研究人員開發(fā)新算法為機(jī)器人導(dǎo)航

目前有相當(dāng)多的四足機(jī)器人，其中最令人印象深刻的當(dāng)屬波士頓動力公司的Spot。但他們都有一個共同的問題:弄清楚該走到哪里，這樣他們就不會被卡住或摔倒。

幸運(yùn)的是，牛津大學(xué)(University of Oxford)、伊斯坦布爾薩班西大學(xué)(Sabanci University)和法國國家科學(xué)研究中心(French National Center for Scientific Research)的科學(xué)家小組開發(fā)了一種新的算法，可以為大多數(shù)環(huán)境生成可行的制導(dǎo)軌跡。

據(jù)venturebeat報道， “我們提出了一種自動計算具有挑戰(zhàn)性和不平坦地形的接觸計劃的方法，” 研究人員在Arxiv.org網(wǎng)站的一篇預(yù)印本中寫道，“在高度不均勻和雜亂的環(huán)境中航行仍然是一個懸而未決的問題，這些環(huán)境通常只有一小部分潛在的立足點(diǎn)。”

研究人員的方法分幾個階段來應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。建立模型分析環(huán)境來識別可能的接觸面，考慮到一個四條腿的機(jī)器人可以推動和避免接觸點(diǎn)太靠近邊緣。然后，同樣的模型為機(jī)器人的身體創(chuàng)建了一個“接觸可達(dá)”的引導(dǎo)路徑，這樣它的四肢就能與每一步都緊密接觸。

“如果主體與環(huán)境相交，就意味著碰撞，”論文作者解釋說，“但如果環(huán)境與肢體工作空間不相交，那么機(jī)器人就無法與環(huán)境進(jìn)行實(shí)際上的接觸。”

因此，在這兩個極端之間的區(qū)域，可以產(chǎn)生接觸而不發(fā)生碰撞，被認(rèn)為滿足可達(dá)性條件。為了減少計算時間，研究小組使用了一個隨機(jī)生成的腿部結(jié)構(gòu)和肢體運(yùn)動范圍的數(shù)據(jù)庫。在路徑規(guī)劃的過程中，只保留那些導(dǎo)致穩(wěn)定和非碰撞姿態(tài)的配置—在找到可行的配置之前，將丟棄其余的配置。

此外，每個腿部結(jié)構(gòu)示例都基于兩組啟發(fā)式算法進(jìn)行評分。一個計算樣本配置和機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)配置之間的加權(quán)距離，另一個使用斜率陡度等變量來確定哪些配置增加了可控性和穩(wěn)定性。

在測試中，研究人員讓一個數(shù)字機(jī)器人在Gazebo中運(yùn)行他們的框架lose, Gazebo是一個自主機(jī)器的仿真環(huán)境。

他們嘗試了難度逐漸變化的地形，包括平坦的地面、高度變化較小的地面和障礙物、高度變化較大的平面(如樓梯)和高度變化較大的非平面(碎石地形)。

該團(tuán)隊(duì)報告說，他們的引導(dǎo)路徑規(guī)劃器“非常穩(wěn)健”，并且它給出了避免碰撞和不穩(wěn)定配置的軌跡。此外，團(tuán)隊(duì)表示，在任何環(huán)境下，生成一個大約50步的路徑計劃都只花了不到7秒的時間。

然而，他們也注意到，動態(tài)仿真的成功率仍然太低，不允許在機(jī)器人上進(jìn)行無監(jiān)督部署。而這也是他們未來的工作與目標(biāo)。