Войти

Четвероногого робота научили работать в невесомости

1498
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
  • 26.08 05:36
  • 1
"Сход со сцены" крупных боевых кораблей.
  • 26.08 02:01
  • 1
Впритык к восточным флангам НАТО: Белоруссия планирует оснастить ракетную артиллерию ядерными боеголовками (Military Watch Magazine, США)
  • 26.08 01:52
  • 1
Секретные документы девяностых: насколько близка была Россия к членству в НАТО? (Der Spiegel, Германия)
  • 26.08 01:33
  • 1
Путин проинформировал Пезешкиана об итогах саммита с США в Анкоридже
  • 25.08 20:41
  • 0
Ответ на "Три полноценных дивизиона С-400 на борту: почему новый российский крейсер такой зверь по части ПВО? (Military Watch Magazine, США)"
  • 25.08 19:41
  • 0
Ответ на "Почему новейший фрегат российского ВМФ не дает американским стратегам спать по ночам (The National Interest, США)"
  • 25.08 18:16
  • 10229
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 25.08 18:15
  • 0
Ответ на "Срочный корпус: Россия завершает модернизацию пяти атомных подлодок"
  • 25.08 15:38
  • 1
ОАК запатентовала похожий на Boeing 787-9 дальнемагистральный самолет
  • 25.08 15:21
  • 1
Сергей Чемезов: потолок у нашей "оборонки" еще очень высокий
  • 25.08 12:12
  • 2
«Для укрепления общей безопасности»: начинает формироваться альянс между Китаем, Пакистаном и Афганистаном
  • 25.08 07:54
  • 1
SpaceX запустила беспилотный космоплан X-37B
  • 25.08 05:31
  • 1514
Корпорация "Иркут" до конца 2018 года поставит ВКС РФ более 30 истребителей Су-30СМ
  • 24.08 19:02
  • 0
Комментарий к "Army Recognition: Польша становится ведущей «танковой» державой в Европе"
  • 24.08 18:40
  • 129
Путин и отношения с Азербайджаном: фокус на Южном Кавказе (Al Mayadeen, Ливан)