211service.com
Een algoritme helpt robots veilig te vallen
Tijdens een grote roboticawedstrijd die in juni werd gehouden, hadden verschillende miljoenen dollars kostende robots moeite om zelfs eenvoudige taken uit te voeren, zoals het beklimmen van een trap; sommigen vielen zelfs om met wat leek onberispelijke komische timing . Maar een paar van deze grappige grappen resulteerden in verwoestende schade aan de instrumenten, motoren en andere componenten van de robots.
Een Atlas-robot die wordt bestuurd door een team van het Institute for Human & Machine Cognition valt om tijdens de DARPA Robotics Challenge.
Gelukkig voor dergelijke robotklutzes, onderzoeken onderzoekers manieren om robots in staat te stellen eleganter en veiliger te vallen. Het werk zal belangrijk worden naarmate robots worden gebruikt in complexere omgevingen en omdat ingenieurs experimenteren met machines die op poten in plaats van op wielen bewegen.
Onderzoekers van Georgia Tech lieten zich inspireren door de manier waarop mensen een val breken door op weg naar beneden een arm of been uit te steken. Als je valt, probeer je energie af te voeren, zegt Karen Liu , een professor in computerwetenschappen aan Georgia Tech, die het werk uitvoerde met haar toenmalige afgestudeerde student Sehoon Ha, die nu werkt bij Disney Research Pittsburgh. En elke keer dat je contact maakt met de grond, verdwijnt een deel van die energie.
Liu en Ha bedachten een algoritme waarmee een ongebalanceerde robot erachter kan komen hoe hij zijn lichaam moet verdraaien zodat het met minder kracht de grond raakt. Het algoritme berekent hoe een aantal contactpunten met de grond kan worden gecreëerd om het momentum van de val te verspreiden.
Op een conferentie in Duitsland vorige maand beschreef het Georgia Tech-paar het testen van het algoritme met een kleine humanoïde robot genaamd BioloidGP , en in simulaties van een grote mensachtige genaamd Atlas . De laatste is ontwikkeld door een bedrijf genaamd Boston Dynamics , dat gespecialiseerd is in het maken van machines met geavanceerde poten en nu eigendom is van Google. Verschillende teams die bij het evenement in juni betrokken waren, gebruikten Atlas-robots. Op het evenement, genaamd de DARPA Robotica-uitdaging , op afstand bediende robots raceten om een reeks taken uit te voeren, waaronder het besturen van een golfkar, het openen van een reeks deuren en het bedienen van een boormachine.
Het DARPA-evenement was in de eerste plaats bedoeld om de problemen te simuleren die een robot zou tegenkomen bij het assisteren bij een getroffen kerncentrale, maar het bracht ook de resterende uitdagingen aan het licht voor robots die in vrijwel elke normale menselijke omgeving willen werken (zie Waarom robots - en mensen - worstelden met de uitdaging van DARPA).
Matt DeDonato , die tijdens het DARPA-evenement een team van het Worchester Polytechnic Institute leidde, zegt dat de meeste deelnemers meer gefocust waren op rechtop blijven dan op betere manieren om te vallen, vooral omdat elke val een flinke tijdstraf opleverde. Om schade tot een minimum te beperken, zou de Atlas-robot die door zijn team wordt bestuurd, in samenwerking met onderzoekers van CMU, de actuatoren uitschakelen en slap worden wanneer hij een val detecteert. Maar DeDonato, wiens team erin slaagde de robot rechtop te houden tijdens het DARPA-evenement, zegt dat het gebied moet worden verkend naarmate meer robots worden gecommercialiseerd. Je valt gegarandeerd wel eens om, zegt hij.
Marc Raibert, oprichter van Boston Dynamics, nu onderdeel van Google, en een pionier in robotica op poten, zegt dat zijn team begon na te denken over hoe een vallende robot te beschermen tijdens het ontwikkelen van een vierpotige machine genaamd BigDog. Het eerste idee was om de ledematen te laten vastlopen wanneer een val werd gedetecteerd. Dat zorgde ervoor dat de ledematen werkten als lange hefbomen die grote krachten uitoefenen op de gewrichten wanneer de ledematen de grond raken, zegt hij. We hebben zelfs een paar poten van de robot gebroken, dus hebben we BigDog opnieuw geprogrammeerd om zijn gewrichten te ontspannen tijdens een val. Alle robots die we nu bouwen doen zoiets als ze ontdekken dat ze hun evenwicht hebben verloren.
Lui zegt dat haar groep ook geïnteresseerd is in het bedenken van manieren waarop robots kunnen voorkomen dat ze mensen pijn doen als ze omvallen. Dit kan inhouden dat je op zo'n manier moet balanceren dat het onwaarschijnlijker wordt dat je op een persoon valt, zegt ze.
De tot nu toe ontwikkelde benadering wordt echter beperkt door de detectiemogelijkheden en de rekenkracht van de meeste robots. Voor hun experimenten gebruikte het Georgia Tech-team een versnellingsmeter in het hoofd van de fysieke robot en externe camera's voor het vastleggen van bewegingen. Liu merkt op dat de complexiteit van het berekenen van hoe je het beste kunt vallen verklaart waarom zoveel dieren, inclusief mensen, een zenuwstelsel hebben dat automatisch reageert.
Daarom hebben we reflexen, zegt Liu. We denken erover om zoiets als een zenuwstelsel voor robots te bouwen.