סין מאמנת רובוטים לקפוץ כמו חתולים כדי לחקור אסטרואידים

[מודעה_1]

בהשראת יכולתם של חתולים להסתובב ולנחות, צוות מחקר במכון הטכנולוגי של חרבין (סין) השתמש בלמידת חיזוקים (RL) - סוג של בינה מלאכותית (AI) - כדי לאמן רובוטים להתאים את תנוחתם באוויר בעת קפיצה מעל משטחים מחוספסים ובעלי כבידה נמוכה על אסטרואידים.

צוות מחקר סיני אימן רובוט בעל ארבע רגליים להתאים את תנוחתו ולנחות כמו חתול כדי לנוע על פני השטח של אסטרואיד. (צילום: SCMP)

בניגוד למערכות מסורתיות המסתמכות על חומרת ייצוב מיוחדת אך כבדה, הרובוט משתמש במערכת בקרה "נטולת מודל" כדי להזיז את ארבע רגליו בתנועה מתואמת. זה מאפשר לרובוט להתאים את נטייתו ולשנות את כיוון נסיעתו באוויר, כך מדווחים החוקרים בכתב העת Journal of Astronautics.

המחקר מטפל באתגר מרכזי בקפיצה של רובוטים בעת תנועה על אסטרואידים, שבהם לסביבה יש כוח משיכה נמוך ואפילו חוסר איזון קל בכוחות הרגליים יכול לגרום לרובוט להסתובב ללא שליטה, לנחות ללא הצלחה, או להקפץ לחלוטין מפני השטח.

"בסביבה בעלת כוח משיכה נמוך של אסטרואידים, רובוטים חווים תקופות ארוכות של נפילה חופשית במהלך כל קפיצה. חשוב להשתמש בזמן הזה כדי להתאים את הסטייה הנגרמת מהקפיצה, כדי להבטיח נחיתה בטוחה או כדי לשנות את זווית הסיבוב כדי להתאים את כיוון התנועה", אמר הצוות בדו"ח.

"פלטפורמת סימולציה של מיקרו-כבידה תוכננה ונבנתה כדי לאמת את יעילותה של שיטת קפיצה זו באמצעות ניסויים על אב טיפוס של רובוט בעל ארבע רגליים", הוסיף הצוות.

אסטרואידים הם שרידים של היווצרות מערכת השמש והם מחזיקים את המפתח לפענוח מקורותיה. הם גם עשירים במשאבים כמו פלטינה ומתכות נדירות אחרות, שיכולים לסייע לחקר החלל וליישומים תעשייתיים עתידיים.

אתגרים על פני השטח של האסטרואידים

עד כה, סוכנויות חלל באירופה, יפן וארצות הברית הצליחו להנחית חלליות על אסטרואידים כדי לאסוף דגימות, אך אף אחת מהן לא הציבה רכבי שטח המסוגלים לחקור את פני השטח לטווח ארוך.

רכבי שטח מסורתיים עם גלגלים, כמו אלה המשמשים על הירח ועל מאדים, מתמודדים עם אתגרים בסביבות אסטרואידים משום שכוח המשיכה החלש, שבדרך כלל הוא רק כמה אלפיות מזה של כדור הארץ, אינו מספק מספיק אחיזה כדי שהגלגלים יפעלו ביעילות.

כדי להתמודד עם מגבלות אלו, מדענים הציעו להשתמש ברובוטים קופצים למשימות עתידיות, אך זה מציג סט חדש של אתגרים.

בכל פעם שהוא קופץ, הרובוט נשאר באוויר במשך כ-10 שניות בערך, מספיק זמן כדי שכוחות הרגליים הלא מאוזנות יגרמו לרובוט להסתובב ללא שליטה או אפילו לקפוץ מפני השטח ולהיסחף לחלל.

צוות חרבין השתמש ב-RL כדי לאמן את הרובוט בסימולציה וירטואלית. במשך שבע שעות, הבינה המלאכותית למדה מטעויות הניסוי שלה ושכללה את תנועותיה כדי לנחות ביציבות. מערכת הבינה המלאכותית של הרובוט הדגימה את היכולת להתאים את כיוון הרובוט, כולל גובה (נטייה קדימה או אחורה), הטיה (נטייה מצד לצד) וסיבוב (זווית סיבוב), תוך שניות ספורות בלבד.

לדוגמה, בעת שיגור קדימה בזווית גדולה של עד 140 מעלות, הרובוט יכול לייצב את תנוחתו תוך 8 שניות. הוא יכול גם להסתובב באוויר עד 90 מעלות כדי לשנות כיוון תנועה.

רובוטים מאומנים באמצעות שיטות למידה מבוססות חיזוק. (צילום: SCMP)

כדי לאמת את יעילות המערכת, החוקרים בנו פלטפורמת סימולציה של מיקרו-כבידה המאפשרת לרובוט "לצוף" על משטח כמעט ללא חיכוך.

למרות שהניסויים הוגבלו לתנועה דו-ממדית, הם אישרו את יעילות המערכת וחיזקו את תוצאות הסימולציות, אמר הצוות.

בנוסף, המדענים גילו שהתהליך דורש מעט מאוד כוח מחשוב מהרובוט. העיצוב הקל והחסכוני באנרגיה של המערכת הופך אותה למתאימה במיוחד למשימות חקר חלל עמוק.

בעתיד, למערכת זו יוכלו להיות יישומים נרחבים, החל מחקירה מדעית ועד כריית משאבים באסטרואידים. עם זאת, צוות המחקר אמר כי יש צורך במחקר נוסף כדי לשפר את יכולתה של הבינה המלאכותית להסתגל לשטחים וסביבות מגוונות.

הואה יו (מקור: SCMP)

[מודעה_2]
מָקוֹר