Cercetătorii Dezvoltă o Abordare Avansată de Planificare a Traseului pentru Roboți

Cercetătorii de la Universitatea din Michigan au dezvoltat o nouă abordare de planificare a traseului care accelerează roboții pe teren accidentat. Algoritmul nou dezvoltat a fost capabil să găsească trasee reușite de trei ori mai des decât algoritmii standard și a necesitat mult mai puțin timp de procesare.

Cercetarea a fost publicată în Autonomous Robots.

Dezvoltarea Noului Algoritm

Algoritmul a fost destinat în special roboților care utilizează apendice similare brațelor pentru a menține echilibrul pe teren accidentat, cum ar fi zonele afectate de dezastre și șantierele de construcții.

Dmitry Berenson este profesor asociat de inginerie electrică și informatică și membru al facultății de bază la Institutul de Robotică.

“Într-un clădire prăbușită sau pe un teren foarte accidentat, un robot nu va putea întotdeauna să se echilibreze și să se deplaseze înainte doar cu picioarele,” a spus Berenson. “Ai nevoie de noi algoritmi pentru a determina unde să pui atât picioarele, cât și mâinile. Trebuie să coordonezi toate aceste membre împreună pentru a menține stabilitatea, și ceea ce se reduce la o problemă foarte dificilă.”

Noua cercetare ajută roboții să determine cât de dificil este terenul înainte de a calcula cel mai bun traseu înainte.

Yu-Chi Lin este un absolvent recent al programului de doctorat în robotică și inginer software la Neuro Inc.

“Mai întâi, am utilizat învățarea automată pentru a antrena robotul pe diferitele moduri în care poate plasa mâinile și picioarele pentru a menține echilibrul și a face progrese,” a spus Lin. “Apoi, atunci când este plasat într-un mediu nou și complex, robotul poate utiliza ceea ce a învățat pentru a determina cât de traversabil este un traseu, permițându-i să găsească un traseu spre scop mult mai rapid.”

În ciuda noii și îmbunătățite metode, încă mai ia mult timp pentru a planifica un traseu lung de succes atunci când se utilizează algoritmii de planificare tradiționali.

“Dacă am încerca să găsim toate locațiile mâinilor și picioarelor de-a lungul unui traseu lung, ar dura foarte mult,” a spus Berenson.

https://www.youtube.com/watch?v=X2KZupY8FQY

Împărțiți și Cuceriți

Pentru a ocoli această problemă, echipa s-a bazat pe o abordare “împărțiți și cuceriți”. Ei au împărțit traseul în secțiuni greu de traversat și secțiuni mai ușor de traversat. Cu primele, roboții aplică metoda lor bazată pe învățare, iar cu cele din urmă, utilizează o planificare a traseului mai simplă.

“Asta sună simplu, dar este foarte greu de știut cum să împărțiți corect această problemă și care metodă de planificare să utilizați pentru fiecare segment,” a spus Lin.

Pentru ca acest lucru să se întâmple, cercetătorii au nevoie de un model geometric al întregului mediu, pe care îl pot obține prin zborul unui dron care explorează înaintea robotului.

Echipa a creat un experiment virtual cu un robot humanoid într-un coridor de moloz, iar rezultatele au demonstrat că metoda echipei a depășit metodele anterioare în ceea ce privește succesul și timpul total de planificare. Acest lucru este crucial în timpul scenariilor de dezastre.

Din 50 de încercări, metoda echipei a atins scopul de 84% din timp, comparativ cu 26% pentru planificatorul de traseu de bază. A durat doar puțin peste două minute pentru a planifica, comparativ cu peste trei minute pentru planificatorul de traseu de bază.

În plus, echipa a demonstrat cum metoda lor poate funcționa în lumea reală cu un robot cu rotile și un torso cu două brațe. Baza robotului a fost plasată pe o rampă abruptă, iar acesta a utilizat “mâinile” sale pentru a se sprijini pe o suprafață neregulată care se mișca. Metoda echipei a permis robotului să planifice un traseu în doar o zecime de secundă, comparativ cu peste 3,5 secunde cu planificatorul de traseu de bază.

Echipa va lucra acum pentru a integra mișcarea dinamic stabilă, care este similară cu mișcarea naturală a oamenilor și animalelor. Acest lucru va îmbunătăți viteza de deplasare a robotului, deoarece nu are nevoie să fie în echilibru constant.