Рой пчел вдохновляет новое планирование движения в робототехнике
Исследователи разработали биоиндустрированный робот, который отскакивает от препятствий, пока не найдет свой путь.
Для роботов это длительная и энергоемкая работа по выбору пути без конфликтов. Роботологи рассматривают различные алгоритмы наряду с комбинацией датчиков, чтобы заставить своих роботов избежать препятствий в реальном времени.
Планирование движения
В общем, поиск пути без конфликтов, называемого планированием движения, является реальной проблемой для роботистов. Это еще более сложно, когда у вас ограниченный бюджет для потребления энергии и вычислительных ресурсов.
Однако иногда можно применить некоторые ограничения к общей проблеме и найти практические решения. Например, исследователи из Университета Дьюка использовали предварительные вычисления вместе с параллелизмом для ускорения планирования движения в реальном времени в 10000 раз.
Пример планирования герцога по предотвращению столкновений, чтобы выбрать безопасный путь. Изображение предоставлено Университетом Дьюка (PDF)
Это было достигнуто за счет необходимости изучения окружающей среды до того, как робот начал двигаться.
Агрессивно летающий квадротрон
Недавно лаборатория Виджей Кумара в Университете Пенсильвании в сотрудничестве с исследователями из Qualcomm представила квадротор, который может агрессивно летать через окно. Вы можете подумать, что раньше вы видели подобных роботов; однако существует большая разница между ранее разработанными роботами и этой новой технологией.
Как правило, чтобы продемонстрировать сложные маневры, квадротор зависит от множества камер, установленных на стенах и некоторых внешних процессорах. Изображение, снятое камерами, обрабатывается, и результат доставляется роботу. Компьютер может выдавать точные команды, и единственное, что робот должен делать, это следовать заказам. Однако новый робот выполняет как захват изображения, так и обработку на борту.
Квадротор имеет IMU, Qualcomm Snapdragon и Hexagon DSP. Благодаря встроенным датчикам и процессорам робот может выполнять автономную локализацию, оценку состояния и планирование маршрута.
Исследовательская группа отмечает, что робот, который является результатом шестилетнего усилия, миниатюризировал весь массив камер и внешние процессоры на 250-граммовый квадротор. Они надеются, что эта технология может вывести квадротроны из тщательно контролируемых лабораторий и в среды, где они могут быть действительно полезными.
В документе Robotics and Automation Letters и ICRA 2017 представлен документ, описывающий агрессивный квадротор «Оценка, контроль и планирование агрессивного полета с небольшим квадрофором с одной камерой и ИДУ».
Еще один интересный робот, созданный лабораторией Кумара, - это биоиндустрированный робот, который решает проблему планирования движения с более радикальной точки зрения. Эта технология показывает, как рассмотрение приложения может привести к более эффективному дизайну.
Робот, который отскакивает назад
Группа исследователей из Лаборатории GRASP Университета Пенсильвании решила разработать роботы, которые могут терпеть столкновения, не будучи поврежденными. Поскольку робот просто отскакивает от препятствия, им не нужно искать путь без столкновений. Они придерживаются идеи, что «все будет хорошо», даже если робот сталкивается с объектом. Эта философия «it'll-be-fine» может значительно упростить используемые алгоритмы. Робот может мягко врезаться в объекты, потому что он сконструирован таким образом, чтобы не было повреждений. После нескольких испытаний робот сможет достичь своего целевого местоположения.
Идея заключается в том, что это имитация того, как маленькие летающие насекомые, такие как пчелы, находят свой путь вокруг некоторых объектов на своем пути. Другими словами, поскольку датчики и контроллеры, используемые в небольших роботах, недостаточно точны, чтобы избежать столкновений, исследователи сосредоточились на дизайне, который не разрушается при попадании объекта.
Эти роботы надеются подражать тому, как пчелы летают и оскакивают после столкновений
Экспериментальные био-вдохновленные квадротроны группы UPenn представляют собой 25-граммовые пиксельные квадраты размером 10 сантиметров. У роботов имеется самоуправляющаяся каркас, выполненная из пряжи, состоящей из 12000 нитей углеродного волокна.
Контроллер робота очень прост и не учитывает расположение других пико-четвертей или препятствий. Единственная цель контроллера - развивать способность восстанавливаться после столкновений и обеспечивать стабилизированный полет, который в конечном итоге направляет робота в целевое местоположение. Таким образом, исследователям удалось избежать решения сложной задачи планирования движения.
Кумар называет новый метод довольно радикальным, потому что ему нужна только локальная информация о роботе, а не о местонахождении препятствий. Этот метод может привести к использованию интеллектуальных роботов, способных перемещаться в захламленных помещениях - особенность, которая очень полезна в миссии поиска и спасения. В таких миссиях рой летающих роботов мог войти в целевое здание и предоставить карту внутри.
В интерфейсный фокус представлен документ, описывающий новую технику «Биоиндустриальные рои маленьких воздушных роботов».
Рекомендуемое изображение - это screengrab, используемый любезностью Виджая Кумара.