Cheetah MIT ensinou a identificar e pular obstáculos

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts publicaram um vídeo fascinante. Ele demonstra o resultado do trabalho de ensinar um guepardo robo a saltar obstáculos em seu caminho. Para fazer isso, o robô calcula a distância da barreira e sua altura com a ajuda de um lidar, e, como uma criatura viva, encontra a melhor posição para um salto. Há uma correção de etapas para alcançá-lo. O guepardo faz um salto, aterrissagem suave e continua correndo, restaurando o ritmo original.

O MIT Robogepard não é o mesmo que o Cheetah, do Boston Dynamics. Ambos os projetos são financiados pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos EUA. Ambos são uma tentativa de copiar a corrida de um guepardo de verdade - um animal que pode acelerar para 120 quilômetros por hora em 2 segundos. Mas os robôs têm autores diferentes e são muito diferentes. Em vez de hidráulica, a chita do MIT usa acionamentos elétricos de baixa velocidade e alto torque especialmente projetados. Maior eficiência energética é alcançada através da recuperação de parte da energia normalmente dissipada. Devido a isso, você pode reduzir a bateria e ficar sem um motor de combustão interna barulhento.

A equipe de desenvolvimento do MIT ensinouChita pulando em setembro do ano passado. Mas então essa ação foi realizada às cegas, o dispositivo não conseguiu distinguir obstáculos em seu caminho. Também em setembro, o robô teve a oportunidade de funcionar sem um cabo de alimentação externo - as baterias foram colocadas nele.


Clipe de vídeo mostrando os primeiros saltos com alimentação própria, setembro de 2014.

Agora, a chita do MIT pode ver obstáculos à sua frente com a ajuda de um lidar , um sistema óptico ativo que usa um laser para mapear o espaço. Saltar em fuga requer alta dinâmica. É necessário manter o equilíbrio e aterrar adequadamente. Para esse processo, os desenvolvedores criaram um algoritmo de três partes usando dados do lidar. Tanto o lidar quanto o sistema de computador estão a bordo do guepardo, que fornece controle autônomo. O programa pode ser dividido em três etapas.

O primeiro realiza a detecção de obstáculos, estima seu tamanho e distância a eles. Os pesquisadores usaram um modelo simples de espaço visual: a superfície é representada como uma linha reta e quaisquer barreiras são desvias dela. Depois de detectar um obstáculo, o segundo componente inicia. O cálculo da posição ideal para o salto e a correção dos passos ao se aproximar do obstáculo são realizados. A chita acelera ou diminui a velocidade para atingir o ponto desejado. O algoritmo funciona em tempo real, ele precisa apenas de 100 milissegundos para ser executado - é cerca de meio passo.

Finalmente, o robô atinge o ponto desejado. Aqui, como parte da terceira etapa, o algoritmo calcula o caminho do salto. Os pesquisadores criaram uma fórmula que, com base na altura da barreira e na velocidade do robô, fornece a força que os motores elétricos devem desenvolver.



Segundo os pesquisadores, o algoritmo escolhe não a melhor, mas uma solução viável. Ou seja, às vezes a chita pula muito mais alto do que o necessário. Encontrar as melhores e mais eficientes opções de energia pode levar muito tempo e poder de processamento. Os pesquisadores argumentam que uma solução imperfeita é aceitável e a otimização excessiva pode ser perigosa para um salto bem-sucedido.

A capacidade de superar obstáculos foi testada primeiro em uma esteira e depois em uma pista de obstáculos real. A esteira era curta, com cerca de 4 metros de comprimento, e a chita corria no meio. Portanto, o robô permaneceu na ordem de um metro até um obstáculo. Por isso, o algoritmo permitiu superar apenas 70% das barreiras. Os testes em pista coberta com obstáculos tiveram melhor desempenho porque a chita tinha mais espaço e tempo para tomar decisões. 90% dos saltos foram bem sucedidos.

Os resultados dos testes mostraram que o robô é capaz de superar barreiras de até 46 centímetros (18 polegadas) de altura - mais da metade de sua própria altura. Ao mesmo tempo, é mantida uma velocidade média de corrida de 8 quilômetros por hora (5 milhas por hora).

Uma equipe de pesquisa apresentará as chitas correndo e pulando no DARPA Robotics Challenge em junho. Em julho, sistemas autônomos serão apresentados na conferência Robotics: Science and Systems. No futuro, os pesquisadores perceberão a possibilidade de pular em uma superfície macia, por exemplo, grama.

Baseado em materiais do site de notícias do MIT .