请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版
专注物联网产业服务
微信二维码
威腾网服务号
游客您好
第三方账号登陆
  • 点击联系客服

    在线时间:8:00-16:00

    客服电话

    17600611919

    电子邮件

    online@weiot.net
  • 威腾网服务号

    随时掌握企业动态

  • 扫描二维码

    关注威腾小程序

MIT发现一款计较机系统,可自动设想机械人结构

发布时期:2021-9-19 13:45
阅读:2293

对于研究人员来说,选择正确的形状对机器人穿越特定地形的能力至关重要,但是又不可能建立和测试每一种可能的形式。那如果用计算机帮忙模拟机器人的结构呢?近日,麻省理工学院(MIT)的研究人员成功开发了一种计算 ...

对于研讨职员来说,挑选正确的外形对机械人穿越特定地形的才能相当重要,可是又不成能建立和测试每一种能够的形式。那假如用计较机帮手模拟机械人的结构呢?

克日,麻省理工学院(MIT)的研讨职员成功开辟了一种计较机系统,操纵该系统可以对机械人的外形停止仿真,并帮助肯定哪类设想的结果是最优的。

举例来说,假如我们需要按照已有材料建造一个可以在有断层的路面上匍匐的机械人,在设想它的表面时,我们能够希望它的身子尽能够短一些、手臂尽能够长一些,以顺应这类存在断层的空中。

但是,设想出来的机械人能够并不像我们设想中那末理想。以下图所示,这款机械人在匍匐进程中看起来非常费劲,而且太长的 “手臂” 也让它行动缓慢。

MIT发现一款计较机系统,可自动设想机械人结构

图|系统优化前在断层路面行走的机械人模子


那我们无妨让计较机帮手设想一下。利用 MIT 研讨职员发现的系统 RoboGrammAR ,我们只需把预备用到的机械人组件(如枢纽、连杆等)输入到系统中,再告诉系统机械人需要在什么范例的路面上行驶,RoboGrammar 就能算出多种合适的机械人结构。

就像这样,下图是 RoboGrammar 给出的其中一种设想,经过系统优化的机械人在身段比例上明显和谐了很多,匍匐速度也更快了。

MIT发现一款计较机系统,可自动设想机械人结构

图|系统优化后在断层路面行走的机械人模子


相关研讨以 “RoboGrammar: Graph Grammar for TerrAIn-Optimized Robot Design” 为题,颁发在了 SIGGRAPH 亚洲 2020 大会。

MIT发现一款计较机系统,可自动设想机械人结构

图|相关论文(来历:MIT 官网)


该论文的第一作者、麻省理工学院计较机科学与野生智能尝试室 (CSAIL) 的博士生 Allan Zhao 称:“机械人设想照旧是一个很是手工化的进程。” 他将 RoboGrammar 描写为 “一种更具缔造性的机械人设想方式,操纵这类方式停止设想能够更高效。”

研讨职员暗示,这一停顿能够会给设想机械人外形范畴注入一定的计较机帮助缔造力。

基于节肢动物的启发,研讨职员开辟出一种递归图形语律例则


Allan Zhao 以为,机械人是为各类无穷无尽的使命而设想的,但是 “它们的整体外形和设想常常很是类似。” 例如,“当你想制造一个需要穿越各类地形的机械人时,你能够会立即想到一个像狗那样的四足动物,我们想晓得这能否真的是最好设想。”

Allan 的团队猜测,更多的创新设想也答应以改良机械人的功用。是以,他们建立了这个计较机模子,这个模子完全不会受先前老例的影响。虽然研讨目标是为了创新,但还是需要制定一些根基法则。

是以,研讨团队开辟了一种递归图形语法(recursive graph grammar),用以对机械人组件的排列停止约束。例如,相邻的支腿应当用一个枢纽毗连,而不是用另一个支腿相连。这样的法则确保最少设想是在低级水平上,每个计较机天生的设想作品都是可以工作的。

MIT发现一款计较机系统,可自动设想机械人结构


图|该系统的输入是一组根基的机械人部件,如连杆、枢纽和结尾结构,以及最少一个地形,如门路地形或带墙障的地形

RoboGrammar 系统供给了一种递归图形语法,可以有用地天生数十万个由给定组件构建的机械人结构。然后,研讨职员利用图启发式搜索和模子猜测控制 (MPC) 来促进摸索大的设想空间,并为给定的地形识别高性能的例子。研讨职员称这一方式可以实现机械人结构和控制器的协同优化。

正如很多模仿动物外形建造的机械人一样,Allan Zhao 也暗示其团队的图形语律例则一样是遭到了动物的启发,特别是那些无脊椎动物,包括昆虫、蜘蛛和龙虾等。“它们的特点是有一个节数可变的中心体,有些部分还有支腿毗连。而且我们留意到,这不但足以描写节肢动物,还可以描写更熟悉的动物形状,包括四足动物。”

因而,基于节肢动物的启发,研讨职员设想了 RoboGrammar 系统,并增加了一些其他机械上的功用,例如可以利用轮子来取代机械人的 “腿”。

MIT发现一款计较机系统,可自动设想机械人结构

图|系统优化前的带有轮子的机械人

系统设想出的机械人并不总是最好质量,需要控制每个机械人的活动和评价其功用


RoboGrammar 利用图形语法的法则来设想不计其数个潜伏的机械人结构。有些看起来有点像赛车,有些看起来像蜘蛛,大概是像一个在做俯卧撑的人。

MIT发现一款计较机系统,可自动设想机械人结构

图|系统优化后的用于在冰上行走的机械人模子


Allan Zhao 说:“看到各类百般的设想,我们感应倍受鼓舞。这无疑显现了图形语法的缔造力。” 可是研讨职员也暗示,系统设想出的机械人并不总是最好质量。而且,系统给出的设想在很洪流平上基于人们输入的组件范例。

要想挑选最好的机械人设想,就需要控制每个机械人的活动和评价其功用。Allan Zhao 说,“到今朝为止,这些机械人只是模子。” 该团队为每个机械人开辟了一个控制器,其算法称为模子猜测控制 (Model Predictive Control),以快速向前移动为优先级。控制器是一组指令,将这些结构赋予生命,控制机械人各类马达的活动顺序。

“机械人的外形和控制器是慎密相连的,这就是为什么我们必须为每个给定的机械人零丁优化控制器的缘由。” 一旦每个模拟机械人都可以自在移动,研讨职员即可以经过 “图形启发式搜索” 来寻觅高性能的机械人。

这套系统的发现,为的不是取代人们停止设想,Allan Zhao 希望可以借助这一系统激起人们的缔造力。

哥伦比亚大学机械工程师、计较机科学家 Hod Lipson 虽然没有介入这个项目,可是他以为,“这项工作是 25 年来在自动设想机械人的形状和控制方面的最高成就。”“利用外形语法的想法已经出现一段时候了,可是没有哪个像这个作品一样完善地实现了这个想法。”

原文章作者:DeepTech深科技,转载或内容合作请点击 转载说明 ,违规转载法令必究。追求报道,请 点击这里


路过

雷人

握手

鲜花

鸡蛋
该文章已有1人参与评论

请发表评论

全部评论

查看全部评论>>

扫一扫关注官方微信号

一手信息资讯权掌握尽在威腾网

滚动新闻
Weiot(威腾网)是一家以原创内容、高端活动与全产业渠道为核心的垂直类物联网产业媒体。我们关注新兴创新的物联网领域,提供有价值的报道和服务,连接物联网创业者和各种渠道资源,助力物联网产业化升级。
15201069869
关注我们
  • 访问移动手机版
  • 官方微信公众号

© 2014-2020 Weiot.NET 威腾网 北京微物联信息技术有限公司 ( 京ICP备20000381号-1 )