Teaching robots to walk on the moon, and maybe rescue one another
圖片來源:肖恩·格拉索

俄勒岡州胡德山上的帕爾默冰川不是月球,但它是一個練習的好地方。

位於波特蘭以東約 70 英里的雪山上約 6,000 英尺處,一支來自南加州大學、德克薩斯農工大學、佐治亞理工學院、俄勒岡州立大學、天普大學、賓夕法尼亞大學的多學科團隊,和美國太空總署聚集在一起釋放一個四足動物名為靈入曠野。

包括工程師在內的團隊,作為 LASSIE 計畫的一部分:模擬環境中的腿部自主表面科學,地球科學家和行星科學家對 Spirit 進行了現場測試。在去年夏天五天的測試中,Spirit 覆蓋了各種具有挑戰性的地形,用他細長的金屬腿在移動的泥土、泥濘的雪和巨石上漫步。有時他熟練地穿過山坡,有時他搖搖晃晃地摔倒。

這是更好地了解基材特性並學習更好地在這些極端地形上行走的過程的一部分。精神號記錄的練習時間產生的數據將用於訓練未來機器人在星際表面上使用,例如地球的月球,也許還有我們太陽系中的行星。

南加州大學、賓州大學、德州農工大學、俄勒岡州立大學、喬治亞理工學院、坦普爾大學和美國太空總署約翰遜太空中心正在美國太空總署資助的研究中教授狗形機器人在月球隕石坑和其他具有挑戰性的行星表面導航。圖片來源:肖恩·格拉索

南加州大學維特比工程學院電機與電腦工程系助理教授錢飛飛表示:「有腿機器人需要能夠檢測到與地面相互作用時發生的情況,並相應地快速調整其運動策略。」高級計算學院是該專案的領導者。“當機器人腿在冰上打滑或陷入軟雪中時,它會激勵我們尋找新的原理和策略,以突破人類知識的界限並實現新技術。我們從觀察到的失敗中學習和改進。”

精神從每一步學習。

俄勒岡州認知科學家克里斯蒂娜·威爾遜 (Cristina Wilson) 表示:“就像我們人類在不平坦的地面上行走時,我們可以檢測腳下地面如何移動一樣,有腿機器人也能做到同樣的事情。”州立大學。

機器越多越好

錢的團隊並不打算只停留在一個機器人獨自在荒野中徘徊。她和賓州大學的前同事 Cynthia Sung、Mark Yim、Daniel Koditschek 和 Douglas Jerolmack 計劃開展桁架計畫:機器人暫時聯合起來克服桑迪陷阱,然後分開。他們想幫助將機器人團隊放到月球上,讓它們一起完成任務。他們將利用他們所獲得的知識以及他們在任務中收集的數據,並將這些細節相互傳達。

「它們會感知地面狀況,」錢說,「然後相互交換這些信息,共同形成一張運動風險估計地圖。然後,機器人團隊可以使用這張穿越風險地圖來為他們的行星探索提供信息。」 :「這裡有一片非常柔軟的沙地,對於輪式漫遊車來說可能存在高風險,來這裡可能是一個更安全的區域。

用於此類工作的機器人將不僅僅是Spirit:還有輪式漫遊車(非常適合有效載荷和長距離)、六足機器人(中等有效載荷,但比輪式更好的機動性)和類似狗的機器人就像 Spirit 的堅固版本(機動性最高,距離更短)。這是這項研究中最酷的部分,這部分聽起來像是變形金剛會做的事情,或者至少是「倖存者」中的一群漂流者會做的事情:如果一個人陷入困境,被鬆散的泥土、岩石或峽谷弄得無法移動,他的機器人夥伴會到達並連接在一起,形成一座橋樑或金字塔,將他們的朋友提升到安全的地方。然後回去工作。

「當他們計劃將機器人拉起來的策略時,他們將決定施加什麼力量以及機器人應該到達什麼位置,同時還要編譯地形訊息,」錢說。「這就是如何使用這些功能的關鍵思想:防止極端地形中的運動故障並從中恢復。”

回到胡德山

Spirit 可以繞過各種自然環境,學習如何在具有挑戰性的地形上更好地移動。進行了實地測試在新墨西哥州。但在胡德山拍攝的影片顯示,在這些類似行星的環境中,這種景觀是多麼超凡脫俗。這為勇氣號提供了大量在地球上學習的機會,然後再探索其他行星。

美國宇航局約翰遜航天中心的地質學家瑞安·尤因在視頻中說:“看看我們的周圍,要推動這個高度是非常困難的。”「但作為有腿的生物,作為人類,我們可以輕鬆地繞過它。狗也可以輕鬆地繞過它。因此,這個計畫是我們可以在像其他行星一樣的環境中實現新科學和新移動性的試驗場。

事實上,一隻狗確實在到處亂跳:霍華德,威爾遜的德國牧羊犬,以精神號只能夢想的那種敏捷性四處遊蕩。

「我們將觀察霍華德在不同類型的冰雪條件下如何移動,」錢在影片中說。“在這些組合動作中,究竟是什麼讓他能夠在具有挑戰性的地形上取得成功?”

LASSIE 計劃要求 Spirit 號再進行兩次旅行:前往白沙和返回胡德山。來自南加州大學和賓州大學的 TRUSSES 團隊還計劃明年帶著 Spirit 和其他新型多任務機器人造訪白沙。想像一下瓦力和朋友們在一起的情景。

引文:教導機器人在月球上行走,也許還能互相拯救(2024 年,4 月 3 日)檢索日期:2024 年 4 月 3 日取自 https://techxplore.com/news/2024-04-robots-moon.html

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