RoboGrammar Sistemi Robot Tasarımını Otomatikleştirir ve Optimizeler

Robotun şekli, hangi tür görevleri gerçekleştirebileceğini ve hangi ortamda çalışabileceğini belirler. Mevcut teknolojik sınırlamalar nedeniyle, her şekli inşa etmek ve test etmek mümkün değildir, ancak MIT’deki araştırmacılar tarafından geliştirilen yeni bir sistem, bu birçok şeklin simüle edilmesini sağlar. Simülasyonlar之后, gruptan en iyileri seçilebilir.

Yeni sistem RoboGrammar olarak adlandırılır ve ilk adım, kullanılabilir robot parçalarını, tekerlekleri ve eklemleri bildirmektir. Sonra, robotun çalışacağı arazinin türünü gösterirsiniz, ancak bu kadar. RoboGrammar daha sonra optimize edilmiş bir yapı ve kontrol programı oluşturur.

Robotik Tasarım Alanını İlerletme

Yeni sistem, hala büyük ölçüde manuel olan gelişmiş bir alanda önemli bir adımdır.

Allan Zhao, araştırmanın baş yazarı ve MIT Bilgisayar Bilimi ve Yapay Zeka Laboratuvarı’nda (CSAIL) doktora öğrencisidir.

“Robot tasarımı hala çok manuel bir süreç” diyor Zhao. RoboGrammar sistemi “daha yeni, daha mucit robot tasarımları oluşturmak için bir yol, potansiyel olarak daha etkili olabilir” diyor.

Araştırma bu ay SIGGRAPH Asia konferansında sunulacak.

Zhao’ya göre, robotlar tüm türden görevler için inşa edilir, ancak “tümünün genel şekli ve tasarımı benzerdir. Çeşitli arazilerde ilerleyebilecek bir robot inşa etmek istediğinizi düşünün, hemen dört ayaklı bir robota跳urursunuz. Biz de gerçekten optimal tasarım olup olmadığını merak ettik” diyor.

Ekibe göre, daha yeni ve daha yenilikçi bir tasarım daha iyi sonuçlar üretebilir ve işlevselliği iyileştirebilir, bu nedenle görevler için bir bilgisayar modeli oluşturdular. Sistem, önceki kurallardan etkilenmedi ve bazı kurallar uygulandı.

Zhao, olası robot şekillerinin koleksiyonunun “çoğunlukla anlamsız tasarımlardan oluştuğunu” yazar. “Parçaları keyfi bir şekilde bağlarsanız, bir karışıklıkla sonuçlanır” diyor.

https://www.youtube.com/watch?v=JmuLW5So4FU&feature=emb_title

Grafik Gramer

Ekibin amacı, robot bileşenlerinin nasıl düzenleneceğini kısıtlayan bir “grafik gramer” geliştirmektir. Bu, her bilgisayar tarafından oluşturulan tasarımın temel düzeyde çalışmasını sağlar, eklemlerle değil bacak segmentleriyle bağlanamayan bacak segmentleri gibi kısıtlamalarla birlikte.

Zhao, grafik gramerin kurallarını tasararken, özellikle eklem bacaklıları düşünmüştür.

Eklem bacaklılar “merkezi bir vücutla karakterize edilir ve değişken sayıda segmente sahiptir. Bazı segmentler bacaklara bağlı olabilir” diyor Zhao. “Ve sadece eklem bacaklıları değil, daha tanıdık formları da tanımlamak için yeterli olduğunu fark ettik” diyor.

Grafik grameri kullanarak, RoboGrammar üç adımda çalışır. İlk olarak, problemi tanımlar. İkincisi, olası robotik çözümler tasarlar. Üçüncüsü, optimal olanları seçer.

İnsan kullanıcılar, problem tanımından ve kullanılabilir robotik bileşenlerin girişinden sorumludur, chẳng hạn như motorlar, bacaklar ve bağlantılı segmentler. Kullanıcı ayrıca robotun çalışacağı arazinin türünü girer.

“Bu, son robotların gerçekten inşa edilebilmesini sağlamak için çok önemlidir” diyor Zhao.

Yüz Binlerce Yapı

RoboGrammar, grafik gramer kurallarını alır ve çeşitli farklı görünümlere sahip yüz binlerce olası robot yapısı tasarlar.

“Tasarımların çeşitliliği gerçekten ilham vericiydi” diyor Zhao. “Gramerin ifade gücünü kesinlikle gösteriyor” diyor.

Ancak, tüm tasarımlar iyi değildir ve en iyilerini seçmek, her robotun hareketlerini ve işlevini değerlendirmeyi gerektirir.

“Şu anda, bu robotlar sadece yapılar” diyor Zhao.

Ekibin her robot için bir kontrolör geliştirdiği bir algoritma vardır, Model Predictive Control, hızlı ilerlemeyi önceliklendirir ve bu, yapıları ilerletir.

“Robotun şekli ve kontrolörü derinlemesine bağlıdır, bu nedenle her verilen robota riêng bir kontrolör optimize etmeliyiz” diyor Zhao.

Araştırmacılar, yüksek performanslı robotları bulmak için bir sinir ağı algoritması kullanır. Algoritma, farklı robot setlerini örnekler ve değerlendirir ve hangi tasarımların hangi görevler için çalıştığını öğrenir.

Bu noktaya kadar her şey insan müdahalesi olmadan gerçekleşir.

“Bu çalışma, robotların morfolojisi ve kontrolünün otomatik olarak tasarlanmasına yönelik 25 yıllık arayışın taçlandırılmasıdır” diyor Columbia Üniversitesi’nden mekanik mühendisi ve bilgisayar bilimcisi Hod Lipson. Araştırma ile ilgili değildi. “Şekil gramerlerini kullanma fikri uzun süredir var, ancak bu fikir hiçbir yerde bu çalışmada olduğu kadar güzel bir şekilde uygulanmamıştır. Makinelerin robotları otomatik olarak tasarlayabilmesi, inşa edebilmesi ve programlayabilmesi için, her şey değişir.”

Zhao’ya göre, RoboGrammar “robot tasarımcılar için robot yapılarına dayandıkları alanı genişletmek için bir araçtır”.

Ekibin şimdi bazı robotları gerçekten inşa etmek ve test etmek planı var ve Zhao, sistemin arazide ilerlemekten öte, sanal dünyalara gibi alanlara da geçebileceğini söylüyor.

“Diyelim ki bir video oyununda birçok farklı robot oluşturmak istiyorsunuz, ancak her birini oluşturmak için bir sanatçıya ihtiyacınız yok. RoboGrammar hemen çalışır” diyor Zhao.