Forskare har utvecklat ett automatiserat sätt att utveckla skräddarsydd utrustning som påskyndar robotens arbete. Ett system som heter robotomorfa beräkningar, tar hänsyn till robotens fysiska struktur och erbjuder en optimerad hårdvaruarkitektur.
Moderna robotar kan röra sig snabbt. "Motorerna är snabba och kraftfulla", säger Sabrina Neumann, en ledande forskare vid Massachusetts Institute of Technology. Men i komplexa situationer, som när de interagerar med människor, är robotar ofta långsamma. "Hängande är vad som händer i en robots huvud. Att uppfatta stimuli och beräkna ett svar kräver "mycket beräkning", vilket begränsar reaktionstiden, tillägger hon.
Neumann hittade ett sätt att hantera denna diskrepans mellan robotens "sinne" och kropp. Denna metod, som kallas robotomorphic computing, använder robotens fysiska design och avsedda applikationer för att skapa ett specialiserat datorchip som minimerar robotens svarstid.
Enligt Neuman finns det tre huvudstadier i en robots arbete. Den första är perception, vilket innebär att man samlar in data med hjälp av sensorer eller kameror. Det andra är reflektion och lokalisering: "Baserat på vad de har sett måste de bygga en karta över världen runt dem och sedan lokalisera sig på den kartan", säger Neumann. Det tredje steget är planering och kontroll av rörelse, med andra ord att bygga en handlingsplan.
Dessa steg kan kräva tid och enorm datorkraft. "För att robotar ska kunna användas i fält och fungera säkert i dynamiska miljöer runt människor måste de kunna tänka och reagera väldigt snabbt", säger Brian Plancher, medförfattare till studien.
Neumann tillägger att forskare studerar bättre algoritmer, men hon menar att mjukvaruförbättringar ensamma inte är svaret. "Vad som är relativt nytt här är idén att du också kan lära dig mer avancerad hårdvara." Detta innebär att man går utöver standardprocessorkretsen som inkluderar robotens hjärna, med hjälp av hårdvaruacceleration. Hårdvaruacceleration hänvisar till användningen av en specialiserad hårdvaruenhet för att utföra vissa datoruppgifter mer effektivt.
Plancher ser ett brett utbud av applikationer för robotomorf beräkning. "Helst sett kan vi så småningom tillverka ett individuellt rörelseplaneringschip för varje robot som gör att de snabbt kan beräkna säkra och effektiva rörelsekombinationer", säger han. "Jag skulle inte bli förvånad om varje robot om 20 år har några specialiserade datorchips, och det här kan vara ett av dem." Neumann tillägger att robomorphic computing kan befria människor från risker i en mängd olika miljöer, som att ta hand om patienter med covid-19 eller manipulera tunga föremål.
Läs också: