Roboten lærer å hoble

Fortsett å løpe til tross for brukket ben eller fastkjørt ledd er ikke lenger et problem

En uskadet seksbeint løpende robot. Hva skjer hvis et ben svikter? © Antoine Cully / UPMC
lese høyt

Kjører på tre ben: En ny teknologi hjelper roboter å tilpasse seg skader på egen hånd. Hvis de mangler et bein, utvikler de nye bevegelser, og fortsetter deretter å halte. Denne fleksible tilpasningen på få minutter er et virkelig skritt fremover og kan gjøre roboter mer robuste, fleksible og autonome i fremtiden, slik forskerne forklarer i tidsskriftet "Nature".

For å gjøre roboter mer fleksible og intelligente, har ingeniører brukt naturlige modeller i lang tid. Roboter i maurstil bærer mye sammen eller danner intelligente svermer, pinneinsekter fungerer som modeller for stabile gangroboter og mange droner er basert på naturlige modeller.

Imidlertid skaper roboter vanligvis ikke en ting: Hvis de er skadet eller skadet, kan de ikke tilpasse bevegelsene sine til skaden slik at den blir kompensert. De forblir hjelpeløse, i stedet for bare å halte. Imidlertid har Antoine Cully fra Sorbonne-universitetet i Paris og kollegene nå utviklet en teknikk som gjør at roboter kan selvkompensere for manglende ben eller annen skade.

Rattlet på sekunder

I løpet av få minutter pusleser brikken til disse robotene på en måte å tilpasse oppførselen til skaden. I eksperimentet lærte for eksempel en seksbeint robot å gå med et savnet eller ødelagt bein på under ett minutt. Etter å ha prøvd ut flere strategier bestemte han seg for bevegelsen, som avanserte ham til tross for at de ble raskest skadet.

Den løpende roboten har lært å gå til tross for benskader - han halter på fem bein © Antoine Cully / UPMC

I en annen test plasserte en robotdel med flere deler gjenstander nøyaktig, selv om ett eller flere av leddene var blokkert. Han "til og med" ga oppmerksomhet for å holde bevegelsene sine så økonomiske og minimale som mulig. "I likhet med den seksbeinte roboten lærer armen kompenserende oppførsel på mindre enn to minutter, vanligvis mindre enn 30 sekunder, og mindre enn ti forsøk, " melder forskerne. utstilling

Algoritme går gjennom prosesser

Clouen bak denne tilpasningsevnen er en spesiell algoritme kalt "Intelligent Trial and Error". Med hans hjelp spiller robotene forskjellige sekvenser av bevegelser gjennom hodet og bestemmer hvilken som best kan kompensere for skaden, slik forskerne forklarer. Roboten lagrer generelt mulige bevegelser og oppnåelige prestasjoner i form av en slags matrise.

"Når en bevegelse slutter å virke, er roboten smart nok til å avvise andre lignende trekk, " forklarer Cully. Hvis det for eksempel ikke fungerer bare for å løpe på bakbeina, kan du prøve det neste, bare bruke forbena. Til og med forskerne ble overrasket over hvor raskt robotene lærte seg nye typer bevegelser takket være denne interne prøve-og-feil-strategien. "Det er fascinerende å se en forferdet, hjelpeløs, loiterende robot komme seg på beina på bare to minutter, " sier Cully.

En vandrende robot og en robotarm lærer å kompensere for selv skade Cully et al./ Nature

Tilpasning til nye miljøer

Den nye programvaren gjør roboter like tilpasningsdyktige som levende ting, som kan svare mye mer fleksibelt på endringer i kroppen eller miljøet. I følge forskerne kunne denne teknologien ikke bare forbedre robotens respons på skader, den gjør det også lettere for dem å tilpasse seg nye miljøer og ukjente bevegelsessekvenser.

"Dette tillater produksjon av roboter som for eksempel kan hjelpe redningsmenn uten deres konstante overvåking og veiledning, " sier medforfatter Danesh Tarapore til Sorbonne University. I eksperimentet optimaliserte en intakt seksbeint robot løpsteknikken hans uavhengig av dette programmet så mye at han sto bak 30 prosent raskere enn i begynnelsen av eksperimentet. (Nature, 2015; doi: 10.1038 / nature14422)

(Nature / University of Wyoming, 28.05.2015 - NPO)