रोबोग्रामर सिस्टम रोबोट डिजाइन को स्वचालित और अनुकूलित करता है

रोबोट का आकार यह निर्धारित करता है कि यह किस प्रकार के कार्य कर सकता है और किस प्रकार के वातावरण में काम कर सकता है। वर्तमान तकनीकी सीमाओं के साथ, हर आकार का निर्माण और परीक्षण करना संभव नहीं है, लेकिन एमआईटी के शोधकर्ताओं द्वारा विकसित एक नया सिस्टम इन कई आकारों को सिम्युलेट करने की अनुमति देता है। सिम्युलेशन के बाद, समूह से सर्वश्रेष्ठ का चयन किया जा सकता है।

नया सिस्टम रोबोग्रामर कहलाता है, और पहला कदम यह जानकारी देना है कि किस प्रकार के रोबोट भाग उपलब्ध हैं, जैसे कि पहिये और जोड़। आप तब यह इंगित करते हैं कि रोबोट किस प्रकार के इलाके में काम करेगा, लेकिन यह लगभग है। रोबोग्रामर तब एक अनुकूलित संरचना और नियंत्रण कार्यक्रम उत्पन्न करता है।

रोबोट डिजाइन के क्षेत्र में प्रगति

नया सिस्टम एक उन्नत क्षेत्र में एक बड़ा कदम है जो अभी भी मुख्य रूप से मैनुअल है।

अल्लान झाओ शोध के प्रमुख लेखक हैं और एमआईटी कंप्यूटर साइंस और आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस लेबोरेटरी (सीएसएआईएल) में पीएचडी छात्र हैं।

“रोबोट डिजाइन अभी भी एक बहुत ही मैनुअल प्रक्रिया है,” झाओ कहते हैं। रोबोग्रामर सिस्टम “नए, अधिक आविष्कारशील रोबोट डिजाइनों के साथ आने का एक तरीका है जो संभावित रूप से अधिक प्रभावी हो सकते हैं।”

शोध इस महीने एसआईजीआरएएफ एशिया सम्मेलन में प्रस्तुत किया जाने वाला है।

झाओ के अनुसार, रोबोट विभिन्न कार्यों के लिए बनाए जाते हैं लेकिन “वे सभी अपने समग्र आकार और डिजाइन में बहुत समान होते हैं। जब आप विभिन्न इलाकों पर पार करने वाले रोबोट का निर्माण करने के बारे में सोचते हैं, तो आप तुरंत एक क्वाड्रुपेड पर कूद जाते हैं। हम सोच रहे थे कि क्या यह वास्तव में सबसे अच्छा डिजाइन है।”

टीम ने सोचा कि एक नया और अधिक नवाचारी डिजाइन बेहतर परिणाम दे सकता है और कार्यक्षमता में सुधार कर सकता है, जिसके लिए उन्होंने कार्यों के लिए एक कंप्यूटर मॉडल बनाया। सिस्टम पूर्व के सम्मेलन से प्रभावित नहीं था और कुछ नियम लागू किए गए थे।

झाओ लिखते हैं कि संभावित रोबोट आकारों का संग्रह “मुख्य रूप से अर्थहीन डिजाइनों से बना है। यदि आप केवल भागों को मनमाने तरीके से जोड़ सकते हैं, तो आपको एक जुंबल मिलता है।”

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ग्राफ ग्रामर

टीम ने एक “ग्राफ ग्रामर” विकसित करने का लक्ष्य रखा, जो रोबोट के घटकों को कैसे व्यवस्थित किया जा सकता है, इसे प्रतिबंधित करता है। यह सिर्फ इतना है कि प्रत्येक कंप्यूटर-जनित डिजाइन एक बुनियादी स्तर पर काम करता है, जोड़ों के बजाय पैर खंडों को एक दूसरे के साथ जोड़ने में असमर्थता जैसे प्रतिबंधों के साथ।

झाओ को ग्राफ ग्रामर के नियमों को डिजाइन करते समय जीवों से प्रेरणा मिली, विशेष रूप से आर्थ्रोपॉड्स से।

आर्थ्रोपॉड्स “एक केंद्रीय शरीर के साथ विशिष्ट होते हैं जिसमें खंडों की एक परिवर्तनीय संख्या होती है। कुछ खंडों में पैर जुड़े हो सकते हैं,” झाओ कहते हैं। “और हमने देखा कि यह न केवल आर्थ्रोपॉड्स बल्कि अधिक परिचित रूपों का भी वर्णन करने के लिए पर्याप्त है।”

ग्राफ ग्रामर का उपयोग करके, रोबोग्रामर तीन चरणों में काम करता है। पहले, यह समस्या को परिभाषित करता है। दूसरा, यह संभावित रोबोटिक समाधानों को डिजाइन करता है। तीसरा, यह अनुकूलतम का चयन करता है।

मानव उपयोगकर्ता समस्या परिभाषा और उपलब्ध रोबोटिक घटकों के सेट को इनपुट करने के लिए जिम्मेदार होते हैं, जैसे कि मोटर, पैर और जोड़। उपयोगकर्ता यह भी इनपुट करता है कि रोबोट किस प्रकार के इलाके में काम करेगा।

“यह यह सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है कि अंतिम रोबोट वास्तविक दुनिया में वास्तव में बनाए जा सकते हैं,” झाओ कहते हैं।

सैकड़ों हजारों संरचनाएं

रोबोग्रामर ग्राफ ग्रामर नियमों का उपयोग करके विभिन्न दिखने वाली सैकड़ों हजारों संभावित रोबोट संरचनाओं को डिजाइन करता है।

“यह देखना हमारे लिए प्रेरणादायक था कि डिजाइनों की विविधता,” झाओ कहते हैं। “यह निश्चित रूप से ग्रामर की अभिव्यक्ति को दर्शाता है।”

हालांकि, सभी डिजाइन अच्छे नहीं हैं, और सबसे अच्छा चुनने का मतलब है कि प्रत्येक रोबोट की गति और कार्य का मूल्यांकन किया जाना चाहिए।

“अब तक, ये रोबोट केवल संरचनाएं हैं,” झाओ कहते हैं।

टीम ने प्रत्येक रोबोट के लिए एक नियंत्रक विकसित किया है, जो मॉडल प्रेडिक्टिव कंट्रोल नामक एक अल्गोरिदम का उपयोग करता है, जो तेजी से आगे की गति को प्राथमिकता देता है, और यही संरचनाओं को आगे बढ़ाता है।

“रोबोट का आकार और नियंत्रक गहराई से जुड़े हुए हैं, जो कि प्रत्येक दिए गए रोबोट के लिए एक नियंत्रक को अनुकूलित करने का कारण है,” झाओ कहते हैं।

शोधकर्ताओं ने तब एक न्यूरल नेटवर्क अल्गोरिदम का उपयोग करके उच्च प्रदर्शन वाले रोबोटों को खोजने के लिए किया। अल्गोरिदम विभिन्न रोबोट सेटों का नमूना लेता है और मूल्यांकन करता है, और सीखता है कि कौन से डिजाइन किस कार्य के लिए काम करते हैं।

अब तक की सभी बातें मानव हस्तक्षेप के बिना होती हैं।

“यह काम रोबोट के आकार और नियंत्रण को स्वचालित रूप से डिजाइन करने के 25 वर्षों के प्रयास में एक शानदार उपलब्धि है,” कोलम्बिया विश्वविद्यालय में एक यांत्रिक इंजीनियर और कंप्यूटर वैज्ञानिक हॉड लिप्सन कहते हैं। उन्हें शोध में शामिल नहीं किया गया था। “आकार-व्याकरण का उपयोग करने का विचार पहले से ही आसपास है, लेकिन कहीं भी इस विचार को इतनी सुंदरता से नहीं निभाया गया है। एक बार जब हम मशीनों को स्वचालित रूप से रोबोट डिजाइन, बनाने और प्रोग्राम करने में सक्षम बना देंगे, तो सभी दांव बंद हो जाएंगे।”

झाओ के अनुसार, रोबोग्रामर “रोबोट डिजाइनरों के लिए रोबोट संरचनाओं की जगह का विस्तार करने का एक उपकरण है।”

टीम अब वास्तविक दुनिया में कुछ रोबोट बनाने और परीक्षण करने की योजना बना रही है, और झाओ कहते हैं कि सिस्टम इलाके पार करने से परे जा सकता है और वर्चुअल दुनिया जैसे क्षेत्रों में जा सकता है।

“मान लें कि आप एक वीडियो गेम में कई प्रकार के रोबोट बनाना चाहते हैं, बिना किसी कलाकार को प्रत्येक एक को बनाने के लिए,” झाओ कहते हैं। “रोबोग्रामर लगभग तुरंत काम करेगा।”