Los robots modernos están equipados con sistemas de movimiento, pero la adaptación al terreno en acción siempre ha sido un punto difícil. Los científicos de la Universidad de Oslo en Noruega han desarrollado un nuevo tipo de cuatro patas Robot para este propósito. Cuando Encontra diferentes superficies, puede ajustar la longitud de la pierna y caminar Gait. Este La habilidad puede mejorar su eficiencia energética y su desempeño impredecible en el medio ambiente.

1. conocer DIRET

El robot se llama DIRET (significado "animal" en noruego), y se conoce como el primero cuatro patas Robot que puede cambiar automáticamente su forma de acuerdo con las diferentes condiciones. A través del uso mixto de sensores, cámaras y inteligencia artificial, el robot puede reconocer y ajustar mecánicamente la longitud de las piernas cuando Encuentro diferentes terrenos para ajustar la forma del cuerpo y optimizar su marcha para adaptarse a las superficies específicas.

El jefe de esta investigación, Nijiade, dijo que este robot puede aprender continuamente el entorno en el que camina, y luego combinar el conocimiento que adquiere en un entorno controlado para adaptarse al medio ambiente.

Se entiende que los investigadores entrenaron por primera vez al robot a caminar sobre grava, arena y concreto, y luego dejarlo caminar sobre la hierba que nunca se ha establecido en el pie. Aunque Esto no parece ser el terreno más problemático, los investigadores señalaron que cualquier forma diferente del suelo es un verdadero desafío real para los robots de patas largas.

Este tipo de perro deformable El robot puede alargar dinámicamente sus cuatro patas. Los investigadores realizaron pruebas en Noruega y Australia para ayudar a que Dyret Aprende How para alargar o acortar sus extremidades para adaptarse a diferentes tipos de terreno. Nigard, un científico informático de la Universidad de Oslo y el Instituto Nacional de Investigación de Defensa Noruega, Dijo: "En esta etapa, es posible tomar robots al aire libre y aprender a adaptarse al medio ambiente. Puede usar la inteligencia que los humanos dan."

2. El complejo "Evolution" de robots cuadrúpedos

Los animales terrestres no tienen extremidades para estirar, porque Es biológicamente imposible en primer lugar, y no es necesario. Debido a millones de años de evolución, los cuerpos humanos, los guepardos o los lobos tienen increíble Agilidad. Ellos Puede escanear constantemente los obstáculos frente a ellos Durante El movimiento en ejecución, pero la función de expansión y contracción conjunta no es.

extremidades estirables

Por otro lado, la evolución de los robots también requiere algunos ajustes. Incluso Super-complejo Máquinas como el Spot Robot Dog de Boston Dynamics No se puede Navegar el complejo Terreno. Hacer que las piernas telescópicas de robot no solo puedan mejorar su Estabilidad cuando Moviéndose en diferentes superficies, pero también mejora la energía eficiencia. Caminando consume mucha energía de la batería, y el sacudido del robot puede doler en sí mismo o personas cerca.

"I Pienso tener un cuerpo ajustable es una idea particularmente buena", dijo Francisco VALERO Cuevas, un ingeniero de la Universidad del Sur de California, quien participó en el desarrollo de robots cuadrúpedos. "Technology es constantemente iterando, y el cuerpo ajustable hace que los robots futuros sean más flexibles".

Nigard y su Los colegas primero construyeron literalmente una caja de arena experimental para permitir DIRET Recibir el saldo Formación. en el laboratorio, ellos Cajas largas llenas con cemento, grava y arena, que representan los diversos terrenos que el robot puede encontrar en el mundo real El concreto es relativamente plano, pero la arena está llena de incertidumbre, porque Cada paso el robots las piernas inclinarse o lavar; La grava es una sustancia superficial dura, pero la grava se moverá, haciendo Dyret's pasos asombroso. Nijad dicho: "A través de Tres ejemplos de terreno con diferentes dureza y rugosidad, puede ser una buena representación de la forma del robot o la interacción general entre el cuerpo y el medio ambiente".

Diferentes materiales básicos para entrenar el equilibrio del robot en el laboratorio.

El dyret El robot tiene cuatro patas y un asa en la parte superior para que los investigadores se comprometan. The Robot's Las piernas pueden extender un total de 6 pulgadas, pero pueden extenderse en dos posiciones: el "fémur" por encima de la rodilla y la "tibia" debajo de la rodilla. Este Permite que la máquina establezca sus secciones de las piernas en diferentes longitudes. Para Ejemplo, puede estirar las extremidades para hacer que el fémur sea más largo y la tibia más corta, y Vice Vice. Los investigadores pueden ajustar estos Configuraciones, PUT DIRET En cada terreno, haz que se mueva como un perro o un gato, y luego calcula su eficiencia en cada terreno

Más específicamente, los investigadores ven "Movimiento Costo" como eficiencia, que es la misma métrica utilizada por los biólogos cuando observando animales movimientos. Básicamente, esto es How Mucha energía Una criatura o robot consume para implementar el comportamiento de Movery. La mano de obra y la estabilidad de caminar están codificadas en la computadora, lo que es muy importante para los robots caros como DIRET.

Los investigadores midieron el consumo de energía en los motores de los robots Las articulaciones y usan una cámara para monitorear su movimiento. El robot también tiene su propia sensación de profundidad Cámara para caracterizar la rugosidad de la superficie Para Ejemplo, se ha observado que el concreto es mucho más suave que Grava. La máquina puede incluso sumergir los dedos de los pies en el agua, por lo que para hablar: El sensor de fuerza en el pie le proporciona información que la arena es mucho más suave que hormigón; la cámara y el sensor de fuerza juntos proporcionan DIRET Con la visión compleja para monitorear el proceso de marcha y la eficiencia operativa.

Cuando El robot detecta que es la transición de concreto a grava, se puede ver para bajar su altura.

Los investigadores encontraron que cuando Caminando por hormigón, el deformable El robot tiene piernas más largas y es la más eficiente. En la arena, siempre y cuando la tibia sea corta, puede estirar efectivamente cualquier longitud de fémur en grava, Dyret's El cuerpo general es más corto y se desempeña muy bien, lo que hace que Sense: Un centro de gravedad inferior hará que el robot sea más estable cuando escalada en pequeños rocas. En términos generales, las piernas más cortas permiten que el robot aplique más fuerza para pisar los materiales más sueltos, mientras que las piernas más largas pueden aumentar la velocidad de caminar en materiales más suaves.

todos estos Los entrenamientos proporcionan al robot con la experiencia de How para coordinar la mejor configuración de las extremidades para una superficie específica. Por lo tanto, cuando Los investigadores posteriormente toman DIRET A otro terreno, el robot puede ver el suelo con su cámara y sentir objetos bajo sus pies a través de un sensor de fuerza, comparando estos datos con información previa sobre cómo El aspecto concreto y siente. Entonces, el robot conoce How Para caminar en la carretera, ajustar la longitud de la zancada y lograr una mayor eficiencia.

DIRET Incluso puede adaptarse al terreno del césped. Al principio, su rendimiento aún era muy inestable, pero pronto, fue capaz de entender qué formas del cuerpo se desempeñan mejor y se adaptan al nuevo entorno.

3. En el futuro, deja que los robots La percepción se adapta a su propio cuerpo.

A medida que la tecnología de aprendizaje de robot se vuelve cada vez más compleja, en los últimos diez años, más o menos, los expertos en robótica se utilizan para capacitar a los robots cuadruplicados en simulaciones. En otras palabras, primero debemos capacitar al software que controla el robot en el mundo virtual. En este mundo virtual, el robot simulado puede realizar miles de intentos de caminata y aprender a través de la prueba y el error. El sistema castiga errores y recompensa las operaciones exitosas hasta El robot virtual aprende el mejor comportamiento. Este Es una técnica llamada Refuerzo Aprendizaje. Los expertos en robot pueden trasplantar este conocimiento en el mundo real Robots y caminatas Máquinas.

Además, la tecnología tiene el problema de "Simulación a Reality" Transición: La complejidad del mundo físico no puede Sea perfectamente simulado en el entorno virtual, por lo que el conocimiento obtenido a través de la simulación no siempre coincide con el mundo real, lo que significa que el robot real puede tener una comprensión vaga de los alrededores

En contraste, qué estos Los investigadores lo hacen con Dyret Es entrenar a los robots en el mundo real. De Por supuesto, esto también trae nuevos desafíos: La velocidad de aprendizaje de los robots deformados es mucho más lenta, y a menudo puede ser dañada por cayendo. Kyle Gretel, un científico informático en la Universidad de Oslo, dijo: "Factores como las diferencias de terreno hacen que la manipulación real sea mucho más difícil que Sonidos. No hay trayectoria para seguir, y es difícil lograrlo a través de la simulación ".

Hablando objetivamente, el movimiento de DIRET sigue siendo lento, especialmente cuando en comparación con los robots cuadruplicados avanzados como Spot. Para Ejemplo, se tarda 90 segundos para extender o contratar completamente el Robot's Piernas. Pero los investigadores esperan que Dyret's Los algoritmos de hardware y subyacente pueden mejorarse al mismo tiempo, y quizás algún día otros robots deformes puedan usar este tipo de sistema. De hecho, en el laboratorio de robóticos, la idea más grande es hacer que el hardware y el software funcionen juntos para que el robot pueda percibir mejor el terreno y adaptarse a su cuerpo y el comportamiento. Este Hará que la tecnología de robótica finalmente sea popular.