Нов метод ускорява процеса по проектиране на роботизирани манипулатори

Адекватната биомимикрия в роботиката изисква деликатен баланс между дизайн и управление, неразривна част от създаването на машини, които да приличат на хората. Сръчността на хората е плод на дългата еволюционна история, обясняваща как юмруците се развиват дотолкова, че да изпълняват сложни задачи. При машините създаването на нови роботизирани манипулатори включва дълги цикли на проектиране, производство и тестване.
 
Повечето от роботизираните ръце са проектирани за общи приложения, тъй като създаването на ръце за специфични задачи е доста пипкав процес. Съществуващите методи се опитват да постигнат компромис между сложността на проектите от критична важност за задачи с много контакти и практическите ограничения на производството и изпълнението на движения с контакт.
 
В търсене на решение на този проблем, изследователи от Лабораторията за компютърни науки и изкуствен интелект (CSAIL) при Масачузетския технологичен институт (MIT) създават нов метод за компютърно оптимизиране на формата и управлението на роботизиран манипулатор за изпълнение на конкретна задача. Екипът създава симулатор, който дава оценка на изпълнението, за да симулира проектирането на робота и управлението на задачите.
 
Методът има широк спектър от възможни приложения в производствените и складовите роботизирани системи, където всяка задача трябва да се извършва многократно, но различни манипулатори се използват за отделните задачи.
 
За да тестват функционалността на системата, изследователите първо създават проект на отделен роботизиран пръст, който премества кутия по равна повърхност. Подобната на пръст структура е автоматично оптимизирана от алгоритъм да опре в задната страна на кутията и да я премести. Създават и модел за изпълнение на задача за асемблиране, при който прототип с два пръста поставя малък куб в по-голям подвижен елемент. Заради различната дължина на пръстите, те могат да достигнат два предмета с различни размери и по-големите и плоски повърхности на пръстите им помагат стабилно да избутат предмета.
 
Традиционно този съвместен процес на оптимизиране включва използването на прости, по-примитивни форми, за да се определи всеки компонент на робота. Когато например се създава трисегментен роботизиран пръст, той вероятно ще бъде представен чрез три свързани цилиндъра, като алгоритъм ще оптимизира дължината и радиуса им, за да се постигне желаната форма. Ако това би опростило проблема с оптимизацията, свръхопростяването на формата би било ограничаващо за по-сложните проекти и задачи.
 
За да създадат по-ангажирани манипулатори, методът на екипа използва техника, наречена "базирана на клетка деформация", която позволява на потребителя да променя или деформира геометрията на формата им в реално време.
 
С помощта на софтуера потребителят може да сложи подобни на клетка ограничения около роботизирания пръст. Алгоритъмът може автоматично да променя клетката, за да създаде по-сложни естествени форми. Различните конструктивни вариации запазват своята цялост, така че лесно могат да бъдат произведени.

"С тези инструменти за симулация няма нужда да оценяваме една конструкция, като я произведем и тестваме в реалния свят. В противовес на алгоритми за подсилено обучение, които се прилагат за манипулации, но са неефективни по отношение на данните, предложеното базирано на клетка представяне и симулаторът позволяват използването на мощни базирани на градиенти методи. Ние не само намираме по-добри решения, но и ги намираме по-бързо. В резултат ние можем бързо да оценим проектите, като така значително да съкратим цикъла на проектиране", посочват изследователите.

В бъдеще екипът планира да разшири обхвата на софтуера за оптимизиране на манипулатори за едновременно изпълнение на множество задачи.

Ключови думи: CSAIL   MIT   роботизирани манипулатори  

Област: Роботика