Коллаборативная робототехника ориентирована на разработку децентрализованных роботизированных систем. Эти системы состоят из различных автономных роботов, преследующих общие цели, и широко известны как многороботные системы или группы роботов.
Команды роботов предлагают интересные альтернативы концепции роботизированных систем. При проектировании и создании групп роботов решаются вопросы, связанные с распределением ресурсов, специализацией задач, межроботной коммуникацией и координацией.
Команды роботов могли бы предоставить нам много полезных услуг. Изучение отдаленных или враждебных к человеку сред является, хорошим примером коллективного применения роботов. Поскольку его члены просты, избыточны и способны работать параллельно, команда роботов, в принципе, более эффективна и отказоустойчива, чем отдельный робот, работающий в одной и той же среде.
Рассматривается проблема исследования внутренней среды с помощью команды роботов. Команда роботов работает как своего рода мобильная сенсорная сеть.
Эта сеть состоит из трех автономных мобильных роботов, способных общаться между собой и с внешним сервером. Сервер изучает метрическую карту окружения для автоматического извлечения соответствующей топологической карты.
Сервер предоставляет роботам информацию о конкретных регионах окружающей среды для исследования на основе пространственных особенностей топологической карты.
Проектирование и реализация групп роботов, способных коллективно исследовать обстановку внутри помещений, не является новым вопросом в области коллективной робототехники.
Однако, в отличие от смежных работ, эта система самостоятельно выполняет большую часть работ, связанных с изучением окружающей среды. А именно, представление об окружающей среде делится между роботами сервером.
Роботы получают доступ и самостоятельно исследуют выделенные им районы окружающей среды. Команда роботов полезна для коллективного исследования внутренних помещений, первоначальная структура которых известна, но на фактическую структуру которых предположительно повлияли неконтролируемые обстоятельства.
Например, полевая разведка разрушенной внутренней среды.
Проблемы инспектирования и создания карт в контексте многокорпусных роботов сопряжены с серьезными проблемами. Многочисленные наблюдения, полученные отдельными роботами, должны быть объединены в единую карту окружающей среды. Таким образом, роботы должны уметь оценивать свою позицию и постоянно исправлять ошибки. Эти проблемы были изучены в области локализации и навигации мобильных роботов.
В вопросах построения карт существуют различные подходы к представлению карты. Наиболее важными из них являются метрические карты и топологические карты.
- Метрическая карта дает детальное представление об окружающей среде и поэтому может быть выполнена точная локализация, основанная на них.
- Топологическая карта обеспечивает символическое отображение пространственных отношений важных элементов окружающей среды. Топологические карты используются для локализации робота под шумными сенсорными данными.
Поскольку метрические и топологические карты являются взаимодополняющими изображениями, как представляется, в последнее время наблюдается тенденция к объединению этих изображений для улучшения локализации и навигации роботов. Однако, насколько известно, коллективная локализация, основанная на доказательствах, представленных обоими представительствами, пока не отражена в отчетности.
Количество роботов является важным аспектом, который необходимо учитывать при проектировании команды роботов. Если количество роботов увеличивается, то возрастает и сложность их координации.
На данный момент, команды роботов для коллективного исследования состоят из 2-5 роботов. Один из них выступает в роли сервера, поэтому количество разведывательных роботов ограничено 4, кроме того, роботы должны оставаться достаточно близко, примерно 3 метра или менее, чтобы общаться друг с другом, что ограничивает зону поиска.
Напротив, новые роботы могут быть развернуты в среде без ограничений по расстоянию, а связь ограничена покрытием беспроводной сети.
Большая часть работ по разведке и картографированию с использованием мобильных роботов выполняется в известных структурированных средах.
Например, вездеходноый робот для разведки и трехмерного картирования закрытых шахт.
Представлена команда роботов, способных исследовать обстановку внутри помещений. Система состоит из трех совместных мобильных роботов и внешнего сервера. Большая часть работ, связанных с коллективным исследованием внутренней среды, выполняется командой роботов автономно. В частности, распределение регионов окружающей среды и процесс решения коммуникационных проблем решаются системой.
В ближайшем будущем, планируется децентрализовать основные функции сервера среди команды роботов. Для этого рассматриваются возможности наращивания технического потенциала, а также расширенные схемы координации.