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超强算法让机器人脚断了照样跑
来源:电子发烧友网 作者:兆零 2015/5/29 9:12:00 人气:395
内容导读:
通过自适应算法,可以实现随坏境调整运动方式的机器人,从而为灾难救援和行星探测提供助力!

  过去的三年中,我们看着 Antoine Cully和Jean-Baptiste Mouret制造的六足机器人的越来越悲催,老是缺胳膊断腿。但是通过使用非常巧妙的算法,已经证明能够让机器人摆脱损伤,并在几分钟内恢复其移动性,即使你砍掉其一条腿。

  现在,这项研究已经在Nature杂志上揭开了面纱,这是一次非常重要的进步,并随之带来了一些更新,甚至在未来有更多潜在的应用。来自法国皮埃尔和玛丽居里大学的Cully和Mouret的报告说他们的研究发现不仅能用于用脚行走的机器人,也能应用到新外形的机器人中,如平面机器臂。这表明这个算法具有很大的弹性,应该可能应用在任何形式的机器人中,只要其拥有足够的自由度来实现自适应运动。

  这种方法的独特之处并不只是其多功能性,另外还有其执行的速度。假设有一个配备有这样的自适应技能的六足机器人。如果你不小心踩断了它的一只脚,它就会迅速作出反应,重新选择最有效的移动方式。从这一点看,机器人不会因此陷入混乱,而是会检测自己到底那一条腿断了,情况如何。然后机器人会通过一大堆的步态行为来“智能试错”,然后能在两分钟内从预先设定的一些步态方案中选择出最有效的运动方式。他们的新闻稿中写道:

  “机器人一旦受到损伤,它就变身成为了一个科学家。对于不同的可能行为它有一个先期的预期,然后它会测试它们。但是,这些预测来自于仿真的,未曾损伤的机器人。所以受伤的机器人还需要找到在显示受损时有效的方法。其每一次的行为尝试都像是一次实验,而如果其中的一个行为并不能正常工作,那么这个机器人就能排除这一行为,并尝试新的方案。比如说,如果机器人在依靠后足行走时工作效果并不好,它可能会尝试尽量采用前足行走。令人震惊的是它们能很快地学会新的运动方式。当看到一瘸一拐的机器人两分钟后又开始高效的移动,确实十分令人惊叹。”

  损伤恢复并不是这一算法的唯一用途,其还能被用在机器人在地形不稳定的地方探索,突发情况处理等。因为这些都是自动发生的,而机器人也能不断地学习新的行为,这将来外星球探索带来巨大的助力。因为外星球探索时总是不可避免的遇到困难的地形或者意外的突发情况,这时候只要机器人能够自己采取行动就可以了,而不需要人类的时延严重的远程协助。说真的,目前考虑将这项技术用在极端坏境下的行星探索上还过于乐观,因为即使是在地球上机器人都在不断崩溃。如果它们真的能够完全依靠自己,我们的工作就简单多了。

六足机器人遇到了几种损伤情况

  在这片发表在Nature的文章中还提到了一些额外的信息,其中包括在项目研发过程中出现的一些让他们感到惊讶的事情,这绝对值得一读:

  “两年前,有几位知名度很高的科学家要来参观。因为我们大学希望自己能看起来确实很棒,就在参观团到来前的一天给地板打了蜡。然后地板变得很干净而且很有光泽,看起来不错,但是却很滑!我们特别调整了机器人的步态,测试了很多次,确保我们的表演能成功,但结果它根本没工作。幸好,我们的机器人懂得适应!我们加载了我们的自适应算法,几分钟之后,我们的机器人就能在滑溜溜的地板上行走了。当然你猜到了,我们的访客很喜欢我们的作品。

  另外还有一个让人惊讶的事情:为了创建行为的多样性,我们使用了进化算法来获得不同的行走方式。我们从许多不同类型的行走方式之中做出选择,测量机器人的脚接触地面的不同时间百分比(100%、75%……25%、0%)。我们想当然地认为进化算法当然不能解决0%的问题,但我们却惊呆了!我们的机器人翻了过来,然后用肘部支撑着前进!”

  果然是很有趣的故事。

  尽管他们的项目没能登上Nature的封面,但这项研究还并未结束。至少他们的研发经费还能支撑到2016年,而且他们的目标不仅是六足机器人和机械臂,他们也已经在向轮式机器人推广他们的算法,并且还将继续向各种各样的机器人中推进这一算法。它应该能够在所有的机器人系统中工作。具体而言,他们的目标是实现DARPA机器人挑战赛上的那种用于救灾行动的机器人。

  实在是太强了!

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