دیزنی سیستم مدیریت سقوط ربات‌های دوپا را توسعه داد

گروه مهندسی شرکت دیزنی به یک راهکار انقلابی دست یافته که می‌تواند نحوه سقوط ربات‌های دوپا را کاملاً دگرگون کند. این سامانه هوشمند به محض برهم خوردن تعادل ربات فعال شده و فرود را به گونه‌ای مدیریت می‌کند که هم شدت ضربه به حداقل برسد و هم حرکت نهایی حالتی نرم و کنترل‌شده داشته باشد تا از آسیب به بخش‌های حیاتی و گران‌قیمت جلوگیری شود.

چالش آسیب‌پذیری ربات‌های دوپا

اهمیت این فناوری زمانی بیشتر آشکار می‌شود که بدانیم ربات‌های دوپا، علی‌رغم ساختار مکانیکی پیشرفته‌ای که دارند، در برابر برخوردهای ناگهانی یا لغزش‌های کوچک مقاومت کافی از خود نشان نمی‌دهند. زمین خوردن این ربات‌ها می‌تواند خسارت جدی به بخش‌های ظریف و گران‌قیمت مانند حسگرها و دوربین‌ها وارد کند و عملاً کارایی ربات را مختل سازد.

نوآوری دیزنی: مدیریت هوشمند لحظه سقوط

تیم تحقیقاتی دیزنی در زوریخ برای رفع این مشکل، سیستمی جدید ارائه کرده است که دقیقاً در لحظه از دست رفتن تعادل فعال می‌شود و رفتار ربات را به‌گونه‌ای هدایت می‌کند که ضربه نهایی به کمترین مقدار ممکن برسد. روش‌های پیشین در کنترل سقوط ربات‌ها، یا منجر به قفل شدن عملگرها و برخورد خشک ربات می‌شدند و یا ربات کاملاً شل شده و سقوطی بی‌نظم پیدا می‌کرد؛ حتی الگوهای ازپیش‌برنامه‌ریزی‌شده نیز تنها در سقوط‌های ساده و آهسته کارایی داشتند.

آموزش با یادگیری تقویتی (Reinforcement Learning)

محققان دیزنی توضیح داده‌اند که چگونه با بهره‌گیری از تکنیک یادگیری تقویتی، ربات‌ها را طوری آموزش دادند که هنگام سقوط حرکتی نرم و کنترل‌شده داشته باشند. برای دستیابی به این هدف، فرایند زیر طی شد:

• هزاران ربات مجازی در یک شبیه‌ساز رایانه‌ای از موقعیت‌ها و زوایای مختلف به زمین پرتاب شدند.
• هر بار که ربات مجازی توانست شدت برخورد را کاهش دهد و در یکی از حالت‌های تعیین‌شده فرود آید، پاداش دریافت می‌کرد.
• تکرار مداوم این فرایند و بازخورد لحظه‌ای، منجر به ایجاد یک الگوی جامع و قابل‌انتقال برای مدیریت ایمن سقوط شد.

نتایج خیره‌کننده در دنیای واقعی

در مرحله بعدی، الگوریتم توسعه‌یافته بر روی یک ربات دوپای واقعی اعمال شد. تیم پژوهشی برای نقطه پایان هر سقوط، ۱۰ استایل هنری از پیش‌طراحی‌شده تعیین کرد. سپس ربات با ضربه یا تحریک عمدی از زوایای تصادفی به سقوط واداشته شد. با تکرار مکرر این آزمایش‌ها، ربات:

بدون هیچ آسیب قابل‌توجهی به زمین می‌افتاد و هر بار حرکتی کنترل‌شده و حساب‌شده از خود نشان می‌داد.

پژوهشگران این روش را نخستین رویکرد عمومی برای سقوط کنترل‌شده ربات‌های دوپا در دنیای واقعی می‌دانند که نشان‌دهنده پیشرفت چشمگیری در فناوری رباتیک است.

گام‌های بعدی دیزنی در توسعه سیستم

تیم دیزنی در نظر دارد تا این سیستم را بر روی انواع دیگر ربات‌ها، از جمله مدل‌های چهارپا، توسعه و آزمایش کند تا قابلیت تعمیم‌پذیری آن مشخص شود. علاوه‌براین، هدف نهایی پژوهشگران این است که:

1. قابلیت پیش‌بینی سقوط توسط ربات‌ها را فراهم سازند.
2. مکانیزمی طراحی شود که پس از برخورد با زمین، ربات بتواند دوباره به‌صورت نرم و کنترل‌شده روی پای خود بایستد (خودبازیابی).