Robotul cu cost redus navighează aproape orice obstacol

O echipă de cercetători a proiectat un sistem robotic care permite unui robot mic, cu picioare, cu cost redus, să navigheze aproape orice obstacol sau teren. Robotul poate urca și coborî scări aproape de înălțimea lui sau să navigheze pe teren accidentat, alunecos, neuniform, abrupt și variat. De asemenea, poate merge pe goluri, scala stânci și funcționa în întuneric.

Proiectul de a dezvolta sistemul a fost realizat de cercetători de la Școala de Științe ale Calculatoarelor de la Universitatea Carnegie Mellon și de la Universitatea California, Berkeley.

Împuternicirea micilor roboți cu noi abilități

Deepak Pathak este profesor asistent la Institutul de Robotică.

„Împuternicirea micilor roboți să urce scări și să gestioneze o varietate de medii este crucială pentru dezvoltarea roboților care vor fi utili în casele oamenilor, precum și în operațiunile de căutare și salvare,” a spus Pathak. „Acest sistem creează un robot robust și adaptabil care ar putea executa multe sarcini de zi cu zi.”

Robotul a fost testat pe scări neuniforme și pante la parcuri publice, ceea ce a testat capacitatea sa de a merge pe pietre de pași și pe suprafețe alunecoase. De asemenea, i s-a cerut să urce scări care ar fi echivalente cu un salt peste o barieră pentru un om. Robotul atinge o capacitate impresionantă de a se adapta rapid și de a stăpâni terenul prin utilizarea viziunii și a unui mic calculator de bord.

Robotul a fost antrenat cu 4.000 de clone într-un simulator. Aceste clone au practicat mersul și urcarea unui teren complex, iar viteza simulatorului a permis robotului să obțină șase ani de experiență într-o singură zi.

Abilitățile motorii învățate în timpul antrenamentului au fost stocate de simulator într-o rețea neurală, pe care cercetătorii au copiat-o apoi în robotul real. Această abordare inovatoare a însemnat că nu a fost necesară proiectarea manuală a mișcărilor robotului.

Multe sisteme robotice de astăzi se bazează pe camere care creează o hartă a mediului înconjurător, care este apoi utilizată pentru a planifica mișcările robotului înainte de a le executa. Cu toate acestea, acest proces poate fi lent și predispus la erori din cauza inexactităților sau percepțiilor greșite din etapa de cartografiere.

În timp ce cartografierea și planificarea se dovedesc utile pentru sistemele axate pe controlul de nivel înalt, ele nu sunt întotdeauna cele mai bune pentru cerințele dinamice ale abilităților de nivel scăzut, cum ar fi mersul sau alergarea.

Manevrare eficientă și rapidă

Noul sistem robotic dezvoltat săre pe fazele de cartografiere și planificare și direcționează direct intrările de la vedere către controlul robotului. Acest lucru înseamnă, în esență, că robotul vede și se mișcă corespunzător. Tehnica deosebită permite robotului să reacționeze rapid și eficient la terenul complex.

Mișcările robotului sunt antrenate prin învățare automată, ceea ce face ca robotul să fie cu cost redus. Robotul testat a fost de cel puțin 25 de ori mai ieftin decât alternativele de pe piață. Conform echipei, algoritmul lor ar putea face roboții cu cost redus mult mai accesibili.

Ananye Agarwal este student doctorand în învățare automată la SCS.

„Acest sistem utilizează direct vederea și feedback-ul de la corp ca intrare pentru a comanda motoarele robotului,” a spus Agarwal. „Această tehnică permite sistemului să fie foarte robust în lumea reală. Dacă alunecă pe scări, se poate recupera. Poate intra în medii necunoscute și se adapta.”

Sistemul robotic a fost puternic inspirat de natură. Pentru un robot de dimensiunea mai mică de un picior, a învățat să adopte mișcările pe care le folosesc oamenii pentru a trece peste obstacole înalte, pentru a urca scări sau obstacole de înălțimea lui. Sistemul utilizează abducția șoldului pentru a depăși obstacole care sunt dificile chiar și pentru cele mai avansate sisteme robotice cu picioare disponibile.

Echipa a căutat, de asemenea, inspirație în animalele cu patru picioare.

„Animalele cu patru picioare au o memorie care le permite picioarelor din spate să urmeze picioarele din față. Sistemul nostru funcționează într-un mod similar,” a spus Pathak.

Memoria de bord permite picioarelor din spate să-și amintească ce a văzut camera, ajutându-l să manevreze obstacolele.

Ashish Kumar este student doctorand la Berkeley.

„Deoarece nu există o hartă, nu există planificare, sistemul nostru își amintește terenul și cum a mișcat piciorul din față și traduce acest lucru pentru piciorul din spate, făcând acest lucru rapid și fără cusur,” spune Kumar.

Noile cercetări ar putea juca un rol important în rezolvarea unor dintre principalele provocări care înconjoară roboții cu picioare. Ar putea chiar ajuta la utilizarea lor în case.