Войти

Четвероногого робота научили работать в невесомости

1664
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
  • 19.10 05:04
  • 3
ВСУ «ослепли» из-за хамства Зеленского
  • 19.10 02:47
  • 1
На тему "Насколько вся советская история Великой Отечественной построена на вымыслах"
  • 18.10 13:27
  • 1
ВВС Украины планируют приобрести 250 истребителей! Вот только настоящая проблема начнется после их покупки (Traffic News, Япония)
  • 17.10 12:20
  • 7
Ту-214 сократят экипаж
  • 17.10 03:50
  • 0
Комментарий к "Второе рождение Т-62"
  • 17.10 02:21
  • 0
Комментарий к "Самое страшное не в том, что появился царь, а в том, что народ покорно согласился стать крепостным"
  • 17.10 00:21
  • 0
Комментарий к ""Все вокруг потенциальные предатели". Методы выявления врагов Сталина и зачем они использовались на практике"
  • 16.10 23:14
  • 0
Комментарий к "Ту-4: советская «копия» американского бомбардировщика, изменившая баланс сил"
  • 16.10 19:57
  • 0
Комментарий к "Эти мифы о необитаемых башнях пора забыть"
  • 16.10 17:55
  • 0
Комментарий к "Чьи истребители были лучше, наши или немецкие?"
  • 16.10 07:56
  • 0
Комментарий к "Какие танки можно назвать лучшими танками Великой Отечественной войны?"
  • 16.10 05:45
  • 0
Комментарий к "В России посчитали атеистов. Гуманизм — дорого. Вера — бесплатно. Теперь объясню, в чём подвох"
  • 16.10 03:41
  • 1
Алиса Вайдель намерена свернуть немецкую поддержку Украины (The Economist, Великобритания)
  • 16.10 01:56
  • 0
Комментарий к "На Украине впервые уничтожена чешская 155-мм САУ DITA: что о ней можно сказать"
  • 16.10 00:35
  • 0
Комментарий к "Антикоммунизм без русофобии, антизападничество без изоляции: политические принципы Солженицына"