A nyílt forráskódú platform a vadvilágot szimulálja a soft robotika tervezők számára

A nyílt forráskódú platform a vadvilágot szimulálja a soft robotika tervezők számára

Időbélyeg: 3. május 2023. 9:08
Forrás csomópont: 2626124
03. május 2023. (Nanowerk News) A „puha robotika” kifejezés 2008-as elfogadása óta a területen dolgozó mérnökök sokféle reprezentációt készítenek a feltárásban, a helyváltoztatásban, a rehabilitációban és még az űrben hasznosítható rugalmas gépekről. Az ihlet egyik forrása: az állatok mozgása a vadonban. Az MIT kutatóiból álló csapat egy lépéssel tovább lépett, fejlődött SoftZoo, egy biológiai ihletésű platform, amely lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy tanulmányozzák a puha robotok közös tervezését. A keretrendszer optimalizálja a tervezésből álló algoritmusokat, amelyek meghatározzák, hogyan fog kinézni a robot; és a vezérlés, vagy a rendszer, amely lehetővé teszi a robotizált mozgást, javítva azt, ahogyan a felhasználók automatikusan körvonalakat generálnak a potenciális gépekhez. A nyílt forráskódú platform a vadvilágot szimulálja a soft robotika tervezők számára A kutatók kifejlesztettek egy rendszert a puha robot együtttervezéséhez, ami azt jelenti, hogy közösen keresik és optimalizálják a robottervezést – a robot formáját, hová helyezzen izomzatot a robot testében, mennyire puha a robot a különböző testrészeken; és a robot tervezése alapján az irányításának módja a célfeladat elérése érdekében. (Kép: Alex Shipps/MIT CSAIL és a kutatók) A vad oldalon sétálva a platform 3D-s állatok, például panda medvék, halak, cápák és hernyók modelljeit kínálja, amelyek szimulálják a puha robotikai feladatokat, például a mozgást, az agilis fordulást és az útvonalkövetést különböző környezetekben. Legyen szó hóról, sivatagról, agyagról vagy vízről, a platform bemutatja a különféle kialakítások teljesítménybeli kompromisszumát a különböző terepen. "Keretrendszerünk segíthet a felhasználóknak megtalálni a legjobb konfigurációt egy robot alakjához, lehetővé téve számukra olyan puha robotikai algoritmusok tervezését, amelyek sokféle dolgot képesek elvégezni" - mondja Tsun-Hsuan Wang, az MIT PhD hallgatója, a Számítástudományi és Mesterséges Intelligencia Laboratórium leányvállalata. CSAIL), aki a projekt vezető kutatója. "Lényegében segít megérteni a legjobb stratégiákat a robotok számára a környezetükkel való interakcióhoz." A SoftZoo átfogóbb, mint a hasonló platformok, amelyek már a tervezést és az irányítást szimulálják, mivel olyan mozgást modellez, amely reagál a különböző biomák fizikai jellemzőire. A keret sokoldalúsága egy differenciálható multifizikus motornak köszönhető, amely lehetővé teszi egy fizikai rendszer több aspektusának egyidejű szimulációját, mint például a jégen forgó fókabébi vagy egy vizes élőhelyen átsuhanó hernyó. A motor differenciálhatósága optimalizálja a közös tervezést azáltal, hogy csökkenti a számítási vezérlési és tervezési problémák megoldásához szükséges gyakran költséges szimulációk számát. Ennek eredményeként a felhasználók lágy robotokat tervezhetnek és mozgathatnak kifinomultabb, meghatározott algoritmusokkal. A rendszer azon képessége, hogy szimulálja a különböző terepekkel való kölcsönhatásokat, szemlélteti a morfológia fontosságát, a biológia azon ágát, amely a különböző organizmusok alakját, méretét és formáit vizsgálja. A környezettől függően egyes biológiai struktúrák optimálisabbak, mint mások, hasonlóan ahhoz, mint a hasonló feladatokat végző gépek tervrajzainak összehasonlítása. Ezek a biológiai körvonalak speciálisabb, terepspecifikus mesterséges életet inspirálhatnak. "Egy medúza finoman hullámzó geometriája lehetővé teszi, hogy hatékonyan utazzon át nagy vízfelületeken, ami arra ösztönzi a kutatókat, hogy új puha robotfajtákat fejlesszenek ki, és korlátlan lehetőségeket nyit meg arra vonatkozóan, hogy a teljesen in silico mesterséges lények mire képesek" - mondja Wang. „Emellett a szitakötők nagyon agilis manővereket tudnak végrehajtani, amelyeket más repülő lények nem tudnak végrehajtani, mert különleges szerkezetek vannak a szárnyaikon, amelyek repülés közben megváltoztatják tömegközéppontjukat. Platformunk ugyanúgy optimalizálja a mozgást, ahogy a szitakötők természetesen ügyesebben dolgoznak a környezetén.” A robotok korábban nehezen tudtak eligazodni a zsúfolt környezetben, mert testük nem volt összhangban a környezetükkel. A SoftZoo-val azonban a tervezők egyszerre fejleszthetik a robot agyát és testét, a szárazföldi és a vízi gépeket egyaránt optimalizálva, hogy tudatosabbak és speciálisabbak legyenek. A megnövekedett viselkedési és morfológiai intelligenciával a robotok hasznosabbak lennének a mentőakciók végrehajtásában és a feltárásban. Ha például egy személy eltűnt egy árvíz során, a robot potenciálisan hatékonyabban tud áthaladni a vizeken, mert a SotftZoo platformon bemutatott módszerekkel optimalizálták. "A SoftZoo nyílt forráskódú szimulációt biztosít a puha robottervezők számára, segítve őket a valós világban való robotok könnyebb és rugalmasabb megépítésében, miközben felgyorsítja a gépek mozgási képességeit különböző környezetekben" - teszi hozzá Chuang Gan, a tanulmány társszerzője, az MIT kutatója. -IBM Watson AI Lab, aki hamarosan adjunktus lesz a Massachusettsi Egyetemen Amherstben. „A puha robottestek és agyaik (vagyis a vezérlőik) közös tervezésének ez a számítási megközelítése megnyitja az ajtót olyan testreszabott gépek gyors létrehozása előtt, amelyeket egy adott feladatra terveztek” – teszi hozzá Daniela Rus, a CSAIL and the Andrew and the Andrew and the and the Andrew and Thermore igazgatója. Viterbi Erna az MIT Villamosmérnöki és Számítástechnikai Tanszékének (EECS) professzora, aki a munka másik szerzője. Mielőtt bármilyen típusú robotot megépítenének, a keret helyettesítheti a természetellenes jelenetek helyszíni tesztelését. Például egy medveszerű robot viselkedésének felmérése a sivatagban kihívást jelenthet a Boston városi síkságain dolgozó kutatócsoport számára. Ehelyett a softrobotikus mérnökök a SoftZoo háromdimenziós modelljeit használhatják a különböző tervek szimulálására, és értékelhetik, hogy a robotjaikat irányító algoritmusok mennyire hatékonyak a navigációban. Ezzel viszont a kutatók időt és erőforrásokat takarítanak meg. Ennek ellenére a jelenlegi gyártási technikák korlátai akadályozzák ezeknek a puha robotterveknek az életre keltését. "A szimulációról a fizikai robotra való átállás továbbra is megoldatlan, és további tanulmányozást igényel" - mondja Wang. "Az izommodellek, a térben változó merevség és a SoftZoo szenzorációja nem valósítható meg egyértelműen a jelenlegi gyártási technikákkal, ezért dolgozunk ezeken a kihívásokon." A jövőben a platform tervezői az emberi mechanika alkalmazásaival, például a manipulációval foglalkoznak, tekintettel arra, hogy képes tesztelni a robotvezérlést. Ennek a lehetőségnek a demonstrálására Wang csapata egy 3D-s kart tervezett, amely egy hógolyót dobott előre.

Időbélyeg:

Még több Nanowerk