07/07/2022
Door Ad Spijkers
Een Indiaas-Amerikaanse studie haalde inspiratie haalt uit de 'dans' die honingbijen gebruiken om de locatie van voedsel te beschrijven.
Waar zijn die bloemen en hoe ver weg zijn ze? Dit is de kern van de 'waggeldans' die honingbijen uitvoeren om anderen te wijzen op de locatie van nectarrijke bloemen. Een nieuwe studie, heeft zich laten inspireren door deze techniek om een manier te bedenken waarop robots kunnen communiceren. De studie werd uitgevoerd door onderzoekers van de University of Maryland in ollege Park (vlakbij Washington, DC) en het Indian Institute of Science in Bangalore.
Volgens deze methode volgt de eerste robot een vorm op de grond. De oriëntatie van de vorm en de tijd die nodig is om deze te traceren, vertellen de tweede robot de vereiste richting en afstand van de af te leggen weg. De techniek kan van onschatbare waarde blijken te zijn in situaties waarin robotarbeid vereist is, maar netwerkcommunicatie onbetrouwbaar is, zoals in een rampgebied of in de ruimte.
Non-verbale communicatie
Mensen in een lawaaierige omgeving zoals een fabriekshal zijn bedreven in het communiceren met gebaren. Maar honingbijen tillen non-verbale communicatie nog naar een hoger niveau. Door met hun achterkant te wiebelen terwijl ze door de bijenkorf paraderen, laten ze andere honingbijen weten waar ze voedsel kunnen vinden. De richting van deze 'waggeldans' laat andere bijen de richting van het voedsel weten ten opzichte van de korf en de zon. De duur van de dans laat hen weten hoe ver weg het is. Het is een eenvoudige maar effectieve manier om complexe geografische coördinaten over te brengen.
Deze ingenieuze manier van communiceren inspireerde de onderzoekers hoe deze toe te passen op de wereld van robotica. Dankzij robotsamenwerking kunnen meerdere robots complexe taken coördineren en voltooien. Meestal communiceren ze via digitale netwerken, maar wat als deze onbetrouwbaar zijn, bijvoorbeeld bij een noodgeval of op afgelegen locaties? En hoe kunnen mensen in zo'n scenario met robots communiceren?
Robotdansen
Om dit aan te pakken, ontwierpen de onderzoekers een visueel communicatiesysteem voor robots met ingebouwde camera's. Met behulp van algoritmen kunnen de robots interpreteren wat ze zien. De wetenschappers testten het systeem aan de hand van een eenvoudige taak, waarbij een pakket in een magazijn moet worden verplaatst. Het systeem stelt een mens in staat om te communiceren met een 'boodschappenrobot', die toezicht houdt op en instructies geeft aan een 'handlingrobot' die de taak uitvoert.
In deze situatie kan de mens communiceren door middel van gebaren met de boodschappenrobot, bijvoorbeeld een opgeheven hand met een gesloten vuist. De robot kan het gebaar herkennen met behulp van zijn ingebouwde camera en algoritmen voor het volgen van het skelet. Zodra de mens de handlingrobot heeft laten zien waar het pakket zich bevindt, geeft hij deze informatie door aan de handlingrobot.
Dit houdt in dat hij zich voor de handlingrobot positioneert en een specifieke vorm op de grond volgt. De oriëntatie van de vorm geeft de gewenste rijrichting aan, terwijl de tijd die nodig is om deze te traceren de afstand aangeeft. De onderzoekers testten de methode met behulp van een computersimulatie en met echte robots en menselijke vrijwilligers. De robots interpreteerden de gebaren respectievelijk 90% en 93,3% van de tijd correct, wat het potentieel van de techniek benadrukt.
Toepassing
De techniek kan nuttig zijn op plaatsen waar de dekking van het communicatienetwerk onvoldoende en intermitterend is. Dit kan het geval zijn bij zoek- en reddingsoperaties door robots in rampgebieden of voor robots die ruimtewandelingen maken. De methode is afhankelijk van robot-vision met een eenvoudige camera en is daarom compatibel met robots van verschillende groottes en configuraties en is schaalbaar.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: PxHere