Kína robotokat képez ki, hogy macskák módjára ugorjanak az aszteroidák felfedezéséhez

A macskák fordulási és leszállási képessége ihlette a Harbini Műszaki Intézet (Kína) kutatócsoportját megerősítéses tanulás (RL) – egyfajta mesterséges intelligencia (MI) – segítségével robotokat képeztek ki arra, hogy a levegőben testtartásukat igazítsák, amikor aszteroidákon durva, alacsony gravitációs felületeken ugrálnak.

Egy kínai kutatócsoport egy négylábú robotot képzett ki, hogy beállítsa a testtartását és macska módjára landoljon egy aszteroida felszínén. (Fotó: SCMP)

A hagyományos, speciális, de nehéz stabilizáló hardverekre támaszkodó rendszerekkel ellentétben a robot egy „modellfüggetlen” vezérlőrendszert használ a négy láb összehangolt mozgásának biztosítására. Ez lehetővé teszi a robot számára, hogy a levegőben állítsa be a dőlésszögét és újraorientálja a haladási irányát – jelentették a kutatók a Journal of Astronautics című folyóiratban.

A kutatás egy kulcsfontosságú kihívást céloz meg a robotok aszteroidákon való mozgása során történő ugrásaival kapcsolatban, ahol alacsony a gravitáció, és a lábak erejének akár kismértékű egyensúlyhiánya is okozhatja a robot kontrollálhatatlan megpördülését, sikertelen leszállását, vagy akár a felszínről való teljes lepattanását.

„Az aszteroidák alacsony gravitációs környezetében a robotok minden ugrás során hosszú szabadesési időszakokat tapasztalnak. Fontos, hogy ezt az időt kihasználjuk az ugrás okozta kitérés beállítására, a biztonságos leszállás biztosítására, vagy a forgási szög megváltoztatására a mozgás irányának beállításához” – áll a csapat jelentésében.

„Egy mikrogravitációs szimulációs platformot terveztek és építettek, hogy egy négylábú robot prototípusán végzett kísérletek révén igazolják ennek az ugrási módszernek a hatékonyságát” – tette hozzá a csapat.

Az aszteroidák a Naprendszer kialakulásának maradványai, és kulcsot jelentenek eredetének megfejtéséhez. Gazdagok olyan erőforrásokban is, mint a platina és más ritka fémek, amelyek segíthetik a jövőbeli űrkutatást és ipari alkalmazásokat.

Kihívások az aszteroida felszínén

Eddig európai, japán és amerikai űrügynökségek sikeresen landoltak űrhajókkal aszteroidákon minták begyűjtése céljából, de egyik sem vetett be hosszú távú felszíni kutatásra alkalmas rovereket.

A hagyományos kerekes roverek, mint amilyeneket a Holdon és a Marson használnak, kihívásokkal néznek szembe az aszteroida környezetben, mivel a gyenge gravitáció, amely jellemzően a Földének csupán néhány ezred része, nem biztosít elegendő tapadást a kerekek hatékony működéséhez.

Ezen korlátok kiküszöbölésére a tudósok ugró robotok használatát javasolták a jövőbeli küldetésekhez, de ez új kihívásokat jelent.

Minden ugráskor a robot körülbelül 10 másodpercig a levegőben marad, ami elég hosszú ahhoz, hogy a kiegyensúlyozatlan láberők miatt a robot kontrollálatlanul megpördüljön, vagy akár lepattanjon a felszínről, és az űrbe sodródjon.

A Harbin csapata RL-t használt a robot virtuális szimulációban történő betanításához. Hét óra alatt a mesterséges intelligencia tanult a kísérleti hibáiból, és finomította mozgásait a stabil leszállás érdekében. A robot mesterséges intelligencia rendszere bemutatta, hogy képes néhány másodperc alatt módosítani a tájolását, beleértve a bólintást (előre vagy hátra dőlés), a dőlésszöget (oldalirányú dőlés) és az elfordulási szöget.

Például, amikor akár 140 fokos dőlésszöggel előre indul, a robot 8 másodpercen belül stabilizálja a testtartását. A levegőben akár 90 fokkal is elfordulhat a mozgás irányának megváltoztatásához.

A robotokat megerősítéses tanulási módszerekkel képezik ki. (Fotó: SCMP)

A rendszer hatékonyságának validálására a kutatók egy mikrogravitációs szimulációs platformot építettek, amely lehetővé teszi a robot számára, hogy "lebegjen" egy szinte súrlódásmentes felületen.

Bár a kísérletek kétdimenziós mozgásra korlátozódtak, megerősítették a rendszer hatékonyságát és megerősítették a szimulációk eredményeit – mondta a csapat.

Ezenkívül a tudósok azt is megállapították, hogy a folyamat nagyon kevés számítási teljesítményt igényel a robottól. A rendszer könnyűsúlyú és energiatakarékos kialakítása különösen alkalmassá teszi a mélyűri kutatási küldetésekhez.

A jövőben ez a rendszer széleskörű alkalmazási lehetőségekkel rendelkezhet, a tudományos kutatástól az aszteroidákon végzett erőforrás-bányászatig. A kutatócsoport azonban szerint további kutatásokra van szükség ahhoz, hogy a mesterséges intelligencia jobban alkalmazkodjon a változatos terepviszonyokhoz és környezetekhez.

Hua Yu (Forrás: SCMP)

Forrás: https://vtcnews.vn/trung-quoc-huan-luyen-robot-nhay-nhu-meo-de-kham-pha-cac-tieu-hanh-tinh-ar909895.html