Войти

Четвероногого робота научили работать в невесомости

1490
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
  • 01.08 16:16
Логистика НАТО: Трубопроводы на передовую
  • 01.08 12:44
  • 9816
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 01.08 11:32
  • 0
Поляки в погоне за украинскими технологиями
  • 31.07 17:19
  • 30
ChatGPT-4 и нейросети (ИИ) спешат на помощь ГШ ВС РФ и Российской армии
  • 31.07 13:36
  • 1
Три причины, по которым американский мировой порядок может рухнуть (Bloomberg, США)
  • 31.07 13:04
  • 1
На Западе оценили запуск российской АПЛ крупнейшей в мире крылатой ракеты
  • 31.07 09:57
  • 15
В Госдуме высказались о судьбе авианосца «Адмирал Кузнецов»
  • 31.07 00:34
  • 2
"Провокация с двух направлений". Реальны ли угрозы НАТО для Калининграда
  • 30.07 22:31
  • 0
Ответ на ""Провокация с двух направлений". Реальны ли угрозы НАТО для Калининграда"
  • 30.07 16:46
  • 0
Ложь как стратегия: исказить, обмануть, дезинформировать
  • 30.07 16:44
  • 0
Лев Вершинин прокомментировал инцидент с дроном в Минске
  • 30.07 03:39
  • 37
"Главное - не зарабатывать новых долгов"
  • 30.07 02:59
  • 0
О поколениях подводных лодок
  • 30.07 00:09
  • 1
Разница поколений: Путин оценил мощь атомных подлодок ВМФ РФ
  • 29.07 22:43
  • 488
Претензии к администрации сайта