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四足機(jī)器人系統(tǒng)在崎嶇地形上具備移動(dòng)能力

2023-07-20 08:50 性質(zhì):原創(chuàng) 作者:Mulan 來(lái)源:AGV網(wǎng)
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研究人員創(chuàng)建了 DribbleBot,這是一種使用機(jī)載傳感和計(jì)算在各種自然地形(包括沙子、礫石、泥漿和雪)上進(jìn)行野外運(yùn)球的系統(tǒng)。除了這些足球壯舉之外,此類機(jī)器人有一天可能會(huì)幫助人類執(zhí)行搜索和救援...

研究人員創(chuàng)建了 DribbleBot,這是一種使用機(jī)載傳感和計(jì)算在各種自然地形(包括沙子、礫石、泥漿和雪)上進(jìn)行野外運(yùn)球的系統(tǒng)。除了這些足球壯舉之外,此類機(jī)器人有一天可能會(huì)幫助人類執(zhí)行搜索和救援任務(wù)。

據(jù)報(bào)道,美國(guó)麻省理工學(xué)院的令人驚嘆的人工智能實(shí)驗(yàn)室(計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室(CSAIL)的一部分)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種四足機(jī)器人系統(tǒng),可以在各種自然地形上操控足球,包括沙子、礫石、泥土和雪。

這款名為"DribbleBot"的機(jī)器人結(jié)合了機(jī)載傳感和計(jì)算技術(shù),可以穿越不同的自然地形,并適應(yīng)它們對(duì)足球運(yùn)動(dòng)的不同影響。就像一位忠誠(chéng)的運(yùn)動(dòng)員一樣,DribbleBot能夠在摔倒后重新站起來(lái)并繼續(xù)控球。

在過(guò)去的一段時(shí)間里,編程機(jī)器人踢足球一直是一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。然而,該團(tuán)隊(duì)希望通過(guò)自動(dòng)學(xué)習(xí)如何在運(yùn)球過(guò)程中操縱四肢,發(fā)現(xiàn)編寫(xiě)這種技能非常困難,以應(yīng)對(duì)不同地形(如雪地、礫石、沙地、草地和人行道)的挑戰(zhàn)。他們使用了輸入模擬方法,將機(jī)器人、足球和地形都模擬在數(shù)字世界中。您可以加載機(jī)器人和其他資源,并設(shè)置物理參數(shù),然后進(jìn)行動(dòng)力學(xué)的前向模擬。通過(guò)實(shí)時(shí)并行模擬4000個(gè)機(jī)器人版本,數(shù)據(jù)收集速度比單個(gè)機(jī)器人快4000倍,這是大量的數(shù)據(jù)。

機(jī)器人在開(kāi)始時(shí)并不知道如何運(yùn)球,它通過(guò)獎(jiǎng)勵(lì)來(lái)學(xué)習(xí),即在成功運(yùn)球時(shí)獲得獎(jiǎng)勵(lì),在失敗時(shí)獲得負(fù)面強(qiáng)化。因此,它本質(zhì)上是試圖弄清楚應(yīng)該以何種順序施加腿部力量。“這種強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法的一個(gè)方面是,我們必須設(shè)計(jì)一個(gè)良好的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制,以促進(jìn)機(jī)器人學(xué)習(xí)成功的運(yùn)球行為,”麻省理工學(xué)院博士生Gabe Margolis說(shuō)道,他與Improbable項(xiàng)目的研究助理Yandong Ji共同領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)工作。這個(gè)人工智能實(shí)驗(yàn)室?!耙坏┪覀?cè)O(shè)計(jì)好了獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制,機(jī)器人就開(kāi)始練習(xí)了:在實(shí)時(shí)環(huán)境下需要幾天的時(shí)間,在模擬器中則需要數(shù)百天的時(shí)間。隨著時(shí)間的推移,它將越來(lái)越善于控制足球以達(dá)到所需的速度?!?/p>

該機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)置了恢復(fù)控制器,使機(jī)器人能夠在陌生的地形中導(dǎo)航并從跌倒中恢復(fù)。這個(gè)控制器可以讓機(jī)器人在摔倒后重新站起來(lái),并切換回控球模式以繼續(xù)追球,幫助它應(yīng)對(duì)外部干擾和地形變化。

麻省理工學(xué)院教授、CSAIL首席研究員兼Improbable AI實(shí)驗(yàn)室主任Pulkit Agrawal表示:“研究四足機(jī)器人的目標(biāo)是探索目前無(wú)法到達(dá)的地形?!薄拔覀冮_(kāi)發(fā)四足機(jī)器人算法的目的是在具有挑戰(zhàn)性和復(fù)雜地形的環(huán)境中提供自主性?!?/p>

與獨(dú)自行走相比,帶球運(yùn)動(dòng)對(duì)DribbleBot的運(yùn)動(dòng)及其能夠穿越的地形施加了更多限制。機(jī)器人必須調(diào)整其運(yùn)動(dòng)以向足球施加力量來(lái)控球。球與地形的互動(dòng)可能與機(jī)器人與地形的互動(dòng)不同,例如草地和人行道上的摩擦力不同。例如,足球在草地上受到比人行道上更大的阻力,傾斜會(huì)產(chǎn)生加速力,改變球的典型路徑。然而,機(jī)器人穿越不同地形的能力通常不受這些動(dòng)力學(xué)差異的影響,只要它不滑倒。因此,足球測(cè)試可能對(duì)地形的變化更加敏感,而獨(dú)立運(yùn)動(dòng)則不會(huì)受到太大影響。

“以前的方法簡(jiǎn)化了運(yùn)球問(wèn)題,假設(shè)地面是平坦而堅(jiān)硬的。運(yùn)動(dòng)也被設(shè)計(jì)得更靜態(tài),機(jī)器人不會(huì)嘗試同時(shí)奔跑和控球?!盝i表示:“這是控制問(wèn)題中更具挑戰(zhàn)性的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。我們通過(guò)將最新的進(jìn)展擴(kuò)展到這種結(jié)合運(yùn)動(dòng)和靈巧操作的復(fù)合任務(wù)中,解決了這個(gè)問(wèn)題,這些進(jìn)展使得更好的戶外運(yùn)動(dòng)成為可能?!?/p>

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