Je leest:

Snakebot omzeilt handicaps

Snakebot omzeilt handicaps

Auteur: | 1 september 2003

Een militaire verkenningsrobot leert in het Britse BAE Systems-laboratorium omgaan met handicaps. Als een deel van de slangvormige robot uitvalt, leert hij zichzelf een ander bewegingsritme aan. Daardoor kan de robot een stootje hebben.

De Britse computerwetenschappers Peter Bentley en Siavash Haroun Mahdavi hebben een robot gebouwd die tegen een stootje kan. Niet door het apparaat in te pakken in lagen staal en schokwerend materiaal, maar door een evolutionair algoritme te gebruiken. De robot kan leren anders te bewegen als beschadigingen zijn normale loopritme verstoren. Hoewel Bentley en Mahdavi aan een militaire versie van het snakebot-ontwerp werken, is de techniek ook toepasbaar in andere vormen van de slangachtige robot. Eéntje die een planetoïde of een andere planeet verkend, bijvoorbeeld!

NASA’s snakebot staat hier overeind als een kwade cobra. De snakebot moet uiteindelijk zelfstandig onderzoek uitvoeren in onherbergzame gebieden. Elk segment heeft zijn eigen motortjes. Als één segment uitvalt, kunnen de andere gewoon blijven bewegen. bron: NASA

Algoritme

Bentley en Mahdavi werkten aan de bewegingsritmes van de snakebot. Moet de robot als een anaconda over de grond rupsen, als een sidewinder opzij, of als een cobra recht vooruit? In plaats van een serie bewegingsritmes in te programmeren, besloten de onderzoekers gebruik te maken van een zogenaamd evolutionair algoritme. Zo’n algoritme probeert voor een gegeven probleem een steeds betere oplossing te vinden, door eerdere oplossingen te mengen en iets aan te passen. Als het product van zo’n mutatie beter werkt dan de vorige versie, is het algoritme een stap verder dichter naar een eindoplossing geëvolueerd. Dit gaat door tot er geen merkbare verbetering in de oplossing meer optreedt.

Een sidewinder (gehoornde ratelslang) beweegt zich opzij met zijn lijf in een S-vorm. De sporen zien er dan ook nogal vreemd uit. bron: Greatest Places.org

De snakebot kan door een evolutionair algoritme leren om te gaan met handicaps. Als één van de segmenten uitvalt en star wordt, is het oude bewegingsritme waarschijnlijk niet meer bruikbaar. Zeker als de robot op grote afstand van zijn menselijke baasje is, zoals tijdens een verkenningstocht op Mars, moet hij zelf leren om te gaan met de handicap. Het werk van Bentley en Mahdavi zorgt, dat de robot door experimenteren een andere ritme kan vinden. Hij zal wel niet meer zo snel of beweeglijk zijn als voor zijn ongeluk, maar in ieder geval kan hij nog bewegen. Terug naar zijn basis voor reparatie, bijvoorbeeld!

Het idee van een slangvormige robot bestaat al langer. Slangen zijn, ondanks hun gebrek aan ledematen, namelijk erg mobiel. Slangen kunnen in bomen klimmen, over en tussen rotsen glijden en zelfs zwemmen. Misschien kan iemand wel een robot bouwen die beter zwemt of een die beter klimt, maar een robot die allebei die dingen beter kan dan een slang is wel erg moeilijk. Daarom is een slangachtige robot, of snakebot, zo’n goede ontdekkingsreiziger. Wat voor terrein de snakebot ook tegenkomt, hij kan er over, onder, tussen of langs bewegen.

Deze in scene gezette foto laat zien hoe een snakebot een rots zou kunnen beklimmen. bron: PIRAIA project, Zweeds instituut voor computerwetenschappen

De flexibiliteit van een snakebot is ideaal voor een instituut als NASA. Als een snakebot op een andere planeet rondzwerft om daar onderzoek te doen, is hij helemaal op zichzelf aangewezen. Een simpel ontwerp – de snakebot bestaat uit een serie identieke schakels – is makkelijker in een grondstation te repareren dan een ingewikkelde machine. Met een krachtige computer in dat grondstation kan snakebot zelf bepalen hoe hij naar zijn doel gaat bewegen. Als hij beschadigd raakt, hinkt hij terug naar zijn basis om zich te repareren. En daarna…gewoon weer op pad!

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 september 2003

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.