چکیده:
ربات یوزپلنگ 3 یکی از ربات های جدید و جنجال برانگیز MIT است. نسخه جدید این ربات می‌تواند برای کاوش در مناطق حادثه و دیگر محیط‌های خطرناک یا غیر قابل دسترسی مورد استفاده قرار گیرد.
تعداد کلمات: 1126 / تخمین زمان مطالعه: 5 دقیقه
 
 
 
ربات یوزپلنگ یا RPM Cheetah 3 MIT اکنون می‌تواند از روی هر نوع زمین ناهموار و خشنی حرکت کند، با این حسن که نیاز به مصرف آب برای صعود و بالا رفتن ندارد و به سرعت می‌تواند تعادل خود را نگه دارد، و حتی نیازی به نور برای دیدن ندارد زیرا این ربات نابینا است.
این اسباب بازی مکانیکی 90 پوندی به طور عمدی اینگونه طراحی شده است تا همه این کارها را بدون اینکه تکیه بر دوربین و یا سنسورهای خارجی داشته باشد، انجام دهد. در عوض، به طرز شگفت انگیزی می‌تواند محیط اطراف خود را احساس کند، به طوری که مهندسان آن را به عنوان "حرکت نابینا" توصیف می‌کنند و بسیار شبیه راه رفتن در یک اتاق تاریک است.

کیم سانگبی، طراح این ربات و استاد مهندسی مکانیک در MIT می‌گوید: "رفتارهای غیر منتظره زیادی وجود دارد و این ربات باید بتواند بدون اینکه بیش از حد روی دید خود متکی باشد، کار کند." این چشم انداز می‌تواند کمی نادرست باشد و گاهی اوقات امکان پذیر نیست و اگر بیش از حد روی دیدتان تکیه کنید، ربات شما باید موقعیت بسیار دقیقی داشته باشد و در نهایت آهسته حرکت کند. بنابراین ما می‌خواهیم این ربات بیشتر بر اطلاعات لمسی تکیه کند. به این ترتیب، در حالی که سریع حرکت می‌کند، می‌تواند موانع غیر منتظره را کنترل کند. "
محققان قابلیت‌های این ربات را در ماه اکتبر در کنفرانس بین المللی ربات‌های هوشمند در مادرید ارائه خواهند کرد. علاوه بر مسدود کردن بینایی، این تیم، سخت افزار بهبود یافته این ربات نشان می‌دهد که طیف وسیعی از حرکات را در مقایسه با Cheetah 2 یعنی نسخه پیشین خود می‌تواند انجام دهد و اجازه می‌دهد تا ربات به عقب و جلو بپرد و پیچ و تاب بخورد که بسیار شبیه به حرکات گربه در هنگام پرش است.
کیم سانگبی پیش بینی می‌کند که برای چند سال آینده، این ربات قادر به انجام وظایفی خواهد بود که برای انسان‌ها بیش از حد خطرناک یا غیرقابل دسترس است.

کیم می‌گوید: "یوزپلنگ 3 برای انجام وظایفی مانند بازرسی نیروگاه‌ ها، که شامل بررسی شرایط مختلف زمین از جمله پله‌ها، محدودیت‌ها و موانع موجود بر روی زمین است، طراحی شده است. "من فکر می‌کنم که موارد بی شماری وجود دارد که ما می‌خواهیم ربات‌ها را برای انجام برخی وظایف به جای انسان بفرستیم. کارهای خطرناک، کثیف و دشوار را می‌توان با ربات‌های کنترل شده از راه دور انجام داد."
یوزپلنگ 3 که نابینا است می‌تواند راه خود را از پله‌ها و از روی زمین‌های غیر هموار پیدا کند و به سرعت تعادل خود را در برابر نیروهای غیر منتظره حفظ کند که به لطف دو الگوریتم جدید توسعه یافته توسط تیم کیم یعنی: الگوریتم تشخیص تماس و الگوریتم کنترل پیش بینی مدل، امکان پذیر شده است. کیم می‌گوید: "این الگوریتم واقعا مورد اعتماد است،" هنگامی که زمان مناسبی برای برداشتن قدم بعدی باشد، یوزپلنگ آن را تشخیص می‌دهد".

الگوریتم تشخیص تماس به ربات کمک می‌کند تا بهترین زمان را برای گذاشتن یک پای مشخص روی زمین، با بررسی جریان نوسانات هوا از پله تا روی زمین تعیین کند. به عنوان مثال، اگر ربات بر روی یک شاخه سبک و سپس یک سنگ سخت و سنگین حرکت کند، چگونه واکنش نشان می‌دهد و این که آیا راهش را ادامه می‌دهد، یا عقب می‌کشد و به جای آن پاهای خود را می‌چرخاند، آیا می‌تواند تعادل خود را حفظ کند یا سقوط می‌کند.
کیم می‌گوید: "این الگوریتم واقعا مورد اعتماد است،" هنگامی که زمان مناسبی برای برداشتن قدم بعدی باشد، یوزپلنگ آن را تشخیص می‌دهد".
الگوریتم تشخیص تماس به ربات کمک می‌کند تا بهترین زمان برای انتقال یک پا بر اساس نوسان را تعیین کند، و این به طور دائم برای هریک از چهار پا محاسبه می‌شود: احتمال پرش زدن از روی زمین، تخمین نیرویی که ضربه پا روی زمین ایجاد می‌کند و احتمال اینکه پا کجا قرار بگیرد. الگوریتم این احتمال‌ها را براساس داده‌های ژیروسکوپ، شتاب سنج و موقعیت پاها محاسبه می‌کند و زاویه و ارتفاع از زمین را ثبت می‌کند.

اگر، به عنوان مثال، ربات غیرمنتظره بر روی یک بلوک چوبی بپرد، بدن آن ناگهان شیب می‌شود و  زاویه و ارتفاع ربات را تغییر می‌دهد. این داده‌ها بلافاصله به محاسبه سه احتمالی می‌پردازند که الگوریتم آنها را با هم مقایسه می‌کند تا برآورد کند که آیا هر پا بایستی بر روی زمین پایین برود و یا بالا رفته و به منظور حفظ تعادل خود بچرخد و همه اینها در حالی است که این که ربات عملا کور است.
"اگر انسان چشمان خود را بسته و گام بردارد، ما به یک مدل ذهنی برای جایی که ممکن است زمین باشد و بتوانیم برای آن آمادگی داشته باشیم، نیاز داریم. اما ما چنین احساسی را بر مبنای لمس زمین به دست می‌آوریم. کیم می‌گوید. "ما می توانیم همان کار را با ترکیب چندین منبع اطلاعاتی برای تعیین حرکت انجام دهیم".
محققان این الگوریتم را با آزمایشات یوزپلنگ 3 بر روی یک تردمیل آزمایشگاهی و صعود از روی یک راه پله آزمایش کردند. هر دو سطح با اشیاء تصادفی مانند بلوک‌های چوبی و رول‌های نواری پر شده بودند.
کیم می‌گوید: "ربات ارتفاع هر مرحله را نمی‌داند و نمی‌داند که موانعی در پله‌ها وجود دارد، اما فقط از روی آنها راه می‌رود بدون اینکه تعادل خود را از دست بدهد" "بدون استفاده از آن الگوریتم، ربات بسیار ناپایدار بود و به آسانی سقوط خواهد کرد."
 

پیشرفت‌های آینده

"الگوریتم تشخیص تماس به شما می‌گوید،" چه زمانی برای اعمال نیرو بر روی زمین مناسب است، "کیم می‌گوید. "اما هنگامی که بر روی زمین هستید، باید محاسبه کنید که چه نیرویی برای قدم بعدی اعمال می‌شود، تا بتوانید بدن را به روش درستی حرکت دهید." "این به لطف این مدل پیش بینی کننده است که می‌تواند نیروهای مناسب را بر روی زمین اعمال کند و همراه با الگوریتم انتقال تماس، باعث می‌شود که هر تماس با زمین بسیار سریع و ایمن باشد."
الگوریتم پیش بینی مدل، موقعیت مکانی بدن و پاهای ربات را در عرض نیم ثانیه محاسبه می‌کند و اگر در تماس با زمین نیروی خاصی توسط هر پا به کار رفته باشد، محاسبه می‌شود. کیم می‌گوید: "این به لطف این مدل پیش بینی کننده است که می‌تواند نیروهای مناسب را بر روی زمین اعمال کند و همراه با الگوریتم انتقال تماس، باعث می‌شود که هر تماس با زمین بسیار سریع و ایمن باشد."
این تیم قبلا دوربین‌هایی را به روبات اضافه کرده است تا بازدیدهای بصری از محیط اطراف خود ارائه دهد. این امر در نقشه برداری از محیط عمومی کمک خواهد کرد و ربات را از روی موانع بزرگتری مانند درها و دیوارها به سمت جلو هدایت می‌کند. اما در حال حاضر، تیم در حال تلاش برای بهبود حرکات این ربات است.
این تحقیقات به طور خصوصی توسط Naver، موسسه تحقیقاتی تویوتا، Foxconn و دفتر تحقیقات علمی نیروی هوایی پشتیبانی می‌شود.
 

برگرفته از سایت MIT