China melatih robot untuk melompat seperti kucing untuk meneroka asteroid

Diilhamkan oleh keupayaan kucing untuk berpusing dan mendarat, pasukan penyelidik di Institut Teknologi Harbin (China) menggunakan pembelajaran tetulang (RL) - sejenis kecerdasan buatan (AI) - untuk melatih robot menyesuaikan postur mereka di udara apabila melompat ke atas permukaan kasar dan graviti rendah di asteroid.

Pasukan penyelidik China melatih robot berkaki empat untuk menyesuaikan posturnya dan mendarat seperti kucing untuk bergerak di permukaan asteroid. (Foto: SCMP)

Tidak seperti sistem tradisional yang bergantung pada perkakasan penstabilan khusus tetapi berat, robot menggunakan sistem kawalan "bebas model" untuk menggerakkan empat kakinya dalam gerakan yang diselaraskan. Ini membolehkan robot melaraskan kecondongannya dan mengorientasikan semula arah perjalanannya di udara, lapor penyelidik dalam Journal of Astronautics.

Penyelidikan menangani cabaran utama dengan robot melompat apabila bergerak di atas asteroid, di mana persekitaran mempunyai graviti yang rendah dan walaupun sedikit ketidakseimbangan dalam daya kaki boleh menyebabkan robot berputar tanpa kawalan, mendarat tidak berjaya, atau melantun sepenuhnya dari permukaan.

"Dalam persekitaran graviti rendah asteroid, robot mengalami tempoh jatuh bebas yang lama semasa setiap lompatan. Adalah penting untuk menggunakan masa ini untuk melaraskan pesongan yang disebabkan oleh lompatan, untuk memastikan pendaratan yang selamat atau untuk menukar sudut putaran untuk melaraskan arah pergerakan, " kata pasukan itu dalam laporan itu.

"Platform simulasi mikrograviti telah direka dan dibina untuk mengesahkan keberkesanan kaedah lompatan ini melalui eksperimen pada prototaip robot berkaki empat," tambah pasukan itu.

Asteroid adalah sisa-sisa pembentukan sistem suria dan memegang kunci untuk mentafsir asal-usulnya. Mereka juga kaya dengan sumber seperti platinum dan logam lain yang jarang ditemui, yang boleh membantu penerokaan angkasa lepas dan aplikasi perindustrian.

Cabaran di permukaan asteroid

Setakat ini, agensi angkasa lepas di Eropah, Jepun dan AS telah berjaya mendaratkan kapal angkasa di atas asteroid untuk mendapatkan sampel, tetapi tiada satu pun yang menggunakan rover yang mampu menerokai permukaan jangka panjang.

Rover beroda tradisional, seperti yang digunakan di Bulan dan Marikh, menghadapi cabaran dalam persekitaran asteroid kerana graviti yang lemah, biasanya hanya beberapa perseribu Bumi, tidak memberikan daya tarikan yang mencukupi untuk roda beroperasi dengan berkesan.

Untuk menangani batasan ini, saintis telah mencadangkan menggunakan robot melompat untuk misi masa depan, tetapi itu memberikan satu set cabaran baharu.

Setiap kali ia melompat, robot itu kekal di udara selama kira-kira 10 saat atau lebih, cukup lama untuk daya kaki yang tidak seimbang menyebabkan robot berputar tanpa kawalan atau melantun dari permukaan dan hanyut ke angkasa.

Pasukan Harbin menggunakan RL untuk melatih robot dalam simulasi maya. Lebih tujuh jam, AI belajar daripada kesilapan percubaannya dan memperhalusi pergerakannya untuk mendarat dengan stabil. Sistem AI robot menunjukkan keupayaan untuk melaraskan orientasinya, termasuk padang (sandar ke hadapan atau ke belakang), kecondongan (sandar sisi ke sisi), dan yaw (sudut putaran), dalam beberapa saat sahaja.

Sebagai contoh, apabila melancarkan ke hadapan pada kecondongan besar sehingga 140 darjah, robot boleh menstabilkan posturnya dalam masa 8 saat. Ia juga boleh berputar di tengah udara sehingga 90 darjah untuk menukar arah pergerakan.

Robot dilatih menggunakan kaedah pembelajaran pengukuhan. (Foto: SCMP)

Untuk mengesahkan keberkesanan sistem, para penyelidik membina platform simulasi mikrograviti yang membolehkan robot "terapung" pada permukaan yang hampir tanpa geseran.

Walaupun terhad kepada gerakan dua dimensi, eksperimen mengesahkan keberkesanan sistem dan mengukuhkan hasil daripada simulasi, kata pasukan itu.

Selain itu, saintis mendapati bahawa proses itu memerlukan kuasa pengkomputeran yang sangat sedikit daripada robot. Reka bentuk sistem yang ringan dan cekap tenaga menjadikannya amat sesuai untuk misi penerokaan angkasa lepas dalam.

Pada masa hadapan, sistem ini boleh mempunyai aplikasi yang luas, daripada penerokaan saintifik kepada perlombongan sumber pada asteroid. Bagaimanapun, pasukan penyelidik berkata lebih banyak penyelidikan diperlukan untuk meningkatkan keupayaan AI untuk menyesuaikan diri dengan pelbagai rupa bumi dan persekitaran.

Hua Yu (Sumber: SCMP)

Sumber