Войти

Четвероногого робота научили работать в невесомости

1565
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
  • 05.03 22:39
  • 1
Новая российская авиационная крылатая ракета "Изделие 30"
  • 05.03 22:25
  • 14816
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 05.03 20:37
  • 239
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 05.03 17:54
  • 2
«Где же авиация Хаменеи?» Почему над Ираном свободно летают бомбардировщики США
  • 05.03 12:12
  • 4
В США рассказали о мести Ирану за повреждение авианосца
  • 04.03 18:56
  • 2
Реактивный ответ: новая ракетная бригада защитит Северо-Запад
  • 04.03 15:16
  • 1
Трамп: Америка обладает безграничными запасами оружия и может воевать вечно
  • 04.03 06:20
  • 0
Комментарий к "В войне с Ираном США учли уроки конфликта на Украине"
  • 04.03 05:08
  • 0
Комментарий к "Новейшая ракета Х-38МЛ в ходе СВО стала сокрушителем укреплений и переправ"
  • 04.03 03:50
  • 1
«Революция и новая эра в ПВО»: Франция получила первый ЗРК SAMP/T NG
  • 04.03 02:54
  • 0
Комментарии к "Опасность проблемной ракеты Sentinel для России оценили", и к "Раскрыта опасность новых американских ракет Sentinel для России"
  • 04.03 01:37
  • 1
Неожиданное прекращение ударов «Томагавками» по Ирану объяснили
  • 04.03 01:20
  • 1
Путин поручил сделать эффективнее систему ценообразования Минобороны
  • 03.03 23:31
  • 1
США в Иране впервые ударили «уничтожителем» российских С-400
  • 03.03 23:03
  • 0
Комментарий к ""Российские «Вербы» в Иране признали бесполезными против США, и к "В Польше заявили о победе над российской «Вербой»"