"ब्लाइंड" चीता 3 रोबोट बाधाओं से अटे हुए सीढ़ी पर चढ़ सकता है

अब चीता 3 एमआईटी रोबोट किसी न किसी भूभाग पर कूद और कूद सकता है, मलबे से घिरी सीढ़ियों पर चढ़ सकता है, और जल्दी से संतुलन बहाल कर सकता है।

एक 90-पाउंड मैकेनिकल जानवर - एक बड़े लैब्राडोर का आकार - जानबूझकर कैमरों या किसी बाहरी पर्यावरण सेंसर पर भरोसा किए बिना इस सब के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसके बजाय, वह इस तरह से अपने परिवेश के माध्यम से "महसूस" करता है कि इंजीनियरों ने इसे "अंधा आंदोलन" के रूप में वर्णित किया, जैसे कि एक काले कमरे के माध्यम से तोड़ना।

"बहुत सारी अप्रत्याशित चीजें हैं जो एक रोबोट को दृष्टि पर बहुत अधिक भरोसा किए बिना करना पड़ता है," एमआईटी में इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर रोबोट डिजाइनर सांगबे किम ने कहा। "दृष्टि शोर हो सकती है, थोड़ा गलत हो सकता है, और कभी-कभी दुर्गम हो सकता है, और यदि आप दृष्टि पर बहुत अधिक भरोसा करते हैं, तो आपका रोबोट बहुत सटीक होना चाहिए और अंततः धीमा होगा। इसलिए, हम चाहते हैं कि रोबोट स्पर्शनीय सूचनाओं पर अधिक भरोसा करे। इस प्रकार, वह अप्रत्याशित बाधाओं का सामना कर सकता है और उसी समय जल्दी से आगे बढ़ सकता है। ”


अक्टूबर में, मैड्रिड में इंटेलिजेंट रोबोट पर अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन में, शोधकर्ता बिना दृष्टि के रोबोट की क्षमताओं को प्रस्तुत करेंगे। ब्लाइंड मूवमेंट के अलावा, टीम अपने पूर्ववर्ती चीता 2 की तुलना में गति के एक विस्तारित रेंज सहित बेहतर रोबोट उपकरणों का प्रदर्शन करेगी, जो कि कूदने से पहले वीडियो में रोबोट की तरह आगे और पीछे की तरफ घूमने की अनुमति देता है।

किम का सुझाव है कि अगले कुछ वर्षों में, रोबोट ऐसे कार्यों को पूरा करेगा जो अन्यथा मनुष्यों के लिए बहुत खतरनाक या दुर्गम होगा।

"चीता 3 को सार्वभौमिक कार्यों को करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जैसे कि बिजली संयंत्रों का निरीक्षण करना, जिसमें जमीन पर सीढ़ियों, घटता और बाधाओं सहित विभिन्न इलाके स्थितियां शामिल हैं," किम कहते हैं। “मुझे लगता है कि अनगिनत बार हैं जब हम मनुष्यों के बजाय सरल कार्य करने के लिए रोबोट भेजना चाहते थे। रिमोट से नियंत्रित रोबोट की मदद से खतरनाक, गंदे और कठिन काम को ज्यादा सुरक्षित किया जा सकता है। ”

निर्णय लेने के एल्गोरिथ्म

चीता 3 आँख बंद करके सीढ़ियों पर चढ़ सकता है और असंरचित इलाके के माध्यम से और किम टीम द्वारा विकसित दो नए एल्गोरिदम के लिए अप्रत्याशित बलों के चेहरे पर जल्दी से संतुलन बहाल कर सकता है: संपर्क का पता लगाने एल्गोरिथ्म और नियंत्रण भविष्यवाणी एल्गोरिथ्म।

संपर्क का पता लगाने वाला एल्गोरिथ्म वर्तमान पैर को जमीन पर खड़े होने के लिए हवा में रॉकिंग से स्विच करने के लिए सबसे अच्छा समय निर्धारित करने में मदद करता है।

"जब हवा से जमीन पर स्विच करने की बात आती है, तो स्विचिंग बहुत अच्छी होनी चाहिए," किम कहते हैं।

संपर्क का पता लगाने वाला एल्गोरिथ्म रोबोट को दोलनों और चरण के बीच ले जाने के लिए पैर का सबसे अच्छा समय निर्धारित करने में मदद करता है, प्रत्येक पैर की तीन संभावनाओं के लिए लगातार गणना करता है: पैर की जमीन से संपर्क करने की संभावना, पैर के जमीन से टकराने के बाद बल बनाने की संभावना और पैर के मध्य में होने की संभावना । एल्गोरिथ्म गियोरोस्कोप, एक्सेलेरोमीटर और पैरों के जोड़ों की स्थिति के आंकड़ों के आधार पर इन संभावनाओं की गणना करता है, जो जमीन के सापेक्ष पैरों के कोण और ऊंचाई को रिकॉर्ड करते हैं।

यदि, उदाहरण के लिए, एक रोबोट अचानक एक लकड़ी के ब्लॉक पर कदम रखता है, तो उसका शरीर अचानक झुक जाएगा, रोबोट के कोण और ऊंचाई को बदल देगा। यह डेटा तुरंत प्रत्येक पैर के लिए तीन संभावनाओं की गणना के लिए प्रस्तुत किया जाएगा, जो एल्गोरिथ्म यह आकलन करने के लिए गठबंधन करेगा कि क्या प्रत्येक पैर को अंक बनाए रखना चाहिए, या संतुलन बनाए रखने के लिए ऊपर उठाना और छोड़ना चाहिए - यह सब समय रोबोट लगभग अंधा है।

“अगर लोग अपनी आँखें बंद कर लेते हैं और एक कदम उठाते हैं, तो हमारे पास एक मानसिक मॉडल है जहाँ पृथ्वी हो सकती है, और इसके लिए तैयारी कर सकते हैं। लेकिन हम पृथ्वी के स्पर्श पर भी भरोसा करते हैं, किम कहते हैं। "हम ऐसा ही करते हैं, संक्रमण समय निर्धारित करने के लिए सूचना के कई स्रोतों को मिलाते हैं।"

शोधकर्ताओं ने चीता 3 को प्रयोगशाला ट्रेडमिल पर चलाने और सीढ़ियों पर चढ़ने के प्रयोगों में एल्गोरिथ्म का परीक्षण किया। दोनों सतहों को लकड़ी के ब्लॉक और टेप के रोल जैसी यादृच्छिक वस्तुओं से अटे पड़े थे।

"वह प्रत्येक चरण की ऊंचाई नहीं जानता है और यह नहीं जानता है कि सीढ़ियों पर बाधाएं हैं, लेकिन वह अपना संतुलन खोए बिना बस चलता है," किम कहते हैं। "इस एल्गोरिथ्म के बिना, रोबोट बहुत अस्थिर होगा और आसानी से गिर जाएगा।"

भविष्य की योजना

नियंत्रण पूर्वानुमान एल्गोरिथ्म द्वारा रोबोट के अंधे आंदोलन को भी आंशिक रूप से ट्रिगर किया गया था, जो एक कदम के बाद जैसे ही किसी दिए गए पैर पर बल लगाया जाना चाहिए, भविष्यवाणी करता है।

"संपर्क का पता लगाने एल्गोरिथ्म आपको बताएगा:" किम पर बल का उपयोग करने का समय आ गया है, "किम कहते हैं। "लेकिन जैसे ही आप खुद को पृथ्वी पर पाते हैं, अब आपको यह गणना करने की आवश्यकता है कि किन ताकतों का उपयोग करें ताकि आप शरीर को सही ढंग से स्थानांतरित कर सकें।"

मॉडल भविष्यवाणी नियंत्रण एल्गोरिथ्म शरीर के गुणात्मक स्थिति और भविष्य में आधे सेकंड के लिए रोबोट के पैरों की गणना करता है यदि कोई भी पैर जमीन के संपर्क में आने पर बल लागू करता है।

"चलो कहते हैं कि कोई रोबोट को साइड में मारता है," किम कहते हैं। "जब पैर पहले से ही जमीन पर है, तो एल्गोरिथ्म तय करता है कि मुझे पैर पर किस बल का उपयोग करना चाहिए? क्योंकि मेरे पास बाईं ओर एक अवांछनीय गति है, इसलिए मैं इस गति को मारने के लिए विपरीत दिशा में बल का उपयोग करना चाहता हूं। यदि मैं विपरीत दिशा में 100 न्यूटन लागू करता हूं, तो आधे सेकंड में क्या होगा? "

एल्गोरिथ्म को प्रत्येक 50 मिलीसेकंड या प्रति सेकंड 20 बार प्रत्येक चरण के लिए इन गणनाओं को करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। प्रयोगों में, शोधकर्ताओं ने अप्रत्याशित बलों को लागू किया, रोबोट को लात मारना और धक्का देना क्योंकि उसने ट्रेडमिल पर ट्रोल किया, और बाधाओं पर सीढ़ियों पर चढ़ने के साथ ही अपने पट्टे पर टॉगिंग की। उन्होंने पाया कि भविष्यवाणी एल्गोरिथ्म रोबोट को संतुलन को बहाल करने और विपरीत दिशा में बहुत दूर झुकाव के बिना आगे बढ़ने के लिए जल्दी से विरोधी बल बनाने की अनुमति देता है।

"यह इस सक्रिय नियंत्रण के लिए धन्यवाद है कि जमीन पर सही बलों का उपयोग इस संपर्क संक्रमण एल्गोरिथ्म के साथ संयोजन में किया जा सकता है, जो प्रत्येक संपर्क को बहुत तेज और सुरक्षित बनाता है," किम कहते हैं।

टीम ने पहले ही रोबोट को अपने परिवेश के बारे में दृश्य प्रतिक्रिया देने के लिए कैमरे जोड़ दिए हैं। यह समग्र वातावरण को प्रदर्शित करने में मदद करेगा और रोबोट को दरवाजे और दीवारों जैसी बड़ी बाधाओं के बारे में दृश्य जानकारी देगा। लेकिन फिलहाल, टीम रोबोट के अंधे आंदोलन को और बेहतर बनाने के लिए काम कर रही है।

"पहले हमें दृष्टि के बिना एक बहुत अच्छे नियंत्रक की आवश्यकता है," किम कहते हैं। “और जब हम दृष्टि को जोड़ते हैं, भले ही यह आपको गलत जानकारी दे सकता है, पैर को बाधा से निपटने में सक्षम होना चाहिए। क्योंकि अगर ऐसा है तो कैमरा क्या नहीं देखता? वह क्या करेगा? यह वह जगह है जहां अंधा आंदोलन मदद कर सकता है। हम अपनी दृष्टि पर बहुत अधिक भरोसा नहीं करना चाहते हैं।

इस अध्ययन को विशेष रूप से Naver, टोयोटा रिसर्च इंस्टीट्यूट, फॉक्सकॉन और वायु सेना अनुसंधान विभाग द्वारा समर्थित किया गया था।