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这个平板式移动机器人可帮人类排雷,设计灵感来自海龟
爱因斯坦 2017-05-26
导语

每个成本只要80美元.

雷区的威胁对人来说是可怕的,排雷无疑是一项艰巨又高危的任务,而现在有机器人来帮人完成这个任务了。日前,研究人员从海龟身上得到灵感,设计研发出一款可以用来排雷和其他任务的新型低价的多功能移动机器人“C-Turtle”。它们可以教会自己在亚利桑那州的沙漠中爬行,有一天也可以在帮助战区清除地雷上面发挥作用。

亚利桑那州立大学的Ben Amor和Dan Dukes对如何协调机器人的运动模式于环境之间的问题具有浓厚的兴趣,举例来说,像四足机器人一样与地面接触面积小且直立行走的机器人显然不能做到很好地在沙子里行走,那么如何设计机器人的结构让它能够适应环境的要求呢?研究人员提出的解决方案是一种叫做C-Turtle的移动机器人,它的灵感来自于海龟在沙中运动的简单爬行步态。C-Turtle具有一种特殊的学习算法来即时调整运动状态,机器人本身为板式结构,基本上由单张材料制成,人们可以在几个小时内对其进行组装或变形。

目前,如何让机器人能够适合不同沙漠类型并进行自主学习机器人是棘手的问题之一,由于不同地形中都具有特定类型的沙子,雨水湿度的变化等环境因素也可以导致沙漠表面发生改变,可能会使机器人面对在新环境下不能顺利运动的问题。为了解决这个问题,Amor使用一种算法来编程,让它们在每次面对新的表面时调整爬行技术。放一只机器人在它不熟悉的环境里,经过几个小时之后,它会改变其翅片运动,使其更有效地爬行。

研发者之一Amor表示,与大多数可能需要许多试验的强化学习算法不同的是,该机器人只需要少量的与环境的试错互动来进行学习,在大部分的实验中,机器人在1-2小时内即可学会新的步态。下图所示为机器人的“翅片”在进行机器学习前后的运动变化,明显可以看出,经过一定程度的学习后能够进行更加复杂的运动。

在该机器人设计过程中往往需要基于真实的环境对其部件进行优化和调整,例如,像诸如机器人的“翅片”应该选取何种长度,控制它们的电机需要怎样旋转或调整,这些信息只能在真实环境进行测试才能得到更加可靠的结果,因为有些真实场景中会存在的灰尘、污垢、沙粒等随机因素往往难以在实验室里得到完全类似的模拟。

Amor表示,可以部署大量该机器人到前站去进行排雷工作。目前军方虽然已经应用扫雷机器人,但他们往往价格昂贵且难以部署。而C-Turtle每个成本只要80美元,花两到三个小时即可组合起一个机器人,因此哪怕在地雷爆炸中被炸毁损失也不会很大。Amor表示可以部署100只左右的该机器人相互协作开展排雷工作,它们可以以大约每秒5厘米的速度运动。

C-Turtle海龟机器人的创始人将在麻省理工学院RSS 2017会议上以及斯坦福的机器人展示他们的作品。之后他们也计划发布该机器人的设计以便感兴趣的人可以自己进行制作。

(本文来源:36Kr,原文见这里;)

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作者 爱因斯坦

科研工作者

北京航空航天大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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