Przyszłość logistyki dzięki autonomicznym robotom
Autonomiczne roboty mobilne, które poruszają się szybko, mogą przyczynić się do poprawy logistyki i zarządzania łańcuchami dostaw. Dotychczasowe rozwiązania, bazujące na robotach kołowych lub kroczących, nie zawsze były wystarczająco efektywne w realizacji zadań w zróżnicowanych środowiskach.
Innowacyjny projekt ETH Zurich
Naukowcy z Laboratorium Systemów Robotycznych ETH Zurich wprowadzili nowy projekt robota, który łączy zdolności robotów kołowych i kroczących. W artykule opublikowanym w Science Robotics, opisali robota, który wykorzystuje różne techniki uczenia przez wzmacnianie, aby płynnie przełączać się między trybem jazdy a chodzenia, dostosowując się do różnorodnych terenów.
Cele projektu i osiągnięcia badawcze
Celem projektu było stworzenie dużego systemu autonomicznej jazdy, umożliwiającego poruszanie się robota po ziemi z najwyższą dotychczas prędkością. Efekt ten jest wynikiem ponad pięciu lat badań nad robotyką kroczącą, autonomiczną nawigacją i percepcją robotów.
Inspiracja i różnice w projektach
System ten opiera się na wcześniejszym robocie stworzonym przez zespół CERBERUS, który zdobył pierwsze miejsce w DARPA Subterranean Challenge w 2021 roku. Nowy robot ma uproszczony design i bardziej zaawansowany system nawigacji wspomagany przez sztuczną inteligencję. Tradycyjne metody planowania nawigacji, wykorzystywane dla prostych robotów kołowych lub wolno chodzących, nie były wystarczająco szybkie dla robotów poruszających się z prędkością do 20 km/h.
Technologie wspierające autonomiczną nawigację
Aby umożliwić autonomiczną nawigację, naukowcy opracowali i przetestowali różne techniki hierarchicznego uczenia przez wzmacnianie. Ostatecznie, stworzyli kontroler oparty na sieciach neuronowych, który przetwarza różne typy danych wejściowych, tworząc nowe plany nawigacyjne w ciągu milisekund.
Zalety i możliwości nowego kontrolera
Kontroler ten w pełni rozumie nieliniowe i skomplikowane dynamiki robotów kroczących, co pozwala na efektywne poruszanie się po różnych terenach. Na gładkich powierzchniach robot wykorzystuje koła, minimalizując zużycie energii. W trudniejszych terenach, takich jak schody, robot przełącza się na tryb chodzenia.
Efektywne połączenie technologii kołowych i kroczących
Kontroler wykorzystuje dane sensoryczne do określenia najbardziej efektywnego sposobu poruszania się robota po danym terenie. Łączy w sobie zalety robotów kołowych, które są efektywne energetycznie, z zaletami robotów kroczących, które są zdolne do pokonywania przeszkód.
Zaawansowane technologie sieci neuronowych
Dwa sieci neuronowe sterujące robotem przetwarzają dane zbierane przez sensory, generując odpowiednie ruchy i decydując o kierunku ruchu. W specjalnie stworzonym środowisku symulacyjnym, przypominającym grę komputerową, oprogramowanie automatycznie generuje nowe etapy dla kontrolera nawigacji, zawierające różnorodne tereny i zakłócenia. Po kilku godzinach treningu uzyskano bardzo odporne i wszechstronne kontrolery sieci neuronowych, które radzą sobie z trudnymi terenami i labiryntowymi środowiskami.
Prostota i skuteczność systemu nawigacyjnego
Nawigacyjny system robota jest prostszy niż wiele istniejących kontrolerów, skupiając się na planowaniu ruchu i ogólnej nawigacji robota. Kontroler zawiera podstawowe moduły mapowania terenu i SLAM (jednoczesna lokalizacja i mapowanie).
Testy w rzeczywistych warunkach
System ten został przetestowany w serii eksperymentów w rzeczywistych środowiskach, gdzie robot z powodzeniem przemierzył ponad 10 km w dwóch europejskich miastach: Zurychu i Sewilli. W przyszłości robot z kołami i nogami oraz zaawansowany system nawigacji mogą zostać udoskonalone i wdrożone w różnych zastosowaniach, takich jak szybkie i niezawodne dostawy towarów.
Plany na przyszłość
Naukowcy planują rozszerzenie systemu o wielomodalne dane wejściowe, uwzględniając informacje semantyczne, takie jak wilgotność podłoża, konieczność poruszania się po chodniku lub trawie, czy też obserwowanie sygnalizacji świetlnej.
Nowe możliwości w autonomicznych dostawach
Roboty z kołami i nogami, zaprojektowane przez ETH Zurich, otwierają nowe możliwości w dziedzinie autonomicznych dostaw. Połączenie zaawansowanych technik nawigacji i wszechstronności ruchu, czyni je niezwykle efektywnymi i adaptacyjnymi w różnych warunkach terenowych. Przyszłość autonomicznych robotów dostawczych staje się rzeczywistością, dzięki innowacjom w dziedzinie robotyki i sztucznej inteligencji.