Loodusest inspireeritud robotid
Evolutsioon on miljonite aastate käigus arendanud välja täiuslikkuseni viimistletud mobiilseid ning autonoomseid lahendusi. Angerjas, kes ujub endast kiiluvett jätmata või nahkhiir, kes ultrahelisignaaliga putukaid jahivad on näited arengutasemest, milleni inimese poolt loodud tehissüsteemid veel jõudnud ei ole.
Paljusid tehnilised uuendused on otseselt inspireeritud loodusest. Bioonika on tehnika haru, mis rakendab loodusest leiduvad võimalusi tehniliste probleemide lahendamiseks. Biomimeetilised ehk bioloogiast inspireeritud robotid on robotid, mis püüavad jäljendada mõnda loodusest pärit liikumisviisi, käitumispõhimõtet või organiseerumisprintsiipi. Peale uute tehniliste lahenduste väljatöötamise annab selline lähenemisviis ka võimaluse looduslike nähtuste paremaks seletamiseks ning mõistmiseks.
Käesoleva projekti eesmärk on ehitada refleksiivsete minirobotite koloonia ning jäljendada selle abil iseorganiseerumise põhimõtet. Refleksiivsed robotid jäljendavad mõnda loomadel esinevat lihtsat refleksi, s.t. etteprogrammeeritud käitumismustrit. Näiteks vastata ühesugusele välisärritusele alati sama tegevusega. Üks võimalikke tehniliselt lihtsast näitest oleks lahendus, kus infrapunaanduri abil detekteeritakse lähedal asuvaid takistusi, mille peale pöörab taoline robot alati takistusele vastassuunas. Käitumispõhiste robotite teooria, mida on arendatud üle 10 aasta, tõestab, et primitiivseid käitumisi (reflekse) omavahel kombineerides on võimalik saavutada keerulisi käitumismustreid, mis jätavad mingil määral mulje intelligentsest käitumisest. Selle hüpoteesi kohaselt on intelligentne käitumine saavutatav lihtsate primitiivsete sensomotoorsete paaride omavahelisel ühendamisel. Näiteks kui takistuste vältimise refleks ühendada toidu poole liikumise refleksiga, saab keerulisema käitumismustri, mis jätab mulje eesmärgi poole liikuvast ja sealjuures kokkupõrkeid vältivast arukast olendist.
Mitme roboti (robotite koloonia) ehitamine annab võimaluse jäljendada ka teiste robotitega seotud reflekse ning näidata sotsiaalse käitumise ning süsteemide iseorganiseerumise põhimõtteid.
Projekt
Selleks projektiks on teaduskeskus AHHAA tellimus 50 liikmelise robotifarmi ehitamiseks. AHHAA-l on selge eesmärk, mida tahetakse selle näitusega saavutada. Näituse nimi on „Idee kunst” ning näitus toimub EAS poolt toetatud Innovatsiooniteadlikkuse tõstmise programmi raames. Projekti sihtrühmaks on eelkõige väga noored inimesed (õpilased). See eeldab hoolega kujundatud sõnumit, samas tagades tulevikutegude kaudu maksimaalse efekti ühiskonna arengule. Noorte ideedele saavad tuge pakkuda õpetajad. Ühtlasi suunatakse projekt Eesti laiale avalikkusele. Kõrgkooli sisseastujate erialavalikud näitavad, et vahendamistegevus tundub praegu klassikalise teena sotsiaalse heaoluni. Käesolev projekt soovib suunata hoiakuid loomingulise eneseteostuse suunas reaalteadustes. AHHAA on seisukohal, et õpilaste loomulikku leidlikkust saab ja tuleb edendada. Osalemist ja “ahhaa“ - efekti võimendavad suhtlemisvõtted kujundavad positiivseid hoiakuid, innustades omaalgatusele.
Koloonia hõlmaks 25-50 minirobotit, millel oleks rakendatud refleksiivse käitumise põhimõtteid. Robotid programmeeritakse vältima kokkupõrkeid takistustega (teised robotid ning platsil olevad objektid). Tulemuseks on koloonia, mis säilitab privaatset kaugust teistest robotitest, kuid samas mängivad omavahel huvitavaid mänge ning demonstreerivad ka mänge, mis hõlmavad kogu robotikarja.
Selliseid bioloogiast inspireeritud iseorganiseerumispõhimõtteid kaustatakse laialdaselt, selleks et modelleerida bioloogiliste süsteemide käitumist ja arenemist ning luua koopereeruvaid robotmeeskondi. Näiteks baseerub enamus robotite jalgpalli maailmameistrivõistluste RoboCup robotitiime just käitumispõhiste robotite teoorial. Samuti töötavad paljud uurimisgrupid selliste robotmeeskondade väljaarendamisel, mida saaks tulevikus kasutada demineerimisel, päästetöödel, planetaarsetel missioonidel või sõjaolukorras.