Войти

Четвероногого робота научили работать в невесомости

1513
0
0
Четвероногого робота научили работать в невесомости
Четвероногого робота научили работать в невесомости.
Источник изображения: Nikita Rudin et al. / IEEE Transactions on Robotics, 2021

Швейцарские инженеры научили четвероногого робота маневрировать в невесомости и при низкой силе тяжести. Он научился разворачиваться, двигая ногами в полете, и отталкиваться от поверхностей под заданным углом. Статья об алгоритме и испытаниях опубликована в IEEE Transactions on Robotics.

Четвероногие ходячие роботы эффективнее своих колесных аналогов при работе на пересеченной местности. Из-за этого их долго планировали использовать (хотя в итоге и передумали) американские военные, также их предлагают использовать для исследования других планет. Потенциально ходячие роботы действительно могут помочь в исследовании каменистых областей Марса, Луны или других небесных тел, но условия на них отличаются от земных. Одно из таких отличий сниженная сила тяжести на некоторых небесных телах. Из-за этого при слишком большом отталкивающем усилии робот может подпрыгнуть и провести в полете заметное время. Например, зонд «Филы» при посадке на комету Чурюмова — Герасименко отскочил от ее поверхности и провел в полете два часа перед следующим контактом. На планетах разница в силе тяжести не столь велика, но и она приведет к тому, что земная модель управления роботом не будет подходить для работы в новых условиях.

Инженеры из Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством Марко Хюттера (Marco Hutter) разработали для четвероногих роботов алгоритм, позволяющий управлять своим положением в полете, используя только движения ног, подобно тому, как кошки стабилизируют свое положение и приземляются на лапы, даже если изначально падали спиной вниз. Инженеры воспользовались разработанным ранее четвероногим роботом SpaceBok, созданным как раз для отработки методов управления роботами на других планетах:


Изначально разработчики обучали алгоритм управления в симуляторе и столкнулись с проблемой: популярные для таких задач симуляторы не могут качественно воспроизводить поведение замкнутых кинематических цепей, а в SpaceBok ноги образуют именно такую цепь, потому что состоят из связанных между собой параллельных сегментов. В результате им пришлось упростить виртуальную модель робота и заменить ноги в ней на двухсекционные.

Авторы использовали для управления не классические алгоритмы, а нейросеть, и обучили ее при помощи обучения с подкреплением, при котором алгоритм получает от среды награду в зависимости от результатов и за счет этого постепенно вырабатывает оптимальный способ выполнения задачи. На начальном этапе модель обучали на двух задачах в двумерном пространстве. Сначала робот находился в свободном состоянии и должен был развернуться на нужный угол, используя только движения ног, а затем задачу усложнили: он падал на поверхность под произвольным углом и должен был перед контактом с ней выровняться и после этого отскочить в заданную сторону.

На втором этапе робот обучался в трехмерном пространстве. Первая задача была аналогичной, то есть ему нужно было из произвольного положения развернуться в заданное, а при второй задаче он падал на трехмерную неровную поверхность и должен был приземлиться, не перевернувшись.


После обучения модель перенесли на реального робота. Для тестирования инженеры воспользовались тестовой площадкой ESA, в которой установлен крайне гладкий пол и подвижная платформа, двигающаяся по нему почти без трения. Робот был закреплен на платформе на боку подшипнике, поэтому мог свободно вращаться в плоскости. Эксперименты показали, что выученная в симуляции модель хорошо справилась и с управлением реальным роботом, в том числе она научилась разворачивать его из произвольного положения, затрачивая на это меньше трех секунд, и множество раз отталкиваться между двух поверхностей.


Площадка ESA для тестирования

Источник изображения: Nikita Rudin et al. / IEEE Transactions on Robotics, 2021


Ходячие роботы пока лишь готовятся к использованию в космосе, но более простые уже используются на МКС. Например, туда отправляли американских, японских и европейских шарообразных летающих роботов, а также российского человекоподобного «Федора».

Григорий Копиев

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 06.10 09:25
  • 136
ChatGPT-4 и нейросети (ИИ) спешат на помощь ГШ ВС РФ и Российской армии
  • 06.10 08:48
  • 11
Российские БМПТ получили «теннисную сетку» для защиты от дронов
  • 06.10 05:22
  • 1
США собираются применять «стратег» B-21 Raider и как беспилотный носитель ракет
  • 06.10 02:35
  • 1
Украина вряд ли получит ракеты Tomahawk из-за опасности конфликта РФ и США
  • 05.10 23:33
  • 0
В тему "обнуления Томагавков" и прочих БПЛА
  • 05.10 22:01
  • 3
В России назвали способное обнулить ракеты Tomahawk оружие
  • 05.10 21:53
  • 10730
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 05.10 18:58
  • 0
Комментарий к "Ядерное оружие: иметь нельзя уничтожить — где поставить запятую? - Мнения ТАСС"
  • 05.10 18:12
  • 8
Всемирное Смутное время: хочет ли в действительности Европа воевать - Мнения ТАСС
  • 05.10 16:12
  • 1
Сербия представила новый 203-миллиметровый миномет
  • 05.10 16:02
  • 2
Белоруссия и РФ приступили к проектированию легкомоторного самолета "Освей" - белорусский премьер
  • 05.10 05:52
  • 3
ВКС России получили пятую в 2025 году партию истребителей Су-35С
  • 05.10 03:32
  • 0
Комментарий к "«Красивые шесть дюймов стали»: Трамп заявил о намерении строить линкоры"
  • 04.10 15:32
  • 49
МС-21 готовится к первому полету
  • 03.10 22:00
  • 0
Комментарий к "В России назвали способное обнулить ракеты Tomahawk оружие"