এমআইটি ইঞ্জিনিয়াররা একটি বায়বীয় মাইক্রোরোবট ডিজাইন করেছেন যা একটি বাম্বলির মতো দ্রুত উড়তে পারে

ভবিষ্যতে, বিধ্বংসী ভূমিকম্পের পর ধ্বংসাবশেষের নিচে আটকে পড়া জীবিতদের সন্ধানে সহায়তার জন্য ছোট উড়ন্ত রোবট মোতায়েন করা যেতে পারে। আসল পোকামাকড়ের মতো, এই রোবটগুলি আঁটসাঁট জায়গার মধ্য দিয়ে যেতে পারে যেখানে বড় রোবটগুলি পারে না, পাশাপাশি স্থির বাধা এবং ধ্বংসাবশেষের টুকরোগুলি এড়াতে পারে।

এখনও অবধি, বায়বীয় মাইক্রোরোবটগুলি কেবল মসৃণ পথ ধরে ধীরে ধীরে উড়তে সক্ষম হয়েছে, আসল পোকামাকড়ের দ্রুত, চটপটে উড়ান থেকে অনেক দূরে – এখন পর্যন্ত।

এমআইটি গবেষকরা বায়বীয় মাইক্রোরোবটগুলি প্রদর্শন করেছেন যা তাদের জৈবিক সমকক্ষের সাথে তুলনীয় গতি এবং তত্পরতার সাথে উড়তে পারে। একটি সহযোগী দল রোবোটিক বাগের জন্য একটি নতুন এআই-ভিত্তিক কন্ট্রোলার ডিজাইন করেছে, এটিকে জিমন্যাস্টিক ফ্লাইট পাথগুলি অনুসরণ করতে সক্ষম করে, যেমন পরপর বডি ফ্লিপ চালানো।

কম্পিউটেশনাল দক্ষতার সাথে উচ্চ পারফরম্যান্সের সমন্বয়ে একটি দুই-অংশের কন্ট্রোল স্কিম সহ, গবেষকদের সেরা পূর্ববর্তী প্রদর্শনের তুলনায় রোবটের গতি এবং ত্বরণ যথাক্রমে 450 শতাংশ এবং 250 শতাংশ বৃদ্ধি পেয়েছে।

দ্রুতগতির রোবটটি 11 সেকেন্ডের মধ্যে পরপর 10টি সামরসাল্ট সম্পূর্ণ করার জন্য যথেষ্ট চটপটে ছিল, এমনকি যখন বাতাসের ব্যাঘাত এটিকে বিচ্ছিন্ন করার হুমকি দিয়েছিল।

“আমরা এই রোবটগুলিকে এমন পরিস্থিতিতে ব্যবহার করতে সক্ষম হতে চাই যেখানে আরও প্রচলিত কোয়াড কপ্টার রোবট উড়তে সমস্যা হবে, কিন্তু পোকামাকড় নেভিগেট করতে পারে৷ এখন, আমাদের বায়োইনস্পায়েড কন্ট্রোল ফ্রেমওয়ার্কের সাথে, আমাদের রোবটের ফ্লাইট কর্মক্ষমতা গতি, ত্বরণ এবং পিচিং অ্যাঙ্গেলের দিক থেকে কীটপতঙ্গের সাথে তুলনীয়,” বলেছেন কেভিন চেন এবং ইলেকট্রিক বিভাগের প্রকৌশলী হিসাবে। কম্পিউটার সায়েন্স (EECS), ইলেকট্রনিক্সের রিসার্চ ল্যাবরেটরির মধ্যে সফট এবং মাইক্রো রোবোটিক্স ল্যাবরেটরির প্রধান। “এটি ভবিষ্যতের লক্ষ্যের দিকে একটি খুব উত্তেজনাপূর্ণ পদক্ষেপ।” (RLE), এবং রোবটের একটি কাগজের সহ-সিনিয়র লেখক।

পেপারে চেনের সাথে যুক্ত হয়েছেন সহ-প্রধান লেখক Yi-Hsuan Hsiao, একজন EECS MIT গ্রাজুয়েট ছাত্র; Andrea Tagliabue PhD ’24; এবং ওয়েন ম্যাটেসন, অ্যারোনটিক্স অ্যান্ড অ্যাস্ট্রোনটিক্স বিভাগের স্নাতক ছাত্র (অ্যারোঅ্যাস্ট্রো); পাশাপাশি EECS স্নাতক ছাত্র সুহান কিম; টং ঝাও মেং ’23; এবং সহ-সিনিয়র লেখক জোনাথন পি. হাউ, ফোর্ড প্রফেসর অফ ইঞ্জিনিয়ারিং অফ অ্যারোনটিক্স অ্যান্ড অ্যাস্ট্রোনটিক্স এবং ইনফরমেশন অ্যান্ড ডিসিশন সিস্টেমস (LIDS) ল্যাবরেটরির একজন প্রধান তদন্তকারী৷ গবেষণায় আজ বেরিয়ে এসেছে বিজ্ঞানের অগ্রগতি.

একটি এআই কন্ট্রোলার

চেনের গ্রুপ পাঁচ বছরেরও বেশি সময় ধরে রোবোটিক পোকা তৈরি করছে।

তারা সম্প্রতি তাদের ক্ষুদ্র রোবটের আরও টেকসই সংস্করণ তৈরি করেছে, একটি মাইক্রোক্যাসেট-আকারের ডিভাইস যার ওজন একটি পেপারক্লিপের চেয়ে কম। নতুন সংস্করণে বৃহত্তর, ফ্ল্যাপিং উইংস ব্যবহার করা হয়েছে যা আরও চটপটে চলাচল করতে সক্ষম। এগুলি স্কুইশি কৃত্রিম পেশীগুলির একটি সেট দ্বারা চালিত হয় যা অত্যন্ত উচ্চ গতিতে ডানা ঝাপটায়।

কিন্তু নিয়ন্ত্রক – রোবটের “মস্তিষ্ক” যেটি তার অবস্থান নির্ধারণ করে এবং এটিকে বলে যে কোথায় উড়তে হবে – এটি একটি মানুষের হাতে তৈরি করা হয়েছিল, যা রোবটের কর্মক্ষমতা সীমিত করে।

রোবটটিকে সত্যিকারের কীটপতঙ্গের মতো দ্রুত এবং আক্রমণাত্মকভাবে উড়তে, এটির আরও শক্তিশালী নিয়ামক প্রয়োজন যা অনিশ্চয়তাকে বিবেচনায় নিতে পারে এবং দ্রুত জটিল অপ্টিমাইজেশানগুলি কার্যকর করতে পারে।

এই ধরনের একটি নিয়ামক রিয়েল টাইমে স্থাপন করার জন্য খুব গণনামূলকভাবে নিবিড় হবে, বিশেষ করে হালকা ওজনের রোবটের জটিল বায়ুগতিবিদ্যার সাথে।

এই চ্যালেঞ্জ কাটিয়ে ওঠার জন্য, চেনের গ্রুপ হাউ’স টিমের সাথে যোগ দেয় এবং একসাথে, তারা একটি দ্বি-পর্যায়ের, এআই-চালিত কন্ট্রোল স্কিম ডিজাইন করেছে যা জটিল, দ্রুত কৌশলগুলির জন্য প্রয়োজনীয় দৃঢ়তা এবং রিয়েল-টাইম স্থাপনার জন্য প্রয়োজনীয় গণনাগত দক্ষতা প্রদান করে।

“হার্ডওয়্যারের অগ্রগতি কন্ট্রোলারকে এগিয়ে নিয়ে গেছে, তাই সফ্টওয়্যারের দিকে আমরা আরও কিছু করতে পারি, কিন্তু একই সময়ে, কন্ট্রোলারের বিকাশের সাথে সাথে, তারা হার্ডওয়্যারের সাথে আরও অনেক কিছু করতে পারে৷ কেভিনের দল নতুন ক্ষমতা প্রদর্শন করার সাথে সাথে আমরা দেখিয়েছি যে আমরা সেগুলি ব্যবহার করতে পারি,” বলেন কিভাবে৷

প্রথম ধাপের জন্য, দলটি তৈরি করেছে যা একটি মডেল-ভবিষ্যদ্বাণীমূলক নিয়ামক হিসাবে পরিচিত। এই ধরনের শক্তিশালী নিয়ামক একটি গতিশীল, গাণিতিক মডেল ব্যবহার করে রোবটের আচরণের পূর্বাভাস দেয় এবং নিরাপদে ট্র্যাজেক্টোরি অনুসরণ করার জন্য সর্বোত্তম সিরিজের কর্মের পরিকল্পনা করে।

গণনামূলকভাবে নিবিড় হলেও, এটি অ্যারোবেটিক্স, তীক্ষ্ণ বাঁক এবং আক্রমনাত্মক শরীরের কাত হওয়ার মতো চ্যালেঞ্জিং কৌশলগুলির পরিকল্পনা করতে পারে। এই উচ্চ-পারফরম্যান্স প্ল্যানারটি রোবট প্রয়োগ করতে পারে এমন শক্তি এবং টর্কের সীমাবদ্ধতা বিবেচনা করার জন্যও ডিজাইন করা হয়েছে, যা সংঘর্ষ এড়াতে প্রয়োজনীয়।

উদাহরণস্বরূপ, একটি সারিতে বেশ কয়েকটি ফ্লিপ করার জন্য, রোবটটিকে এমনভাবে ধীর করতে হবে যাতে তার প্রাথমিক অবস্থানগুলি আবার ফ্লিপের জন্য ঠিক থাকে।

“যদি ছোট ত্রুটি আসে, এবং আপনি সেই ছোট ত্রুটির সাথে 10 বার ফ্লিপ করার চেষ্টা করেন, তাহলে রোবটটি বিধ্বস্ত হবে। আমাদের শক্তিশালী ফ্লাইট নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন,” হাউ বলে।

তারা সিমুলেশন লার্নিং নামক একটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে রিয়েল-টাইমে রোবটকে নিয়ন্ত্রণ করার জন্য একটি গভীর-শিক্ষার মডেলের উপর ভিত্তি করে একটি “নীতি” প্রশিক্ষণ দিতে এই বিশেষজ্ঞ পরিকল্পনাকারীকে ব্যবহার করে। নীতি হল রোবটের সিদ্ধান্ত নেওয়ার ইঞ্জিন, যা রোবটকে কোথায় এবং কীভাবে উড়তে হবে তা বলে।

মূলত, সিমুলেশন-লার্নিং প্রক্রিয়া শক্তিশালী কন্ট্রোলারকে একটি গণনাগতভাবে দক্ষ এআই মডেলে সংকুচিত করে যা অনেক দ্রুত চলতে পারে।

চাবিকাঠি ছিল পর্যাপ্ত প্রশিক্ষণের ডেটা তৈরি করার একটি স্মার্ট উপায় যা আপত্তিকর কৌশলের জন্য প্রয়োজনীয় সমস্ত কিছু নীতিকে শিখিয়ে দেবে।

“দৃঢ় প্রশিক্ষণ পদ্ধতি এই প্রযুক্তির গোপন,” কিভাবে ব্যাখ্যা করে।

এআই-চালিত নীতি বাস্তব সময়ে রোবটের অবস্থান নেয় এবং ইনপুট এবং আউটপুট নিয়ন্ত্রণ কমান্ড যেমন থ্রাস্ট ফোর্স এবং টর্ক।

পোকার মত কর্মক্ষমতা

তাদের পরীক্ষা-নিরীক্ষায়, এই দুই-পদক্ষেপ পদ্ধতির মাধ্যমে কীটপতঙ্গ-স্কেল রোবটকে 447 শতাংশ দ্রুত উড়তে সক্ষম করে যখন ত্বরণে 255 শতাংশ বৃদ্ধি প্রদর্শন করে। রোবটটি 11 সেকেন্ডে 10টি সমরসাল্ট সম্পূর্ণ করতে সক্ষম হয়েছিল এবং ছোট রোবটটি তার পরিকল্পিত গতিপথ থেকে 4 বা 5 সেন্টিমিটারের বেশি বিচ্যুত হয়নি।

“এই কাজটি দেখায় যে নরম এবং মাইক্রোরোবট, যা ঐতিহ্যগতভাবে গতিতে সীমিত, এখন উন্নত নিয়ন্ত্রণ অ্যালগরিদমের সুবিধা নিতে পারে প্রাকৃতিক পোকামাকড় এবং বৃহত্তর রোবটের কাছাকাছি তত্পরতা অর্জন করতে, মাল্টিমডাল লোকোমোশনের জন্য নতুন সুযোগ উন্মোচন করে,” বলেছেন Hsiao৷

গবেষকরা স্যাকেড নড়াচড়াও দেখাতে সক্ষম হয়েছিলেন, যখন পোকামাকড় খুব আক্রমনাত্মকভাবে পিচ করে, দ্রুত একটি নির্দিষ্ট অবস্থানে উড়ে যায় এবং তারপর থামার জন্য অন্য উপায়ে পিচ করে। এই দ্রুত ত্বরণ এবং হ্রাস কীটপতঙ্গকে নিজেদের স্থানীয়করণ করতে এবং পরিষ্কারভাবে দেখতে সাহায্য করে।

“এই বায়ো-মিমিকিং ফ্লাইট আচরণ ভবিষ্যতে আমাদের সাহায্য করতে পারে যখন আমরা রোবটে ক্যামেরা এবং সেন্সর লাগাতে শুরু করি,” চেন বলেছেন।

সেন্সর এবং ক্যামেরা যুক্ত করা যাতে মাইক্রোরোবটগুলি জটিল মোশন ক্যাপচার সিস্টেমের সাথে আবদ্ধ না হয়ে বাইরে উড়তে পারে ভবিষ্যতের কাজের একটি প্রধান ক্ষেত্র।

গবেষকরা আরও অধ্যয়ন করতে চান যে কীভাবে অনবোর্ড সেন্সরগুলি রোবটকে একে অপরের সাথে সংঘর্ষ এড়াতে বা নেভিগেশন সমন্বয় করতে সহায়তা করতে পারে।

“মাইক্রো-রোবোটিক্স সম্প্রদায়ের জন্য, আমি আশা করি এই কাগজটি একটি দৃষ্টান্ত পরিবর্তনের ইঙ্গিত দেবে যে আমরা একটি নতুন নিয়ন্ত্রণ স্থাপত্য বিকাশ করতে পারি যা একই সাথে উচ্চ-কর্মক্ষমতা এবং দক্ষ,” বলেছেন চেন৷

“এই কাজটি বিশেষভাবে চিত্তাকর্ষক কারণ এই রোবটগুলি এখনও সঠিক ফ্লিপ এবং তীক্ষ্ণ বাঁক সঞ্চালন করে যদিও ছোট আকারের উত্পাদনে তুলনামূলকভাবে বড় উত্পাদন সহনশীলতা, প্রতি সেকেন্ডে 1 মিটারের বেশি বাতাসের দমকা এবং এমনকি বড় অনিশ্চয়তা যা রোবটটির চারপাশে পাওয়ার টিথার মোড়ানো থেকে আসে,” বারবার সঞ্চালন করার সময় সারাহব্রেটার বলেছে। কার্নেগি মেলন ইউনিভার্সিটিতে ইঞ্জিনিয়ারিং, যিনি কাজের সাথে জড়িত ছিলেন না।

“যদিও কন্ট্রোলার বর্তমানে রোবটের পরিবর্তে একটি বাহ্যিক কম্পিউটারে চলে, লেখকরা দেখান যে অনুরূপ, কিন্তু কম সুনির্দিষ্ট, নিয়ন্ত্রণ নীতিগুলি পোকামাকড়-স্কেল রোবটগুলিতে উপলব্ধ আরও সীমিত গণনার মাধ্যমেও সম্ভব হতে পারে। এটি উত্তেজনাপূর্ণ কারণ এটি ভবিষ্যতের পোকা-মাপের রোবটগুলির দিকে নির্দেশ করে যার তত্পরতা তাদের জীববৈজ্ঞানিক অংশের কাছাকাছি।

এই গবেষণাটি আংশিকভাবে ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশন (এনএসএফ), নৌ গবেষণা অফিস, বৈজ্ঞানিক গবেষণার এয়ার ফোর্স অফিস, ম্যাথওয়ার্কস এবং জাখার্টচেঙ্কো ফেলোশিপ দ্বারা অর্থায়ন করা হয়।