Апр 14

Новые способы управления многоногими роботами

Исследование под руководством исследователей из Токийского технологического института (Tokyo Tech) раскрыло новые способы вождения многоногих роботов с помощью двухуровневого контроллера. Предлагаемый контроллер использует сеть так называемых нелинейных осцилляторов, которая позволяет генерировать разнообразные походки и позы, которые задаются только несколькими параметрами высокого уровня. Исследование вдохновляет на новые исследования того, как можно управлять многопоточными роботами, в том числе в будущем, используя интерфейсы для мозговых компьютеров.

В естественном мире многие виды могут ходить по склонам и нерегулярным поверхностям, достигая мест, недоступных даже самым передовым роботам-роботам. Остается загадкой, как сложные движения обрабатываются так плавно даже самыми маленькими существами.
Мы знаем, что даже самые простые мозги содержат схемы генератора шаблонов (CPG) [1], которые специально подключены для генерации шаблонов ходьбы. Попытки тиражировать такие схемы искусственно до сих пор имели ограниченный успех, из-за плохой гибкости.
Теперь исследователи из Японии и Италии предлагают новый подход к генерации шага, основанный на иерархической сети электронных осцилляторов, расположенных на двух уровнях, которые они продемонстрировали с использованием муравьиного робота-гексапода. Достижение открывает новые возможности для контроля роботов с ногами. Опубликованное в IEEE Access, исследование является результатом сотрудничества между учеными из Tokyo Tech, частично финансируемых Всемирной инициативой исследовательских центров, Польской академией наук в Кракове, Польша и Университетом Катании, Италия.
Биологически вдохновленный контроллер состоит из двух уровней. В верхней части он содержит CPG , отвечающий за управление общей последовательностью движений ног, известной как походка. Внизу он содержит шесть генераторов локальных диаграмм (LPG), отвечающих за управление траекториями отдельных ног.
Ведущий автор исследования, Людовико Минати, который также является членом Польской академии наук в Кракове, Польша и приглашен в Институт инновационных исследований Токийского технологического института через Всемирную исследовательскую конференцию, поясняет, что насекомые могут быстро адаптировать свою походку в зависимости от широкого спектра факторов, но особенно от их скорости ходьбы. Некоторые походки часто наблюдаются и считаются каноническими, но на самом деле доступно почти бесконечное количество приманок, и различные насекомые, такие как муравьи и тараканы, реализуют подобные походки в очень разных позах.
Трудности возникали при попытке сконденсировать столько сложностей в генераторы искусственных шаблонов. Предлагаемый контроллер демонстрирует чрезвычайно высокий уровень универсальности благодаря реализации на основе программируемых по полю аналоговых массивов (FPAAs), которые позволяют осуществлять переконфигурирование и настройку всех параметров схемы на лету. Он основан на многолетних исследованиях в области нелинейных и хаотических электронных сетей, которые продемонстрировали свою способность копировать явления, наблюдаемые в биологических мозгах, даже когда они подключены в очень простых конфигурациях.
«Возможно, самым захватывающим моментом в исследовании было наблюдение за явлениями и походками роботов, которые мы не спроектировали и не ожидали, а позже обнаружили и в биологических насекомых», — говорит Минати. Такие возникающие явления возникают, в частности, когда сеть реализуется с использованием аналоговых компонентов и обеспечивает определенную степень самоорганизации, представляя подход, который значительно отличается от обычной техники, где все спроектировано априори и фиксировано. «Это приближает нас к тому, как работает биология, — добавляет он.

Добавить комментарий

Your email address will not be published.