某些類型的機器人的一種用途是將它們送到災(zāi)區(qū)或建筑工地，以執(zhí)行對人類來說可能困難或危險的任務(wù)。在完成這些任務(wù)時，機器通常需要在瓦礫中穿行，由于密歇根大學(xué)的新研究，這可能會成為更快的旅程。

該大學(xué)機器人研究所的一個團隊開發(fā)了一種新算法，可以進行路徑規(guī)劃，該算法可以讓機器人為自己繪制成功路徑圖，其頻率是標準算法的三倍，處理時間顯著縮短。

副教授德米特里·貝倫森 (Dmitry Berenson) 表示，這項技術(shù)的關(guān)鍵在于，它可以幫助機器人使用雙腳——或者在大多數(shù)情況下，使用輪子——以及它的手臂狀附屬物在穿過不平坦的地面和其他障礙物時保持自身平衡。電氣和計算機工程系和機器人研究所的核心教員。

一個雙臂移動機械手，如果它沒有支撐在墻上就會墜落，它通過使用團隊的方法來確定其手臂的位置，從而在陡峭的斜坡上滾動。

“在倒塌的建筑物或非常崎嶇的地形上，機器人并不總是能夠保持平衡并僅用腳向前移動，”他說。“你需要新的算法來確定將腳和手放在哪里。您需要將所有這些肢體協(xié)調(diào)在一起以保持穩(wěn)定性，這歸結(jié)為一個非常困難的問題。”

分割路徑規(guī)劃技術(shù)

研究人員說，新算法分兩階段工作。首先，研究人員對機器學(xué)習進行了編程，以訓(xùn)練機器人在穿過瓦礫時如何放置手腳以保持自身平衡。

“然后，當放置在一個新的、復(fù)雜的環(huán)境中時，機器人可以使用它所學(xué)到的知識來確定一條路徑的可穿越程度，從而使其更快地找到通往目標的路徑，”最近獲得機器人學(xué)博士學(xué)位的 Yu-Chi Lin 說。 D. Nuro Inc. 的大學(xué)畢業(yè)生和軟件工程師，在一份新聞聲明中說。

研究人員顯著改進了算法的這一方面。以前，在使用路徑規(guī)劃技術(shù)時，機器人規(guī)劃很長的路徑仍然很耗時。“如果我們試圖在很長的路徑上找到所有手和腳的位置，那將需要很長時間，”Berenson 解釋說。

為了解決這個問題，該團隊創(chuàng)建了人工智能 (AI)，它可以將路徑規(guī)劃分成兩個任務(wù)——找到一條路徑，將路徑劃分為難以遍歷的部分，在這些部分中可以應(yīng)用機器人基于學(xué)習的方法，并且更容易——橫斷面，機器人可以在此處采用更簡單的方法進行快速路徑規(guī)劃。

林說，雖然解釋算法的工作原理似乎很容易，但開發(fā)它并不那么簡單。他說，這樣做需要整個環(huán)境的幾何模型，這可以通過在機器人前面進行偵察的飛行無人機來實現(xiàn)。

測試技術(shù)

研究人員在Autonomous Robots雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于他們工作的論文。

為了測試他們的方法，研究人員在瓦礫走廊中對類人機器人進行了虛擬實驗。結(jié)果表明，它在繪制成功路線和規(guī)劃該路線所需的總時間方面均優(yōu)于以前的方法。當機器人需要在災(zāi)難場景中迅速采取行動時，后一個因素尤其重要。

虛擬實驗的 50 多次試驗中，團隊開發(fā)的 AI 達到目標的時間為 84%，而基本路徑規(guī)劃器為 26%，并且規(guī)劃路徑只用了兩分鐘多一點，而基本路徑則超過三分鐘規(guī)劃師。

研究人員還在一個帶有軀干和兩條手臂的實際輪式機器人上測試了該方法，將機器放置在陡峭坡道的腳下。機器人的任務(wù)是在移動時用它的“手”在不平坦的表面上支撐自己。

這個實驗導(dǎo)致機器人使用團隊的方法在 10 秒多一點的時間內(nèi)規(guī)劃出一條路徑——比使用基本路徑規(guī)劃器需要 3.5 秒快得多。

研究人員表示，在未來的工作中，該團隊希望整合動態(tài)穩(wěn)定的運動——類似于人類和動物的自然移動方式——這將使機器人不必一直保持平衡。此功能還可以提高機器人的移動速度。