Mobilne roboty w świecie rzeczywistym

Nr wniosku: 185713, nr raportu: 15618. Kierownik (z rap.): prof. dr hab. inż. Adam Borkowski
Mobilne roboty w świecie rzeczywistym
Roboty montujące samochody na hali fabrycznej, czy wspomagające chirurga na sali operacyjnej, od
dłuższego czasu stanowią element współczesnego czasu. Są to tak zwane roboty stacjonarne, czyli
urządzenia wykonujące swoje funkcje bez poruszania się w przestrzeni. Większe wyzwanie dla
badaczy stanowią autonomiczne lub zdalnie sterowane roboty mobilne. Muszą one nie tylko sprawnie
wykonywać powierzone zadania, ale i przemieszczać się w sposób bezkolizyjny w budynku, na
mieście, czy w terenie niezabudowanym. Ten dział robotyki rozwija się obecnie bardzo intensywnie,
tym bardziej, że wyniki badań w zakresie robotów mobilnych znajdują zastosowania w różnych
dziedzinach techniki. Przykładami są systemy wspomagające sterowanie samochodem, czy popularne
ostatnio bezpilotowe pojazdy latające (drony).
Dużym utrudnieniem we wprowadzaniu autonomicznego robota mobilnego do świata rzeczywistego
jest to, że świat ten cały czas się zmienia, a informacja o tych zmianach, jaka dociera do robota, jest
niepełna, niepewna, a czasami nawet sprzeczna. Robot rozpoznaje otoczenie a pomocą czujników, do
których należą współcześnie kamery wizyjne, laserowe skanery i ultradźwiękowe dalmierze. Każdy z
tych sensorów ma określony poziom błędu w pomiarach i może być zakłócany przez zmiany w
środowisku robota (np. przejazd z cienia na miejsce nasłonecznione lub zapalenie światła w pokoju).
Autonomia robota zależy w dużym stopniu od sprawności i poprawności podejmowania decyzji przez
układ sterujący tym robotem. Układy stosowane dotychczas były oparte na wnioskowaniu według
reguł logiki klasycznej. Logika ta jest dwuwartościowa: coś może być jedynie prawdziwe lub
fałszywe. Takie rozumowanie słabo przystaje do świata rzeczywistego. Na przykład, ze względu na
słabe oświetlenie robot może pomylić człowieka z innym robotem lub uznać zmianę koloru podłogi za
stopień uniemożliwiający przejazd.
W projekcie „Modelowanie współpracy agentów z wykorzystaniem logiki wielowartościowej i
równoległego przetwarzania informacji”, finansowanym przez NCN w latach 2013-2016, oparto
sterowanie robotami mobilnymi na logice czterowartościowej. Oprócz klasycznych wartości „prawda”
lub „fałsz”, występują w niech wartości „sprzeczne” i „nieznane”. Pozwoliło to nie tylko rozwiązywać
konflikty spowodowane sprzecznymi komunikatami sensorów czy robotów, lecz również w naturalny
sposób uwzględniać braki w aktualnym stanie wiedzy.
Zaproponowany w projekcie system sterowania grupą autonomicznych robotów mobilnych został
sprawdzony na dwóch scenariuszach, wziętych z praktyki. Scenariusz RESCUE dotyczy akcji
ratunkowej w budynku, który uległ awarii, zamachowi
terrorystycznemu lub katastrofie (pożar, wybuch gazu, etc.).
Grupa robotów ratowniczo-inspekcyjnych ma w jak
najkrótszym czasie zbadać stan budynku i wykryć
ewentualne ofiary. Scenariusz SECURITY opisuje
wtargnięcie intruza do budynku lub jego strefy strzeżonej.
Roboty wartownicze mają znaleźć intruza i uniemożliwić mu
ucieczkę. Testy systemu sterowania przeprowadzono
zarówno w trybie symulacyjnym, jak i na rzeczywistych
robotach. Na zdjęciu widać trzy roboty mobilne, które
wyruszają na misję ratunkową w budynku Wydziału Mechatroniki Politechniki Warszawskiej.
Wyniki uzyskane w projekcie wskazują wyraźnie na przewagę proponowanego sposobu zarządzania
grupami robotów mobilnych nad rozwiązaniami znanymi dotychczas. Stwarza to szansę na wdrożenie,
szczególnie w zakresie sterowania robotami inspekcyjno-interwencyjnymi, które stanowią polską
specjalność w zakresie robotyki mobilnej.