Jalankulkijarobotti oppii juoksemaan, kulkee 5 kilometriä

Oregonin osavaltion yliopistossa kehitetty ja OSU:n spinoff-yritys Agility Roboticsin valmistama jalankulkijarobotti on ensimmäinen, joka on kulkenut 5 kilometriä. Cassie-robotti, kuten sitä kutsutaan, kulki reitin hieman yli 53 minuutissa.

Cassie kehitettiin robottiikan professori Jonathan Hurstin ja hänen kollegoidensa toimesta 16 kuukauden, 1 miljoonan dollarin avustuksen turvin Yhdysvaltain puolustusministeriön Advanced Research Projects Agency -organisaatiolta.

Cassien kehitys

Vuonna 2017 esiteltiin Cassie, jota on kehitetty OSU:n opiskelijoiden toimesta Kansallisen tiedesäätiön rahoituksella, ja he ovat tutkineet uusia koneoppimisen mahdollisuuksia. Se on ensimmäinen jalankulkijarobotti, joka käyttää koneoppimista juoksuasennon säätelyyn ulkoisessa maastossa, ja se voi toimia ilman johtoa ja yhdellä akkulaturilla.

Hurst perusti Agilityn vuonna 2017.

“Dynamic Robotics Laboratory -opiskelijat OSU:n insinööritieteellisessä tiedekunnassa yhdistivät biomekaniikan ja olemassa olevien robotti ohjauslähestymistapojen asiantuntemusta uusien koneoppimisen työkalujen kanssa”, sanoi Hurst. “Tämänkaltaisen holistisen lähestymistavan ansiosta voidaan saavuttaa eläinten kaltaisia suorituskykyjä. Se on äärettömän jännittävää.”

Robottien kyky

Cassien polvet voivat taipua, ja robotti on opettanut itsensä juoksemaan syvän vahvistusoppimisalgoritmin avulla. Yksi vaikuttavimmista kehityksistä on, että Cassie pystyi ylläpitämään tasapainoaan vaihtaessaan asentoa tai liikkuessaan, osoittaen kykynsä dynaamiseen tasapainoon. Robotti myös oppi tekemään äärettömän hienovaraisia säätelyjä, jotta se voisi ylläpitää pystyasentoa liikkuessaan.

Jeremy Dao on tohtorikoulutettava Dynamics Robotics Laboratoryssa.

”Cassie on erittäin tehokas robotti, koska se on suunniteltu ja rakennettu siten, ja me pystyimme todella saavuttamaan laitteiston rajoitukset ja näyttämään, mitä se voi tehdä”, sanoi Dao.

Yesh Godse, alempi korkeakoulutettava laboratoriossa, osallistui myös työhön.

”Syvä vahvistusoppiminen on voimakas menetelmä tekoälyssä, joka mahdollistaa taitoja, kuten juokseminen, hyppääminen ja portaiden ylittäminen”, sanoi Godse.

Hurstin mukaan jalankulkijarobotit tulevat lopulta olemaan yhtä yleisiä kuin autot. Ne myös vaikuttavat suuresti yhteiskuntaan, mutta niiden kehitys on viivästynyt jalankulun tieteen ymmärtämisen puutteen vuoksi. Uusi tutkimus, kuten tämä, kuitenkin edistää alaa eteenpäin.

Praktiset sovellukset

Ensimmäinen robotti, joka toisti ihmisen kävelyrytmin dynamiikkaa, oli ATRIAS, joka kehitettiin Dynamic Robotics Laboratoryssa. ATRIAS:ia seurasi Cassie ja Agilityn humanoidirobotti Digit.

”Ei ole kovin kaukana tulevaisuutta, jolloin jokainen näkee ja vuorovaikuttaa roboteilla monissa paikoissa arjessaan, robotteja, jotka työskentelevät rinnakkain ja parantavat elämänlaatua”, sanoi Hurst.

Hurst sanoo myös, että nämä jalankulkijarobotit tulevat lopulta olemaan tarpeeksi älykkäitä ja turvallisia auttamaan yksilöitä omassa kodissaan.

Cassien 53 minuutin, 5 kilometrin juoksu seurasi kahta kaatamista. Ensimmäinen johtui ylikuumenemisesta, ja toinen siitä, että robotti joutui suorittamaan käännöksen liian suurella nopeudella.

Muita edistymisiä Cassiessa ovat mm. kyky kulkea ylös ja alas portaita.

Tutkimusartikkeli esiteltiin Robotics: Science and Systems -konferenssissa, joka järjestettiin 12.-16. heinäkuuta.