تدرس الفهد MIT لتحديد وتجاوز العقبات

باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا نشر فيديو رائعة. يوضح نتيجة عمل تعليم الفهد روبو لتجاوز العقبات في طريقه. للقيام بذلك ، يقدر الروبوت المسافة إلى الحاجز وارتفاعه باستخدام ليدار ، ثم ، مثل المخلوق الحي ، يجد أفضل وضع للقفزة. هناك تصحيح للخطوات لتحقيق ذلك. يصنع الفهد قفزة وهبوطًا ناعمًا ويستمر في الجري ، مستعيدًا سرعته الأصلية.

إن MIT Robogepard ليس مثل Cheetah من Boston Dynamics. كلا المشروعين تمولهما وكالة مشاريع البحوث الدفاعية الأمريكية المتقدمة. كلاهما محاولة لنسخ تشغيل الفهد الحقيقي - حيوان يمكن أن يتسارع إلى 120 كيلومترًا في الساعة في ثانيتين. لكن الروبوتات لها مؤلفون مختلفون ومختلفون جدًا. بدلاً من المكونات الهيدروليكية ، يستخدم الفهد MIT محركات كهربائية منخفضة السرعة وعزم دوران عالية مصممة خصيصًا. يتم تحقيق كفاءة أكبر في استخدام الطاقة من خلال استعادة جزء من الطاقة التي تتبدد عادة. ونتيجة لذلك ، يمكنك تقليل حزمة البطارية والاستغناء عن محرك احتراق داخلي صاخب. علم

فريق تطوير معهد ماساتشوستس للتكنولوجياقفز الفهد في سبتمبر من العام الماضي. ولكن بعد ذلك تم تنفيذ هذا الإجراء بشكل أعمى ، لم يتمكن الجهاز من التمييز بين العقبات في طريقه. أيضا في سبتمبر ، حصل الروبوت على فرصة للتشغيل بدون كبل طاقة خارجي - تم وضع البطاريات فيه.


مقطع فيديو يظهر القفزات الأولى ذات الطاقة الذاتية ، سبتمبر 2014.

الآن يمكن للفهد من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا رؤية العوائق أمامه بمساعدة ليدار ، نظام بصري نشط يستخدم الليزر لرسم خريطة للمساحة. يتطلب القفز على المدى ديناميات عالية. من الضروري الحفاظ على التوازن والأرض بشكل مناسب. لهذه العملية ، أنشأ المطورون خوارزمية من ثلاثة أجزاء باستخدام بيانات lidar. كل من الليدار ونظام الكمبيوتر على متن الفهد ، الذي يوفر تحكمًا ذاتيًا. يمكن تقسيم البرنامج إلى ثلاث خطوات.

الأول يقوم بالكشف عن العوائق ، ويقدر حجمها ومسافة المسافة بينها. استخدم الباحثون نموذجًا بسيطًا للفضاء البصري: يتم تمثيل السطح كخط مستقيم ، وأي حواجز هي انحرافات عنه. بعد اكتشاف العائق ، يبدأ المكون الثاني. يتم حساب الموضع الأمثل للقفزة وتصحيح الخطوات عند الاقتراب من العائق. يسرع الفهد أو يبطئ للوصول إلى النقطة المطلوبة. تعمل الخوارزمية بشكل سريع ، ولا تحتاج إلا إلى 100 مللي ثانية لتنفيذها - إنها حوالي نصف خطوة.

أخيرًا ، يصل الروبوت إلى النقطة المطلوبة. هنا ، كجزء من الخطوة الثالثة ، تحسب الخوارزمية مسار الانتقال. ابتكر الباحثون صيغة ، بناءً على ارتفاع الحاجز وسرعة الروبوت ، تعطي القوة التي يجب أن تطورها المحركات الكهربائية.



وفقا للباحثين ، لا تختار الخوارزمية الحل الأمثل ، ولكن الحل المجدي. أي أن الفهد يقفز في بعض الأحيان أعلى بكثير من اللازم. يمكن أن يستغرق العثور على أفضل الخيارات وأكثرها كفاءة في استخدام الطاقة الكثير من الوقت وقوة المعالجة. يجادل الباحثون بأن الحل غير الكامل مقبول ، وأن التحسين المفرط يمكن أن يكون خطرًا على قفزة ناجحة.

تم اختبار القدرة على التغلب على العقبات أولاً على جهاز المشي ، ثم في مسار عقبة حقيقي. كان جهاز المشي قصيرًا ، يبلغ طوله حوالي 4 أمتار ، وكان الفهد يركض في المنتصف. لذلك ، ظل الروبوت على ترتيب متر إلى عقبة. وبسبب هذا ، سمحت الخوارزمية للتغلب على 70 ٪ فقط من الحواجز. كانت اختبارات دورة العوائق الداخلية تؤدي بشكل أفضل لأن الفهد كان لديه مساحة ووقت أكبر لاتخاذ القرارات. 90٪ من القفزات كانت ناجحة.

أظهرت نتائج الاختبار أن الروبوت قادر على التغلب على الحواجز التي يصل ارتفاعها إلى 46 سم (18 بوصة) - أكثر من نصف ارتفاعه. في الوقت نفسه ، يتم الحفاظ على متوسط ​​سرعة تشغيل تبلغ 8 كيلومترات في الساعة (5 أميال في الساعة).

سيقدم فريق بحثي الفهد الجري والقفز في تحدي الروبوتات DARPA في يونيو. في يوليو ، سيتم عرض أنظمة مستقلة في مؤتمر Robotics: Science and Systems. في المستقبل ، سوف يدرك الباحثون إمكانية القفز على سطح ناعم ، على سبيل المثال ، العشب.

بناء على مواد من موقع MIT الإخباري .