Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Bez systemu wizyjnego robot sprawniej się porusza

Recommended Posts

Stworzony na MIT robot Cheetah 3 potrafi skakać i biegać po nierównym terenie, chodzić po schodach, na których ustawiono przeszkody oraz szybko odzyskać równowagę, gdy ją straci. A wszystko to bez systemu wizyjnego.

Urządzenie waży nieco ponad 40 kilogramów i jest wielkości dorosłego labradora. Jego twórcy nie wyposażyli go w żadne kamery ani innego typu czujniki pozwalające „widzieć” otoczenie. Robot porusza się mniej więcej tak, jak człowiek w całkowicie ciemnym pokoju. Musi dotykiem wyczuwać otoczenie.

Istnieje bardzo dużo niespodziewanych sytuacji, w których robot powinien sobie poradzić bez zbytnego polegania na wizji. Obraz może wprowadzać dużo szumu, może być nieco niedokładny, a czasem po prostu niedostępny. Jeśli chcesz polegać na systemie wizyjnym, to robot musi niezwykle precyzyjnie się pozycjonować i będzie powolny. My chcemy, by nasz robot polegał na wrażeniach dotykowych. Dzięki temu poradzi sobie z przeszkodami podczas szybkiego przemieszczania się, mówi profesor Sangbae Kim, twórca Cheetaha.

Kim przewiduje, że w ciągu kilku najbliższych lat roboty będą wykonywały zadania zbyt niebezpieczne dla ludzi. Cheetah 3 został zaprojektowany z myślą o wykonywaniu takich zadań jak inspekcje elektrowni, co wymaga poruszania się po różnym terenie, w tym po schodach, przechodzenia przez krawężniki czy radzeniu sobie z przeszkodami. Istnieje wiele prostych zadań, do wykonania których możemy wysłać roboty zamiast ludzi. Niebezpieczne, brudne czy trudne prace można bardziej bezpiecznie wykonać za pośrednictwem zdalnie sterowanego robota, stwierdza uczony.

Sterujący Cheetahem 3 algorytm bez przerwy oblicza dla każdej z nóg trzy prawdopodobieństwa: prawdopodobieństwo kontaktu nogi z gruntem, prawdopodobieństwo oddziaływania siły wskutek takiego kontaktu oraz prawdopodobieństwo poślizgu.

Prawdopodobieństwa te są wyliczane na podstawie danych z akcelerometrów, żyroskopów i pozycji stawów w nogach urządzenia, z których dostarczane są informacje o kącie i wysokości nad gruntem.

Jeśli na przykład robot nastąpi na przeszkodę, która obsunie mu się spod nogi, jego pozycja ulegnie gwałtownej zmianie, dane dostaną dostarczone do algorytmu, który dla każdej z nóg wyliczy odpowiednie działanie pozwalające na odzyskanie równowagi. Algorytm sterujący został przetestowany w laboratorium i na zbudowanych tam schodach. Robot nie znał wysokości schodów ani rozkładu przeszkód. Musiał sobie radzić z nimi tak, jak radziłby sobie człowiek idący z zamkniętymi oczami.

Algorytm podejmując decyzje co do wymaganych działań usiłuje przewidzieć, jaki skutek działania te będą miały pół sekundy później. Wyobraźmy sobie, że ktoś kopnie robota z boku. Gdy dana noga robota ma kontakt z gruntem, algorytm musi zdecydować, z jaką siłą trzeba oddziaływać na grunt w sytuacji, gdy z lewej strony niespodziewanie przyłożono dodatkową siłę. Dojdzie do wniosku, że należy przyłożyć siłę ze strony przeciwnej. Musi jeszcze obliczyć siłę, którą trzeba przyłożyć oraz przewidzieć, jaki będzie to miało skutek pół sekundy później, wyjaśnia Kim. Tego typu obliczenia wykonywane są dla każdej nóg co 50 milisekund, zatem 20 razy na sekundę.

Cheetah 3 został też właśnie wyposażony w kamery, które dają mu ogólny obraz otoczenia i pozwalają wcześniej zauważyć ściany czy drzwi. Jednak głównym celem jest udoskonalenie nawigacji bez systemu wizyjnego.

Chcemy, by bardzo dobrze potrafił się kontrolować bez posiadania obrazu otoczenia. A gdy dodamy wizję, to – nawet gdy z kamer dostanie niewłaściwe informacje – jego nogi powinny poradzić sobie z przeszkodami. Co się bowiem wydarzy, gdy nadepnie na coś, czego kamera nie zauważyła? Co robot zrobi? To właśnie w takich przypadkach musi działać lokomocja bez systemu wizyjnego. Nie chcemy polegać zbytnio na obrazie.

 


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Radzi sobie z utrzymaniem równowagi. To jednak trochę mało. Ciekawe jak by sobie poradził z omijaniem przeszkód na ślepo

Share this post


Link to post
Share on other sites

Mnie ciekawi czy jest zasilany bezpośrednio kablem czy jakoś dzięki przez akumalatory lub baterie i na ile to wystarcza.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Mam wrażenie, że powoli inżynierowie dochodzą do tego, do czego ewolucja doszła już dawno. My również mamy dwa systemy pozwalające na sprawne poruszanie się w nieznanym terenie. Ogólny ogląd (nome omen) daje nam narząd wzroku, zaś za funkcje opisane w tym artykule odpowiada móżdżek - wyodrębniona część centralnego ikładu nerwowego odpowiadający za koordynację i równowagę i korzystający głównie z danych z błędnika i proprioreceptorów z narządu ruchu - czyli "na ślepo" jak w artykule.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Facebook zbudował prototypowego robota, który porusza się po... liniach energetycznych. Bombyx – Jedwabnik – rozwija za sobą światłowód. Gdy dociera do słupa, przechodzi nad nim i kontynuuje swoją podróż. Robot służy do układania światłowodów wzdłuż istniejących napowietrznych linii średniego napięcia, a jego celem jest obniżenie kosztów budowy infrastruktury komunikacyjnej na całym świecie.
      Obecnie koszty budowy takiej infrastruktury są bardzo wysokie. Szczególnie, gdy pojawia się konieczność wykonania prac ziemnych. Stąd też pomysł, by wykorzystać istniejące linie energetyczne. Te bowiem dotarły już do wielu miejsc na świecie, więc dostawcy internetu mogliby z nich skorzystać i znacząco obniżyć koszty budowy infrastruktury. To zaś oznaczałoby obniżenie kosztów dla ich klientów.
      Facebook od dawna chce zwiększyć dostępność do internetu na całym świecie. Dlatego właśnie serwis społecznościowy zabrał się za opracowanie Bombyksa. Firma nie ma jednak zamiaru samodzielnie budować i sprzedawać takich robotów. Od przyszłego roku będzie udzielała licencji wszystkim chętnym przedsiębiorstwom, które będą chciały produkować takie urządzenia.
      Połowa ludzkości nie ma dostępu do internetu, mówi inżynier Karthik Yogeeswaran z Facebooka, członek grupy, która opracowała robota. Z tych 50% ludzi, którzy nie korzystają z internetu aż 80% mieszka na terenach, gdzie jest dostęp do telefonii komórkowej, jednak nie stać ich na smartfon i opłacenie abonamentu. Światłowód ma o wiele rzędów wielkości wyższą przepustowość niż jakakolwiek ina technologia. Pozwala na przesłanie większej ilości danych do większej liczby ludzi, dodaje Yogeeswaran.
      Brak dostępu do szybkich łączy internetowych nie jest wyłącznie problemem krajów ubogich. W USA agendy federalne i stanowe wydają miliardy dolarów na zwiększenie zasięgu i przepustowości sieci, a mimo to ciągle jest z tym kłopot. Budowa infrastruktury idzie powoli i jest bardzo kosztowna. Koszty wykonania prac ziemnych i ułożenia kabli mogą sięgnąć dziesiątków tysięcy dolarów za każdy kilometr. A jeśli nawet na jakimś odległym terenie już sieć powstanie, to koszty jej budowy, które trzeba uwzględnić w cenie oferowanych usług, mogą być tak duże, że wielu osób nie stać na korzystanie z nowo wybudowanej infrastruktury. Z oficjalnych danych wynika, że 18 milionów Amerykanów (5,6%) nie ma obecnie dostępu do szerokopasmowego internetu definiowanego jako łącze o przepustowości co najmniej 25/3 Mbit. Największy problem jest na wsiach, gdzie dostępu do takich łączy nie ma około 30% obywateli oraz 40% szkół i 60% instytucji opieki zdrowotnej znajdujących się poza dużymi miastami.
      Przed trzema laty specjaliści z Facebooka zaczęli zastanawiać się nad obniżeniem kosztów budowy infrastruktury światłowodowej. Yogeeswaran mówi, że pomysł wykorzystania linii średniego napięcia wpadł mu do głowy, gdy podróżował po afrykańskiej prowincji. Zauważył, że wiejskie tereny Ugandy są usiane liniami średniego napęcia. Inżynier wpadł więc na pomysł, by układać światłowody wzdłuż istniejących linii.
      Poszukując sposobów na zrealizowanie swojego pomysłu Yogeeswaran dowiedział się, że już w latach 80. ubiegłego wieku pojawiła się maszyna, która miała pomagać w układać światłowodów na liniach energetycznych. Nigdy nie odniosła  komercyjnego sukcesu. Częściowo dlatego, że była wybudowana za pomocą ówczesnej technologii. Korzystała z silników spalinowych i nie potrafiła omijać słupów. Musieli jej w tym pomagać ludzie. A to oznaczało konieczność wyłączenia prądu w całych liniach, mówi inżynier.
      Pomysł Facebooka polega na umieszczeniu na linii średniego napięcia lekkiego robota który owija światłowód wokół istniejącego kabla, samodzielnie się porusza i samodzielnie omija słupy. Zwykle przeciąganie kabli pomiędzy słupami wymaga pracy ciężkiego sprzętu i wielu osób. Dzięki Bombyxowi wystarczy 2-3 techników, pickup, kilka kilometrów światłowodu na szpuli i nieco innych narzędzi.
      Jako, że kable w liniach średniego napięcia są lżejsze i słabsze niż te w liniach wysokiego napięcia, robot musi być odpowiednio lekki, a w jego wnętrzu musi zmieścić się kabel, który jest cienki, ale na tyle wytrzymały, by przetrwał wiatry i duże wahania temperatur. Obecnie do napowietrznego układania stosuje się światłowody o średnicy 10–13 milimetrów, a te używane do owijania wokół istniejących kabli mają około 7 milimetrów średnicy. Tymczasem Facebook i jego partnerzy stworzyli napowietrzny światłowód o średnicy 4 milimetrów.
      Gdy już kabel powstał Facebook rozpoczął współpracę z firmą ULC Robotics. Jej wynikiem jest robot, który porusza się po liniach średniego napięcia i potrafi omijać izolatory oraz inne przeszkody na słupach bez pomocy człowieka. Bombyx pracuje na działającej linii, nie ma więc potrzeby wyłączania prądu. Jest również bardzo szybki. Ułożenie kilometra światłowodu zajmuje mu około 1,5 godziny.
      Zanim Facebook i jego partnerzy rozpoczną program pilotażowy, chcą jeszcze udoskonalić swojego robota. Chcą, by operowanie Bombyxem było na tyle łatwe, by robota nie musiał doglądać inżynier. Mają też zamiar opracować bezpieczne procedury korzystania z robota.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przez kilka najbliższych miesięcy zwiedzający Ogród Botaniczny w Atlancie będą mogli obserwować testy SlothBota. Powolny, wydajny energetycznie robot może się ukrywać pośród drzew, by monitorować zwierzęta, rośliny i środowisko poniżej.
      SlothBot powstał w Georgia Institute of Technology (Georgia Tech). Inżynierowie wzorowali go na niskoenergetycznym trybie życia leniwców. SlothBot pokazuje, że bycie wolnym może się idealnie nadawać do pewnych zastosowań. Zasilany panelami słonecznymi SlothBot, który wykorzystuje innowacyjną technologię zarządzania poborem mocy, porusza się po kablu rozpiętym między drzewami. Monitoruje temperaturę, pogodę, poziom dwutlenku węgla itp.
      Powolność to podstawa projektu SlothBota. Nie jest to bynajmniej normą we współczesnej robotyce, ale bycie wolnym i superwydajnym energetycznie pozwala SlothBotowi utrzymywać się w środowisku i obserwować rzeczy, których świadkami moglibyśmy być wyłącznie w wyniku stałej wielomiesięcznej czy nawet wieloletniej obecności - wyjaśnia prof. Magnus Egerstedt.
      Robot jest zaprogramowany, by poruszać się tylko wtedy, gdy jest to konieczne. Lokalizuje światło słoneczne, kiedy akumulatory potrzebują doładowania. W Ogrodzie Botanicznym w Atlancie SlothBot porusza się po jednym kablu, ale w realnych zastosowaniach środowiskowych będzie docelowo w stanie przemieszczać się z kabla na kabel, by objąć monitoringiem większy obszar.
      Wspierany przez Narodową Fundację Nauki (National Science Foundation) i Office of Naval Research SlothBot może pomóc naukowcom w lepszym zrozumieniu abiotycznych czynników wpływających na krytyczne ekosystemy.
      SlothBot może zdalnie wykonywać część naszej pracy i pomagać nam ustalić, co się z dzieje z zapylaczami lub jak wyglądają interakcje między roślinami i zwierzętami. Przyda się także do badania zjawisk, które inaczej trudno zaobserwować.
      Egerstedt wpadł na pomysł SlothBota po wizycie w kostarykańskiej winnicy. Zobaczył tam leniwca dwupalczastego, który przemieszczał się po kablach.
      Amerykanie podkreślają, że wartość powolności zademonstrowało parę innych systemów robotycznych. Prędkość nie była [na przykład] kluczowa dla łazików marsjańskich, ale podczas leniwej eksploracji tej planety zdobyły one sporo informacji.
      Naukowcy z Georgia Tech dodają, że SlothBot może także znaleźć zastosowanie w rolnictwie precyzyjnym. Kamera i czujniki robota zawieszonego na kablu nad uprawą pozwolą bowiem np. na wczesne wykrycie chorób. Po zakończeniu testów w Ogrodzie Botanicznym w Atlancie specjaliści planują przenieść się do Ameryki Południowej. Wspominają o monitoringu zapylania storczyków czy obserwacji życia zagrożonych płazów.
      Fascynująco jest myśleć o robotach stających się częścią ekosystemu. Choć nie budujemy żywej repliki leniwca, wierzymy, że nasz robot może się zintegrować ze środowiskiem [...].
      Robot z Ogrodu Botanicznego w Atlancie to druga wersja systemu zaprezentowanego w maju zeszłego roku na Międzynarodowej Konferencji Robotyki i Automatyki. Jak wyjaśniają Amerykanie, tamten robot był o wiele mniejszym prototypem laboratoryjnym.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Od piątku (8 maja) w Singapurze trwają 2-tygodniowe testy robota-psa firmy Boston Dynamics. Poza godzinami szczytu Spot patroluje część Bishan-Ang Mo Kio Park, przypominając ludziom o społecznym dystansowaniu. Jeśli robot się sprawdzi, będzie patrolować także inne parki.
      Jak napisano w relacji prasowej National Parks Board, kontrolowany zdalnie Spot ma zmniejszyć siłę roboczą potrzebną do patrolowania parków i zminimalizować fizyczny kontakt między załogą, wolontariuszami [...] i odwiedzającymi.
      Spot jest wyposażony w kamery z funkcją analizy wideo, dzięki czemu możliwe jest oszacowanie liczby ludzi w parku. Czworonożny robot, któremu w okresie testowym towarzyszy oficer, będzie odtwarzać komunikat przypominający o zachowaniu bezpiecznych odległości. NParks podkreślają, że kamery robota nie pozwalają na śledzenie i/lub rozpoznawanie konkretnych osób. Nie będą też zbierane żadne dane osobowe.
      Spot dobrze sobie radzi w różnych rodzajach terenu. Potrafi omijać przeszkody, dlatego świetnie się nadaje do działania w publicznych parkach i ogrodach. Wyposażono go w algorytmy i czujniki bezpieczeństwa, dzięki którym wykrywa obiekty i ludzi na swojej trasie.
      Jeśli 2-tygodniowe testy zakończą się sukcesem, NParks wykorzystają Spoty także podczas porannego i wieczornego szczytu oraz w innych parkach, np. w Jurong Lake Gardens.
      W Singapurze Spoty są już wykorzystywane w izolatorium na terenie Changi Exhibition Centre, gdzie dostarczają pacjentom posiłki czy leki.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jeden z zespołów NASA rozwija koncepcję zbudowania na niewidocznej stronie Księżyca największego radioteleskopu w Układzie Słonecznym. Na razie pomysł znajduje się na bardzo wczesnym etapie rozwoju, ale jeśli radioteleskop powstanie, pozwoli on na badanie przestrzeni kosmicznej w nieosiągalny dotychczas sposób i może zarejestrować sygnały pochodzące z wieków ciemnych, czyli epoki, która rozpoczęła się około 400 000 lat po Wielkim Wybuchu.
      Niewidoczna strona Księżyca ma olbrzymie zalety z punktu widzenia radioastronomii. Srebrny Glob stanowi świetną osłonę przed zakłóceniami z Ziemi. Izolowałby teleskop nie tylko od zakłóceń generowanych przez człowieka, ale też od zakłóceń jonosfery, satelitów krążących wokół naszej planety, a w czasie księżycowej nocy, również od zakłóceń ze strony Słońca.
      Wielki radioteleskop mógłby prowadzić obserwacje sygnałów o częstotliwości poniżej 30MHz (długość fali większa niż 10 metrów). Takich obserwacji praktycznie nie można prowadzić z powierzchni Ziemi, gdyż fale o tej długości są zakłócane przez atmosferę. Nawet teleskopy kosmiczne mają problem z poradzeniem sobie z zakłóceniami z naszej planety. Nie mówiąc już o tym, że nie jesteśmy w stanie zbudować i wysłać w przestrzeń kosmiczną zbyt dużego radioteleskopu.
      Dlatego też inżynier Saptarshi Bandyopadhyay z Jet Propulsion Laboratory proponuje wybudowanie za pomocą robotów DuAxel w 3,5-kilometrowym kraterze radioteleskopu o średnicy 1-kilometra. Jak czytamy w złożonej propozycji Lunar Crater Radio Telescope (LCRT) byłby największym radioteleskopem w Układzie Słonecznym! LCRT umożliwiłby dokonanie niezwykłych odkryć w dziedzinie kosmologii obserwując sygnały z wczesnego wszechświata w paśmie 10–50 metrów (6–30Hz), które dotychczas nie było badane przez człowieka.
      Bandyopadhyay przedstawił swój projekt w ramach rozpisanego przez NASA Innovative Advanced Concepts Program. Uznano go za na tyle interesujący, że przeszedł przez 1. z trzech faz programu. Inżynier i jego zespół otrzymali dofinansowanie w wysokości 125 000 USD. To pieniądze przeznaczone na obmyślenie projektu mechanicznego LCRT, wyszukanie odpowiednich kraterów na Księżycu oraz porównanie spodziewanych korzyści i wydajności LCRT z innymi pomysłami zaproponowanymi w literaturze fachowej. Jak mówi sam Bandyopadhyay, wszystko to oznacza, że jego pomysł znajduje się na bardzo wczesnym etapie rozwoju.
      Jeśli jednak doszłoby do realizacji projektu, LCRT miałby być budowany przez grupę robotów zdolnych do wspinania się po ścianach krateru. W propozycji pada nazwa DuAxel. Bandyopadhyay posługuje się tutaj terminologią zaproponowaną przed 8 laty przez innych ekspertów z Jet Propulsion Laboratory. Jak czytamy w pracy Axel and DuAxel rovers for the sustainable exploration of extreme terrains łazik Axel to sterowany za pomocą kabla dwukołowy robot zdolny do przemierzania w dół stromych zboczy i jazdę po trudnym terenie. Łazik DuAxel to czterokołowy robot zbudowany z dwóch łazików Axel, który swobodnie – bez kabla – porusza się po ekstremalnie trudnym terenie.
      Nie ma żadnej gwarancji, że pomysł Bandyopadhyaya będzie realizowany. Ma on bowiem silną konkurencję. O fundusze stara się wiele zespołów naukowych, które proponują m.in. nowatorskie materiały do budowy żagla słonecznego, skaczące próbniki eksplorujące ciała niebieskie, metody pozyskiwania wody na Księżycu czy systemy napędowe do eksploracji głębokiego kosmosu.
      Obecnie największym radioteleskopem jest chiński FAST o średnicy 500 metrów, który pracuje w zakresie od 70MHz do 3GHz

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W szpitalu polowym w Wuhan roboty zajmują się osobami zarażonymi koronawirusem SARS-CoV-2. Szpital Wuchang stał się polem testowym dla nowych technologii. Sześć różnych typów robotów dba tam o 200 pacjentów cierpiących na COVID-19. Maszyny zajmują się pomiarami temperatury, dostarczaniem pożywienia, patrolują i odkażają pomieszczenia. W ten sposób z jednej strony odciążają pracowników służby zdrowia, z drugiej zaś chronią ich przed infekcjami. W szpitalu znajduje się 200 pacjentów w średnio poważnym stanie.
      Roboty wykorzystują sieci 5G, dzięki czemu lekarze mogą na bieżąco zbierać dane i monitorować pacjentów.
      W prowincji Hubei, centrum epidemii, koronawirusem SARS-CoV-2 zaraziło się ponad 3000 pracowników służby zdrowia. Brakuje personelu, więc roboty to nieoceniona pomoc. Tym bardziej, że mogą zapobiegać kolejnym infekcjom. Urządzenia są zdolne do samodzielnego poruszania się i samodzielnego ładowania akumulatorów, nie wymagają więc bieżącej obsługi.
      Prace nad projektem wykorzystania robotów rozpoczęły się 28 lutego, gdy urzędnicy z Hubei nawiązali kontakt z Chińską Akademią Nauk. Technologiczny startup CloudMinds dostarczył 12 robotów i wraz z państwową firmą China Mobile w ciągu tygodnia zbudował w szpitalu odpowiednią infrastrukturę.
      Szpital Wuchang jest jedynym w tak dużej mierze obsługiwanym przez roboty, ale nie jedynym, w którym urządzenia takie pracują. W jednym ze szpitali w prowincji Guangdong pracują dwa roboty, które dostarczają leki i pożywienia, zbierają śmieci i zmieniają pościel. Urządzenia potrafią też same się odkażać.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...