之前的課程中介紹群體機器人相較于單體機器人有著功能更強大、設計及制造成本更低、效率更高和環境適應力更厲害等優點。如果仔細觀察,我們會發現到群體機器人的核心優勢就是「透過團隊合作,以低成本、高效率來達成任務」,目前已有許多研究群體機器人的實驗室或機構,皆圍繞著這個特點發展出一個個精彩的研究主題。
今天,我們將進一步來聊聊群體機器人適合做哪些類型的工作,和目前有哪些領域的應用讓研究人員感到興趣。
群體機器人適合哪些工作?
群體機器人有著團隊合作的特質,他們非常適合被應用在符合下述需求的場合:
1. 任務需要涵蓋大范圍
群體機器人非常適合工作范圍涵蓋大面積的項目使用。一群機器人散布在各自負責的范圍,監控整個區域的動態變化,例如:實時監控被有害物質污染的區域。
除了群體機器人之外,固定式的污染源感知器這類的裝置也可以達到監控的功能,然而,相較之下,群體機器人會比感知器更適合用來執行這一類的任務,因為每一個群體機器人的個體,都可以在各自負責的區域內動態巡邏,而不只是維持在固定的位置不動。換句話說,群體機器人可以用更少的裝置來達到實時區域監控的目的。
除了實時監控,群體機器人也可以用來搜尋和定位污染源頭,向目標區域移動并采取快速實時的反應。在緊急情況下,機器人甚至可以聚集在一起,形成一個類似補丁的功能,來暫時阻止因源頭所造成的影響,作為臨時解決方案。
2. 工作可能造成機器人故障
在某些任務中,任務執行過程或是完成后,機器人會受到損傷,甚至無法修復。因此,如果使用復雜且昂貴的機器人是非常不劃算的。這時,價格相對低廉的群體機器人則可以提供劃算的解決方案。群體機器人價格低廉的優點,讓機器人在執行任務的過程中,能夠承受部分個體遭受破壞的損失,而不至于付出太昂貴的代價。
這也讓機器人在執行任務時有了很大的自由度。這種不怕撞壞,勇往直前的勇氣,尤其適合被應用在作業執行過程中可能對工作人員可能造成傷害的工作。
3. 工作量需隨時調整
某些任務,可能需要隨著工作完成度,彈性地調整參與任務機器人的數量,來因應現場環境變化的狀況。群體機器人就具備了這樣的能力,他們能夠根據當前工作負載量,來調整參與任務的機器人數量,這樣的規劃既經濟又省時。
以油罐車翻覆發生漏油事故為例,在發生石油泄漏初期,可以先集中所有的機器人參與漏油源頭的防堵任務。隨著源頭漏油狀況緩解,系統可以逐步減少參與處理漏油源頭任務的機器人,將更多的資源投入污染清除工作;同時,也可以在不同污染程度的地區之間,調整投入任務機器人的比例,平衡各個區域清潔進度,以期待能夠最有效率的協力完成任務。
4. 需有備用救援系統
群體機器人系統的另外一個優勢,就是能夠規劃足夠的備用救援系統。因為能彈性地安排機器人數量,因此在系統規畫時,即可以加入備用支持系統,也就是多準備幾只備用的機器人加入團隊。使得整個機器人系統在執行任務時,即使因故損失了幾臺機器人,也不至于對系統的整體效能產生太大的影響,可以更確保任務得以順利可靠的完成。
群體機器人的應用情境
群體機器人的應用主要著重于兩個方向:一是怎么讓一群機器人合作執行任務,其二是怎么將他們應用在真實的世界中。由于群體器人擁有團隊合作的特性,他們非常適合應用在目標搜尋,合作搬運、協同維修和障礙物或污染物清除等領域。尤其是危險的場域(如:災后現場或戰場),或是人類無法到達的地方(如:深海或外層空間)。一起來看看一些應用情境:
1. 合力執行任務
在合力執行任務上,像是協力將物體搬運到指定的位置,過程中可能需要配合環境,自行編排隊伍和避開障礙物;或是一群機器人同時在一個區域內,收集所處位置相關的訊息,并繪制出區域地圖。有機器人研究單位提出了一種非常便宜、精巧,并能夠自主運作的微型體積機器人,可以用來檢測噴射渦輪機的葉片是否有破損而需要維修。
2. 災區搜救