamos desarrollando sensores y algoritmos para permitir que RoboBee evite el choque, o si se estrella, sobrevive y aún vuela", dijo Ferrari."Realmente no se puede confiar en el modelado previo del robot para hacer esto, por lo que queremos desarrollar controladores de aprendizaje que puedan adaptarse a cualquier situación".
Para acelerar el desarrollo de los algoritmos basados en eventos, Taylor Clawson, un estudiante de doctorado en el laboratorio de Ferrari, creó un simulador virtual. El simulador basado en física modela el RoboBee y las fuerzas aerodinámicas instantáneas que enfrenta durante cada golpe de ala.Como resultado, el modelo puede predecir con precisión los movimientos de RoboBee durante los vuelos a través de entornos complejos.
"La simulación se usa tanto para probar los algoritmos como para diseñarlos", dijo Clawson, quien ayudó a desarrollar con éxito un controlador de vuelo autónomo para el robot utilizando programación inspirada biológicamente que funciona como una red neuronal ". Esta red es capaz deaprender en tiempo real a tener en cuenta las irregularidades en el robot introducidas durante la fabricación, que hacen que el robot sea mucho más difícil de controlar "
Aparte de una mayor autonomía y resistencia, Ferrari dijo que su laboratorio planea ayudar a equipar a RoboBee con nuevos micro dispositivos como una cámara, antenas expandidas para retroalimentación táctil, sensores de contacto en los pies del robot y sensores de flujo de aire que se ven como pequeños pelos.
"Estamos usando RoboBee como un robot de referencia porque es muy desafiante, pero creemos que otros robots que ya están sin ataduras se beneficiarían enormemente de este desarrollo porque tienen los mismos problemas en términos de potencia", dijo Ferrari.
Un robot que ya se está beneficiando es el Harvard Ambulatory Microrobot, una máquina de cuatro patas de solo 17 milímetros de largo y un peso de menos de 3 gramos. Puede corretear a una velocidad de .44 metros por segundo, pero el laboratorio de Ferrari se está desarrollandoalgoritmos basados en eventos que ayudarán a complementar la velocidad del robot con agilidad.
Ferrari continúa el trabajo con una subvención de $ 1 millón de cuatro años de la Oficina de Investigación Naval. También está colaborando con grupos de investigación líderes de varias universidades que fabrican chips y sensores neuromórficos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Cornell . Original escrito por Syl Kacapyr. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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