Робот-манипулятор за 24 часа: 3.3 рад/с

Исследователи из University of California разработали фреймворк/способ для совместного проектирования морфологии роботизированных рук и политик управления. Система создает, обучает, производит и развертывает нового робота менее чем за 24 часа. Метод достигает скорости вращения объектов 3.3 рад/с, превосходя Leap Hand с 0.47 рад/с и RoboGrammar с 0.26 рад/с.

Традиционная робототехника разделяет механический дизайн и разработку контроля, что ограничивает ловкость манипуляций. Совместная оптимизация страдает от двойного проклятия размерности — огромного пространства поиска в сложном дизайне оборудования и точном управлении. Предыдущие подходы для манипуляций имели ограниченное пространство поиска или избегали задач с длинным горизонтом, фокусируясь только на локомоции.

Представляют кросс-эмбодированный со-дизайн фреймворк для ловких рук, который совместно оптимизирует политики управления и аппаратный дизайн. Четыре руки, созданные по этому методу, развертываются по принципу «от симуляции к реальности».

Обзор метода. Этап 1: Сначала случайным образом выбираются воплощения, включая морфологию и степени свободы. Затем проводится предварительное обучение политики, обусловленной морфологией, для всех воплощений. Этап 2: Конструкция генерируется с использованием модульных грамматик, причем правила сборки выбираются на основе предыдущей производительности. Затем кросс-воплощенная политика применяется для оценки различных конструкций в симуляции. Этап 3: Лучшие конструкции и донастроенное управление затем изготавливаются и развертываются на реальном оборудовании для работы с неизвестными объектами.

Слева направо. 1) Изменяемая длина пальцев от 1 до 10 с использованием плоских модульных стопок. 2) Пример реализации с различными степенями свободы для пальцев на 3 или 4 сервомоторах. 3) Вариации конструкции кончиков пальцев. 4) Вариации количества пальцев и примеры реализации.

Фреймворк использует кросс-эмбодимент политику, обученную на сгенерированных роботизированных руках для эффективной оценки дизайнов. Система включает процедурную генерацию рук через грамматики, энкодер морфологии для кондиционирования политики и сеть оценки дизайна для направления поиска. Модульная аппаратная платформа использует реалистичные компоненты в симуляции с предвычисленными геометриями коллизий, ограничениями суставов и спецификациями производимых компонентов.

Фреймворк тестировался на трех задачах манипуляции — вращение объектов в руках, захват и переворачивание. Четыре различных дизайна роботизированных рук были развернуты из симуляции в реальность и протестированы на 17 неизвестных ранее объектах без обратной связи о состоянии объекта. Трехпальцевая роботизированная рука показала лучшую обобщаемость, успешно вращая 15 из 17 объектов включая, в то время как антропоморфная рука справилась только с 3 объектами.

Источник новости и обложки: arxiv.org

Фреймворк Cross Embodied Co-Design создает робота-манипулятора за 24 часа