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变形是创造稳定步行机器人的关键

点击量:   时间:2019-02-04 10:10:00

作者:Paul Marks视频:机器人进化学习步行的虚拟机器人在没有腿的情况下开始时最稳定,并且随着时间的推移被允许进化肢体除了帮助设计更稳定的机器人之外,其含义是身体计划随着生长而变形的生物可能具有进化优势编程机器人行走而不会摔倒是很艰难的,所以伯灵顿佛蒙特大学的Josh Bongard开始寻找最快捷的行走方式为了做到这一点,他对几种类型的机器人进行了模拟,并为每个机器人提供了相同的目标:寻找虚拟光源并进行步行步态以达到目标不过,Bongard为模拟添加了另一个转折点他说,他的一些虚拟机器人可能会随着时间的推移改变他们的身体计划,“就像最初无腿的蝌蚪在其一生中发展成一只有腿的青蛙一样”一条像蛇一样沿着地面滑行,但逐渐长出四条垂直的腿另一个开始时,四条腿以蜥蜴的方式水平张开 - 它的腿逐渐移动到身体下方的垂直位置第三种类型的虚拟机器人有四个直立的腿,并且缺乏进化其身体计划的能力每个机器人都使用一种称为遗传算法的软件程序来演变滑行或步行的步态,这种步态最好能够根据当前的身体计划将其送到光源一旦每个机器人进化到可以在四条腿上直立行走并在固定时间内到达光源的程度,Bongard就会在一个真正的四足步行机器人上运行算法来评估结果(见电影)他发现这个四足机器人在被编程为像任何随时间变形的虚拟机器人一样行走时是稳定的 “变形的机器人能够继续行走,即使它们被随机推动,”他说然而,当四足机器人采用具有固定身体计划的虚拟机器人的行走方式时,在推动时更容易摔倒 Bongard认为这是因为变形机器人必须保持平衡,并且通过许多身体计划,所以他们最终采用的步态具有更大的稳定性 Bongard说,在生物学方面,如果动物通过身体计划进行逐步学习,那么运动等进化行为可能会更容易 “这是人类婴儿所做的事情:他们逐渐从爬行走向行走,即使腿和脚的骨头发生变化以适应行为的变化”结果对工程师很有用,康奈尔大学的机器人专家Hod Lipson说在纽约伊萨卡:“我们现在可能需要研究新的方法,让机器人能够自动调整硬件,而不仅仅是他们的软件,如果我们要达到更高的性能水平”Bongard同意,但认为Lipson的行动呼吁可能太早了他说:“我们需要在材料上取得进步,以实现能够长出新腿的机器人”然而,即使没有那些先进的材料,机器人专家也开始通过手动改变机器人的身体计划来试验其中的一些概念 2009年,英国阿伯丁罗伯特戈登大学的克里斯麦克劳德使用类似的算法教一个简单的双腿步行机器人如何调整其步态,以应对额外的一对腿的增加 - 朝着更先进的方向迈进自适应机器人,麦克劳德认为他对Bongard的“胚胎学方法”感兴趣 - 他的模拟方式模仿了出生和成年期间某些动物的变化 “这当然值得进一步研究,”他说期刊参考:美国国家科学院院刊,DOI:10.1073 / pnas.1015390108关于这些主题的更多信息: