爱吧机器人网 » 技术 > 机器人学 > 正文

麻省理工学院最新研究:优化软体机器人的控制和设计

\
软体机器人属于一个新的领域,它可能在诸如外科手术等领域发挥重要作用(手术时的纳米机器人需要在人体内部移动而不损伤软组织)。软体机器人通常由弹性、高柔韧性甚至有机材料制成,这为它们在传统刚性机器人无法胜任的角色中部署提供了机会。另外,高度灵活的软体机器人也很有可能成为制造业和仓库环境中的关键部件。

下个月即将在温哥华召开的神经信息处理系统(Neural Information Processing Systems)会议上,麻省理工学院的研究者将详细介绍一种优化软体机器人控制和设计的新方法。基于此方法,软体机器人将能够完成过去由于严重依赖计算能力而难以完成的任务。

软体机器人能够延展和操控自己形状,是极其灵活的。从计算的角度来看,这意味着它们有无数种运动方式,让计算机的训练任务变得极其繁重。

该项研究的第一作者、计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)毕业生安德鲁·斯皮尔伯格(Andrew Spielberg)在博客中写道:“软体机器人是无限维的生物,在任意给定时刻都有上十亿种不同的弯曲方式,但事实上,软物体有其自然的弯曲方式。我们发现软体机器人的自然状态可以非常简洁地用低维来描述。我们通过学习对可能状态的良好描述来优化软体机器人的控制和设计。”



为了训练和开发他们的软体机器人应用程序,研究人员创建了一个模拟,以训练二维和三维软体机器人完成诸如抵达目标物体以及操控自身形状等任务。实验证明,该模拟中,机器人程序化运动的速度和精度都比复杂的传统方法有了显著提高。通常需要进行多达30000次模拟才能实现的优化,新方法只需400次。

在模拟中,一个名为“观察者”的程序计算所有变量,并监督一个软体机器人完成指定任务的情况。此前,研究人员设计了一簇包含机器人可进行的运动详细信息的particle(粒子仿真),如果机器人试图越过这些限制,则会被抵抗运动的制动器阻止。然而,手工设置所有这些规则是非常耗时的。

为了解决这个问题,研究人员创建了一个“循环学习优化(learning-in-the-loop optimization)”,其中所有参数都是在多个模拟中通过一个反馈循环来学习的。



麻省理工学院指出:“该模型采用了一种称为物质点法(MPM)的技术,该技术模拟由背景网格包围的连续物质(如泡沫和液体)的粒子行为。过程中,它将机器人及其可观察环境的粒子捕获为像素或三维像素,称为体素,无需任何额外计算。”

来自模拟的所有信息都由机器学习处理,机器学习创建一个压缩的低维粒子网格表示,然后可以用作机器人的状态表示。随后,控制器可以使用这些参数来调整每个粒子的最佳刚度,从而优化机器人的运动。在未来,软体机器人可以为特定任务以不同的刚度被3D打印出来。

上一篇:MIT研制出可以像植物一样生长的机器人
下一篇:谷歌机器人自己学会走路,完全无需人工干预
精选推荐
7种常见的机器人焊接类型
7种常见的机器人焊接类型

[2017-12-17]  机器人焊接是工业领域最常见的机器人应用之一,近几十年来主要由汽车行业驱动。机器人焊接在完成大批量,重复性的焊接任务时效率最高。...

南加州大学机器人学家:机器人更适合粗暴的爱
南加州大学机器人学家:机器人更适合粗暴的爱

[2019-11-07]  图片来自JOHN MADERE GETTY IMAGES打是疼骂是爱,当人类粗暴的将物体从机器人手中敲掉,看似残忍,实际上却能帮助机器人找到最好的握持物 ...

MIT用深度学习处理3D点云数据 应用于无人汽车等领域
MIT用深度学习处理3D点云数据 应用于无人汽车等领域

[2019-10-23]  如果你见过自动驾驶汽车,也许会对车顶上那个一直在旋转的圆柱体感到好奇。这是一个雷达传感器,无人驾驶汽车依靠它在现实世界中进行导航。 ...

农业将为高科技行业 农业机器人的应用领域
农业将为高科技行业 农业机器人的应用领域

[2017-12-17]  农业正在迅速成为一个令人兴奋的高科技产业,吸引了新专业人士,新公司和新投资者。技术发展迅速,不仅提高了农民的生产能力,而且促进了我们所知道的机器人和自动化技术的发展。...

苹果AI主管透露自动驾驶汽车项目关于机器学习方面的进展
苹果AI主管透露自动驾驶汽车项目关于机器学习方面的进展

[2017-12-11]  苹果隐秘的自动驾驶汽车项目多年来一直在转移焦点,但今年似乎正在加速。 4月份,公司获得了在加利福尼亚州进行自动驾驶汽车测试的许可证,而在6月份,苹果公司首席执行官库......

基于生物启发的机器人很容易适应丢失附属器官
基于生物启发的机器人很容易适应丢失附属器官

[2017-12-17]  很多机器人被设计应用在危险环境,如灾难现场。在这些地方,他们的运动系统完全有可能被损坏。那这样会吓跑这些机器人吗?也许不是,如果它们像日本的东北和北海道大学创造的......

智能机器人困惑的时候知道该问什么问题
智能机器人困惑的时候知道该问什么问题

[2017-03-20]   照片:Nick Dentamaro 布朗大学 上周,我们提到了麻省理工学院的一些研究,即通过链接人的大脑来帮助机器人在他们将要犯错误的时 ...

2017年:AI渗入云端
2017年:AI渗入云端

[2017-12-29]  云中的人工智能不仅仅是科技巨头的权力游戏,它也可能是人工智能领域的下一个飞跃。加利福尼亚州的Rigetti Computing公司刚刚使用其原型量子芯片之一在其云平台上运行机器学......

本周栏目热点

全面了解机器人的精度

[2018-05-07]  1 绝对精度是啥玩意? 这个软件能否后刷进机器人系统?关于第二个问题,近期有不少客户询问本助手,这个软件可以后刷到系统里卖面吗?可以 ...

机器人离线编程误差来源分析及消除办法

[2018-01-02]  随着机器人应用领域越来越广,传统的示教编程这种编程手段有些场合变得效率非常低下,于是离线编程应运而生,并且应用越来越普及。初用离线编程的朋友,总会被最后生...

工业机器人之三大零组件:电机、控制器与减速器分析

[2018-03-20]  若以机械结构来看,工业机器人可区分为单轴机器人、座标机器人、水平多关节机器人(SCARA)、垂直多关节机器人以及并联式机器人(DELTA)等,以下依序就这五种类型来说明。...

工业机器人常用气缸的内部结构和工作原理

[2017-12-21]  气缸的组成 : 缸体,活塞,密封圈,磁环(有传感器的气缸)。原理 : 压力空气使活塞移动,通过改变进气方向,改变活塞杆的移动方向。失效形式 : 活塞卡死,不动作;气缸......

一文读懂机器人传感器的秘密

[2017-12-20]  机器人也是通过感知系统来感知世界,这个感知系统是通过各种各样的传感器组成的。传感器可以感受外界的信号,如光、热、烟雾、压力和湿度等等,并将信息传递给下一级装置,机......