Cheetah MIT a appris à identifier et à sauter les obstacles

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont publié une vidéo fascinante. Il démontre le résultat du travail d'enseigner à un guépard robo à sauter les obstacles sur son chemin. Pour ce faire, le robot estime la distance à la barrière et sa hauteur à l'aide d'un lidar, puis, comme une créature vivante, il trouve la meilleure position pour le saut. Il y a une correction des étapes pour y parvenir. Le guépard fait un saut, un atterrissage en douceur et continue de courir, rétablissant son rythme d'origine.

Le MIT Robogepard n'est pas le même que Cheetah de Boston Dynamics. Les deux projets sont financés par la U.S.Defensive Advanced Research Projects Agency. Les deux sont une tentative de copier la course d'un vrai guépard - un animal qui peut accélérer à 120 kilomètres par heure en 2 secondes. Mais les robots ont des auteurs différents et sont très différents. Au lieu de l'hydraulique, le guépard MIT utilise des entraînements électriques spécialement conçus à faible vitesse et à couple élevé. Une plus grande efficacité énergétique est obtenue grâce à la récupération d'une partie de l'énergie normalement dissipée. Pour cette raison, vous pouvez réduire la batterie et vous passer d'un moteur à combustion interne bruyant.

L'équipe de développement du MIT a enseignéLe guépard a reculé en septembre de l'année dernière. Mais alors cette action a été effectuée à l'aveugle, l'appareil n'a pas pu distinguer les obstacles sur son chemin. Toujours en septembre, le robot a eu l'opportunité de fonctionner sans câble d'alimentation externe - des piles y ont été insérées.


Vidéo montrant les premiers sauts avec auto-alimentation, septembre 2014.

Maintenant, le guépard du MIT peut voir des obstacles devant lui à l'aide d'un lidar , un système optique actif qui utilise un laser pour cartographier l'espace. Sauter en course nécessite une dynamique élevée. Il est nécessaire de maintenir l'équilibre et d'atterrir adéquatement. Pour ce processus, les développeurs ont créé un algorithme en trois parties utilisant des données lidar. Le lidar et le système informatique sont à bord du guépard, qui offre un contrôle autonome. Le programme peut être divisé en trois étapes.

Le premier effectue la détection des obstacles, estime leur taille et leur distance par rapport à eux. Les chercheurs ont utilisé un modèle simple d'espace visuel: la surface est représentée comme une ligne droite, et toute barrière en est une déviation. Après avoir détecté un obstacle, le deuxième composant démarre. Le calcul de la position optimale pour le saut et la correction des pas à l'approche de l'obstacle sont effectués. Le guépard accélère ou ralentit pour atteindre le point souhaité. L'algorithme fonctionne à la volée, il n'a besoin que de 100 millisecondes pour s'exécuter - c'est environ une demi-étape.

Enfin, le robot atteint le point souhaité. Ici, dans le cadre de la troisième étape, l'algorithme calcule le chemin de saut. Les chercheurs ont créé une formule qui, basée sur la hauteur de la barrière et la vitesse du robot, donne la force que les moteurs électriques doivent développer.



Selon les chercheurs, l'algorithme choisit non pas la solution optimale, mais une solution réalisable. Autrement dit, le guépard saute parfois beaucoup plus haut que nécessaire. Trouver les meilleures options et les plus écoénergétiques peut prendre trop de temps et de puissance de traitement. Les chercheurs soutiennent qu'une solution imparfaite est acceptable et qu'une optimisation excessive peut être dangereuse pour un saut réussi.

La capacité à surmonter les obstacles a d'abord été testée sur un tapis roulant, puis sur un véritable parcours du combattant. Le tapis roulant était court, d'environ 4 mètres de long, et le guépard courait au milieu. Par conséquent, le robot est resté de l'ordre du mètre à un obstacle. De ce fait, l'algorithme n'a permis de surmonter que 70% des barrières. Les tests de parcours d'obstacles en salle ont donné de meilleurs résultats car le guépard avait plus d'espace et de temps pour prendre des décisions. 90% des sauts ont réussi.

Les résultats des tests ont montré que le robot est capable de surmonter des barrières pouvant atteindre 46 centimètres (18 pouces) de haut - plus de la moitié de sa propre hauteur. Dans le même temps, une vitesse de course moyenne de 8 kilomètres par heure (5 miles par heure) est maintenue.

Une équipe de recherche présentera le guépard courir et sauter au DARPA Robotics Challenge en juin. En juillet, des systèmes autonomes seront présentés à la conférence Robotics: Science and Systems. À l'avenir, les chercheurs vont réaliser la possibilité de sauter sur une surface molle, par exemple de l'herbe.

Basé sur des documents du site d'actualités du MIT .