Algoritmi care permit roboților să evite obstacole și să ruleze în sălbăticie

O echipă de cercetători de la Universitatea California – San Diego a dezvoltat un sistem nou de algoritmi care permite roboților cu patru picioare să meargă și să ruleze în sălbăticie. Roboții pot naviga pe terenuri complexe și dificile, evitând obstacole statice și mobile.

Echipa a efectuat teste în care un robot a fost condus de sistem pentru a se deplasa autonom și rapid pe suprafețe de nisip, pietriș, iarbă și dealuri accidentate acoperite cu ramuri și frunze căzute. În același timp, a putut evita lovitura în stâlpi, copaci, tufișuri, bolovani, bănci și oameni. Robotul a demonstrat, de asemenea, capacitatea de a naviga printr-un spațiu de birou aglomerat fără a lovi diverse obstacole.

Construirea de roboți cu picioare eficienți

Noul sistem înseamnă că cercetătorii sunt mai aproape ca niciodată de a construi roboți eficienți pentru misiuni de căutare și salvare sau pentru colectarea de informații în spații greu accesibile sau periculoase pentru oameni.

Lucrarea urmează să fie prezentată la Conferința Internațională de Roboți și Sisteme Inteligente (IROS) 2022 din 23 până în 27 octombrie la Kyoto, Japonia.

Sistemul oferă robotului mai multă versatilitate datorită combinației simțului său vizual cu propriocepția, care este o altă modalitate de simțire care implică simțul mișcării, direcției, vitezei, locației și atingerii robotului.

Majoritatea abordărilor actuale pentru antrenarea roboților cu picioare să meargă și să navigheze folosesc fie propriocepția, fie viziunea. Cu toate acestea, ele nu sunt folosite în același timp.

Combinarea propriocepției cu viziunea computerizată

Xiaolong Wang este profesor de inginerie electrică și informatică la Școala de Inginerie Jacobs a Universității California – San Diego.

“Într-un caz, este ca și cum antrenezi un robot orb să meargă doar prin atingere și simțirea solului. Și în celălalt, robotul planifică mișcările picioarelor sale pe baza vederii sale. Nu învață două lucruri în același timp”, a spus Wang. “În lucrarea noastră, combinăm propriocepția cu viziunea computerizată pentru a permite unui robot cu picioare să se deplaseze eficient și lin, evitând obstacole, într-o varietate de medii dificile, nu doar în cele bine definite.”

Sistemul dezvoltat de echipă se bazează pe un set special de algoritmi pentru a combina datele din imagini în timp real, care au fost luate de o cameră de adâncime de pe capul robotului, cu datele provenite de la senzorii de pe picioarele robotului.

Cu toate acestea, Wang a spus că aceasta a fost o sarcină complexă.

“Problema este că, în timpul funcționării în lumea reală, există uneori o întârziere ușoară în primirea imaginilor de la cameră, astfel încât datele de la cele două modalități de simțire nu ajung întotdeauna în același timp”, a explicat el.

Echipa a abordat această provocare prin simularea decalajului prin randomizarea celor două seturi de intrări. Cercetătorii se referă la această tehnică ca la randomizarea decalajului multi-modal. Apoi, au folosit intrările utilizate și randomizate pentru a antrena o politică de învățare prin întărire. Abordarea a permis robotului să ia decizii rapide în timp ce naviga, precum și să anticipeze schimbări în mediul său. Aceste capacități i-au permis robotului să se deplaseze și să manevreze obstacole mai rapid pe diferite tipuri de terenuri, fără asistență din partea unui operator uman.

Echipa va încerca acum să facă roboții cu picioare mai versatili, astfel încât aceștia să poată opera pe terenuri și mai complexe.

“În acest moment, putem antrena un robot să execute mișcări simple, cum ar fi mersul, alergatul și evitarea obstacolelor”, a spus Wang. “Următoarele noastre obiective sunt de a permite unui robot să urce și să coboare scări, să meargă pe pietre, să schimbe direcția și să sară peste obstacole.”