Algorytm pomaga robotom bezpiecznie spadać

Na wielkich zawodach robotyki, które odbyły się w czerwcu, kilka wielomilionowych robotów zmagało się z wykonywaniem nawet prostych zadań, takich jak wchodzenie po schodach; niektórzy nawet przewrócili się z czymś, co wydawało się nienaganny komiks czas . Jednak kilka z tych zabawnych sztuczek spowodowało katastrofalne uszkodzenia instrumentów, silników i innych komponentów robotów.

Robot Atlas obsługiwany przez zespół z Institute for Human & Machine Cognition przewraca się podczas DARPA Robotics Challenge.

Na szczęście dla takich robotów klutze naukowcy badają sposoby na umożliwienie robotom upadków z większą gracją i bezpieczeństwem. Praca stanie się ważna, ponieważ roboty są używane w bardziej złożonych środowiskach, a inżynierowie eksperymentują z maszynami poruszającymi się na nogach, a nie na kołach.

Naukowcy z Georgia Tech zainspirowali się sposobem, w jaki ludzie łagodzą upadek, wystawiając rękę lub nogę podczas schodzenia. Kiedy upadasz, próbujesz rozproszyć energię, mówi Karen Liu , profesor informatyki w Georgia Tech, która wykonywała pracę ze swoją ówczesną studentką Sehoon Ha, która obecnie pracuje w Disney Research Pittsburgh. I za każdym razem, gdy stykasz się z ziemią, część tej energii jest rozpraszana.

Liu i Ha opracowali algorytm, który pozwala niezrównoważonemu robotowi wymyślić, jak wykrzywić swoje ciało, aby uderzać o ziemię z mniejszą siłą. Algorytm oblicza, jak stworzyć liczbę punktów styku z podłożem w celu rozproszenia pędu upadku.

Na konferencji w Niemczech w zeszłym miesiącu para Georgia Tech opisała testowanie algorytmu za pomocą małego humanoidalnego robota o nazwie BioloidGP oraz w symulacjach dużego humanoida zwanego Atlas . Ten ostatni został opracowany przez firmę o nazwie Boston Dynamics , która specjalizuje się w tworzeniu zaawansowanych maszyn na nogach i jest obecnie własnością Google. Kilka zespołów biorących udział w czerwcowym wydarzeniu korzystało z robotów Atlas. Na imprezie, zwanej Robotyka DARPA Challenge , zdalnie sterowane roboty ścigały się, aby wykonać szereg zadań, w tym prowadzić wózek golfowy, otwierać szereg drzwi i obsługiwać wiertarkę.

Wydarzenie DARPA miało na celu przede wszystkim symulację problemów, z jakimi robot mógłby się zetknąć, asystując w zniszczonej elektrowni jądrowej, ale uwypukliło również pozostałe wyzwania dla robotów, które chcą pracować w niemal każdym normalnym środowisku ludzkim (patrz Dlaczego roboty — i ludzie — walczą z wyzwaniem DARPA).

Matt DeDonato , który kierował zespołem z Worchester Polytechnic Institute na imprezie DARPA, mówi, że większość uczestników była bardziej skoncentrowana na utrzymaniu się w pozycji pionowej niż na wypracowywaniu lepszych sposobów na upadek, zwłaszcza że każdy upadek wiązał się z dużą karą czasową. Aby zminimalizować uszkodzenia, robot Atlas obsługiwany przez jego zespół, we współpracy z naukowcami z CMU, wyłączał swoje siłowniki i zwiotczał, gdy wykrył upadek. Ale DeDonato, którego zespołowi udało się utrzymać robota w pozycji pionowej przez cały czas trwania imprezy DARPA, mówi, że obszar ten musi zostać zbadany, ponieważ coraz więcej robotów staje się skomercjalizowanych. Czasem na pewno się przewrócisz, mówi.

Marc Raibert, założyciel Boston Dynamics, obecnie będącej częścią Google i pionier robotyki z nogami, mówi, że jego zespół zaczął zastanawiać się, jak chronić spadającego robota, podczas opracowywania czteronożnej maszyny o nazwie BigDog. Pierwszym pomysłem było chwycenie kończyn po wykryciu upadku. To spowodowało, że kończyny działały jak długie dźwignie, które przykładają duże siły do ​​stawów, gdy kończyny uderzają o ziemię, mówi. Właściwie złamaliśmy kilka nóg robotowi, więc przeprogramowaliśmy BigDoga, aby rozluźniał jego stawy podczas upadku. Wszystkie roboty, które teraz budujemy, robią coś takiego, gdy wykryją, że straciły równowagę.

Lui mówi, że jej grupa jest również zainteresowana opracowywaniem sposobów na roboty, aby uniknąć krzywdzenia ludzi, jeśli się przewrócą. Może to wiązać się z balansowaniem w taki sposób, że upadek na osobę był mniej prawdopodobny, mówi.

Opracowane dotychczas podejście jest jednak ograniczone przez możliwości wykrywania i moc obliczeniową większości robotów. Do swoich eksperymentów zespół Georgia Tech wykorzystał akcelerometr w głowie fizycznego robota oraz zewnętrzne kamery rejestrujące ruch. Liu zauważa, że ​​złożoność obliczania najlepszego sposobu upadku wyjaśnia, dlaczego tak wiele zwierząt, w tym ludzi, ma układ nerwowy, który reaguje automatycznie.

Dlatego mamy refleks, mówi Liu. Myślimy o zbudowaniu czegoś w rodzaju systemu nerwowego dla robotów.

ukryć