Biyonik dev Festo, robotik kollar için yapay zekayı kuruyor ve kazanılan beceriler anında tüm robotik kolları senkronize ediyor
AI Technology Review Press : Biyonik ürün yelpazesini her yıl 2-3 biyonik robot üretim hızında sürekli genişleten Festo, Alman otomasyon teknolojisi tedarikçisidir.Son yıllarda, enfes ve göz alıcı biyonik robotları bilim ve teknoloji haberlerinin sıcak arama listelerinde sıklıkla yer almıştır. Son zamanlarda, kendisi tarafından piyasaya sürülen yeni bir biyonik ürün olan pnömatik manipülatör, takviye öğrenme ve büyük ölçüde paralel öğrenme gibi yapay zeka teknolojilerini tanıttı, bu da biyonik robotların becerilerini edinmeyi ve senkronize etmeyi kolaylaştırdı.
Bir grup insansı makine için robotik kolun önemi açıktır. Robotun son efektörü olarak, kavrama, döndürme, dokunma ve bastırmayı tamamlamak için günlük hayatta insan elinin yerini almalıyız. Görevi bekleyin. Bununla birlikte, mevcut robotik kollar hala el becerisi eksikliği, dengesiz kavrama-ağırlık oranı, düşük sensör kapsamı, düşük çevre uyumu ve yüksek entegrasyon gibi zorluklarla karşı karşıyadır.Pratikte seri üretime ulaşamamaktadır, bu da tüm robot şirketlerinin ihtiyacı olan şeydir. Teknik zorlukların üstesinden gelinir.
Ve bu Festo BionicSoftHand bize yeni bir fikir sunuyor.
Donanım açısından, BionicSoftHand, hareket kontrolü için insan kemiklerini pnömatik körüklerle değiştirmek için pnömatik kullanır.Hava odası hava ile doldurulduğunda parmaklar bükülür; hava odası boşaltıldığında parmaklar gerilir. Ek olarak, BionicSoftHand, parmakların yanal olarak hareket etmesini ve böylece 12 dereceye kadar serbestlik elde edilmesini sağlayan baş ve işaret parmağında bir döndürme modülü ile donatılmıştır.
Bu pnömatik körük yapılarının elastik ve yüksek mukavemetli liflere sahip bir 3D kumaş içinde kapsüllendiğini belirtmek gerekir. Bu aynı zamanda kumaşın doğru bir şekilde konumlandırılabileceği ve yapının kuvvet oluşturmak için nerede genişlemesi gerektiğini belirleyebileceği anlamına gelir. Aşırı genişlemesini önleyin. Ayrıca geliştirici, robot kolunun altına monte edilecek küçük bir dijital kontrol vanası adası tasarladı, böylece pnömatik körük yapısını kontrol eden hava borusunun tüm robot koluna girmesine gerek kalmaz, hızlı ve kolay bir şekilde bağlanıp kullanılabilir.
Yazılıma gelince, AI şüphesiz ana vurgusudur.
Birincisi, pekiştirmeli öğrenme yöntemlerinin kullanılmasıdır, yani BionicSoftHand eylemleri sadece mekanik olarak taklit etmez, belirli bir hedef vererek, hedefe ulaşmak için tekrar tekrar deneyler yapacaktır. Süreç boyunca robotik kol, görev başarıyla çözülene kadar geri bildirime dayalı olarak eylemlerini kademeli olarak optimize edecektir.
Ayrıca derinlik algılayan kamera verileri ve yapay zeka algoritmalarının yardımıyla BionicSoftHand, sanal ortamda bir "dijital ikiz" oluşturarak onu spor stratejileriyle ilgili sanal ortamda eğitmemize olanak tanıyacak, bu da çevrimdışına göre etkin bir şekilde hızlanacaktır. Modelin eğitim hızı.
Sözde kitlesel paralel öğrenme teknolojisinin tanıtımı, simüle edilmiş ortamda öğrenilen bu becerilerin tüm sanal robotik kolları ilk kez senkronize etmesine ve ardından bunları kullanım için gerçek robotik kollara aktarmasına olanak tanır.
Bu aynı zamanda, tüm hataların yalnızca bir kez meydana geleceği ve hemen onarılıp tüm modellere senkronize edileceği anlamına gelir; yeni beceriler öğrenildiği sürece, dünya çapındaki robotik kollara sınırsız olarak kopyalanabilir.
BionicSoftHand'i daha objektif bir şekilde değerlendirmek için, AI Technology Review özel olarak röportaj yaptı İtalyan Teknoloji Enstitüsü'nün İnsansı ve İnsan Merkezli Mekatronik'te doktora sonrası araştırmacısı Ren Weiyu.
Pnömatik prensibin hünerli manipülatörlerin tasarımında belirgin avantajları yoktur
Röportaj sırasında Ren Xieyu, BionicSoftHand'in son demodan itibaren kendisini parlak hissettirmediğini itiraf etti, çünkü demonun özü esas olarak hareket kontrolünde takviye öğrenme yöntemlerinin nasıl uygulanacağıyla ilgili, böylece yüksek derecede özgürlük Manipülatör kolayca el içi manipülasyon (El içi manipülasyon) gerçekleştirebilir, ancak bunu geçen yıl OpenAI ile karşılaştırırsanız, Rubik Küp Demosunu geri yüklemek için Shadow Hand (video bağlantısı: https://www.youtube.com/watch?v= sbfMo8u3LKw), hala belirli bir boşluk olduğunu düşünüyor.
Manipülatör gövdesinin donanım tasarımında, pnömatik prensiplerle çalıştırılan manipülatör için Ren Xieyu, bunun manipülatör tasarımı alanında nispeten niş bir çözüm olduğunu, daha az belirgin avantajlarla ve garip konumlandırma-enerji yoğunluğunun hidrolik çözümler kadar iyi olmadığını söyledi. Sistem entegrasyonunun basitliği ve kompaktlığı, motor çözümü ile karşılaştırılamaz.
Bununla birlikte, BionicSoftHand'in pnömatik körük yapısına duyduğu takdiri dile getirerek, bunun aerodinamik prensiplere dayalı, basit, kompakt ve makul olan yeni bir iletim şeması olduğuna ve demodan elde edilen etkinin çok iyi olduğuna inanıyor. Esasen, yumuşak malzemenin deformasyon özelliklerini kullanır ve gaz, buna karşılık gelen güç aktarım ortamıdır.
BionicSoftHand tarafından başarıyla elde edilen 12 serbestlik derecesine gelince, kapsamlı bir görüş ifade etti.
Biyolojik anatomi literatürüne göre insan eli, 21 derece özgürlük (bilek hariç) çok yüksek yoğunluğa sahip bir organdır. Festo'nun manipülatörü, her parmağın kıvrımlı yönünde 2 derece serbestliğe sahiptir ve işaret parmağının ve başparmağın yanal salınımının her biri, 5 * 2 + 2 = 12 serbestlik derecesine kadar ekleyen 1 derece serbestliğe sahiptir.
Kişisel olarak, 12 serbestlik derecesinin daha uygun bir serbestlik dağılımı olduğuna inanıyor, bu sadece operasyon fonksiyonunun el becerisini garanti etmekle kalmıyor, aynı zamanda yüksek serbestlik derecesi nedeniyle sistem entegrasyonunun ve kontrolünün gereksiz hale gelmesini engelleyerek daha yüksek uygulama maliyetlerine neden oluyor. Ancak, Alman Havacılık ve Uzay Dairesi'nin (DLR) bir zamanlar 42 motorla 21 serbestlik derecesine ulaştığını vurguladı. Bu nedenle, dikkat etmemiz gereken şey bu 12 serbestlik derecesini gerçekleştirmektir.Festo tarafından kullanılan karşılık gelen 24 orantılı silindir, ne kadar yer ve kalite kapladıklarına karşılık gelir.Sonunda gösterilen kompakt elektromekanik sistemden Shi Yu, bunun iyi olduğunu düşünüyor ve Nitelikli tasarım ve uygulama.
Genel olarak, Festo'nun büyük miktarda biyonik araştırma temeli olduğundan, robot gövde yapısı tasarımı biyonik prensibiyle oldukça uyumludur. Diğer robot araştırma ve geliştirme birimleriyle karşılaştırıldığında, biyonik robotların yapısal tasarımı, Festo'nun önemli bir teknolojik avantajıdır.
Yapay zekanın robotik alanında uygulanması
BionicSoftHandın ana "paylaşılan" yapay zekası için Ren Xieyu onayını dile getirdi. Sonuçta, gelecekte robot dünyası kesinlikle çoklu robot işbirliğine dikkat edecek. Bu tür bir üst düzey eğitim yörünge planlaması, motor sürükleme ve buna karşılık gelen üst düzey bilişsel algoritmalar, eğer "Bir beyin bulutu paylaşımına" ulaşabilmek, üretim verimliliğini büyük ölçüde artırabilir.
Ancak geleneksel kontrol algoritmalarına kıyasla pekiştirmeli öğrenme teknolojisinin robotik alanında uygulanmasındaki zorluklar sorulduğunda Ren Xieyu, bilimsel araştırma geçmişi ve perspektifinden de kendi düşüncesini verdi ve mevcut donanım uygulamasının hala var olduğunu hissetti. Bazı sınırlamalar:
-
Uzun eğitim süresi
-
Toplama için birkaç örnek mevcut
-
Karmaşık elektromekanik sistemin getirdiği köşe kasa
-
Ödül nasıl kurulur
-
Simülasyon modeli ile gerçek model arasında büyük bir boşluk var
Yapay zekanın robotik alanında tamamen konuşlandırılmasına gelince, genel olarak aşağıdaki iki noktada hala büyük zorluklar olduğunu söyledi:
Algoritma düzeyinde, daha esnek, daha yüksek boyutlu ve hatta ahlaki ve etik uygulama senaryoları için, mevcut algoritma aslında "akıllı değildir". Esasen, insan beyninin gelişimini ve evrimini tam olarak incelemedik Mevcut eğitim, büyük verilerde ve nispeten mekanik uygulama senaryolarında iyi sonuçlar elde etti, ancak bu şu anda yeterli değil.
Donanım platformu düzeyinde, içinde yaşadığımız dünya hala maddi ve yapay zekanın tam olarak uygulanması hala fiziksel dünyanın gerçek bir taşıyıcısını gerektiriyor. Bununla birlikte, patlayan üst düzey uygulamalarla (AI) karşılaştırıldığında, fiziksel platform aslında yeteneklerinin tüm yönlerinden yoksundur, bu da varil etkisinde bir eksikliktir.
Ren Xieyu nihayet esas olarak Boston Dynamics Enstitüsü'nün nispeten sert olan gerekliliklerine göre karar verdiğini vurguladı. Dünyaya bakarsanız ve ortalama bir seviyeye bakarsanız, BionicSoftHand aslında oldukça iyi bir iştir. Bir örnek verdi: BionicSoftHand'in parmağı, çok kompakt bir IMU ve dokunsal sensörü entegre ediyor. Böyle bir boyut, mühendislik teknolojisi açısından kolay değil.
Festo biyonik ailesinin diğer üyeleri
Festo, 1925 yılında kurulan Alman Gottlieb Stoll tarafından kurulan uzun bir geçmişe sahip bir aile şirketidir ve pnömatik bileşenlerin, bileşenlerin ve sistemlerin dünyaca ünlü bir üreticisidir. Festo, 2006 yılından bu yana, Biyonik (biyonik) öğrenme ağını oluşturmak için çeşitli üniversiteler, araştırma enstitüleri ve geliştirme şirketleriyle birlikte çalıştı Bu biyonik robotlar bu projeden. Gelin bu projede hangi yıldız ürünlerin doğduğuna bir göz atalım!
Biyonik Yarasa Robot - BionicFlyingFox
Uçan tilki robotunun hareketi, bir dizi farklı motor türü tarafından kontrol edilir ve mekanik bağlantı şeklinde birleştirilir. Daha büyük fırçasız DC motorlar, robot kanatlarının çırpma hareketlerini kontrol edebilir.Küçük motorlar, uçuşun yüksekliğini ve yönünü kontrol etme amacına ulaşmak için kanatların her bir eklemini ayrı ayrı ayarlar. BionicFlyingFox'un kanatlarını yapmak için uçan memelilerin kanatlarının özelliklerini taklit eden bir membran kullanır.Bu elastik fiber malzeme (süper spandeks fiber) kırışmaz veya yırtılmaz ve iki katman sızdırmazlık filmi ve bir örme elastik fiber kumaştan oluşur. Kumaşın kendisi elastik, yüzey bal peteği yapısı, yaklaşık 45.000 düğüm var, bu yüzden yarasa ne kadar hareket ederse etsin, deformasyon konusunda endişelenmeye gerek yok ve sabit geometrik yapı kumaşı hafifçe hasarlandırıyor, çatlaklar genişlemeyecek ve uçmaya devam edebilecek.
Biyonik Örümcek Robot - BionicWheelBot
BionicWheelBot, karmaşık arazide yuvarlanma modunda hareket etmek için Faslı ters takla örümceğini taklit edebilen, Faslı ters takla örümceğinden esinlenen benzersiz bir yürüme robotudur. Her diz eklemini ve gövdeyi 15 küçük motorla kontrol eder. Robotun belirli bacakları hareket ettirirken sabit ve dik durmasını sağlamak için 14 otomatik kilitlemeli türbin de vardır. Entegre eylemsizlik sensörü sayesinde, nereye gittiğini bilebilir ve ilgili ayağı tekrar ileri gitmek için uzatabilir. Ve yuvarlanırken yürürken olduğundan çok daha hızlıdır ve hatta% 5'e varan yokuş yukarı eğimlerin üstesinden gelebilir. Robot yürüme modundan dönme moduna geçtiğinde, BionicWheelBot vücudun sol ve sağ tarafındaki üç bacağı "tekerleklere" çevirecektir. Yürüme modunda katlanmış iki ayak şimdi tekrar serbest bırakılır ve yuvarlanma sırasında ivme sağlarken hareket etmeye başlamak için küresel örümceği yere itin.
Bionic Sea Flatworm Robot - BionicFinWave
Mürekkepbalığı yüzgeçleri yerine iki parça yumuşak silikon (Silikon) kullanılmış ve dalgaya benzer kanat çırpmaya yardımcı olmak için sol ve sağ taraflarda 9 dayanak kullanılmıştır.Şaşırtıcı olan bu karmaşık yapının sadece 2 servo motor ve bir diğeri tarafından çalıştırılmasıdır. Motor, gövdenin bükülmesinden ve robotun yukarı ve aşağı hareketini kontrol etmekten sorumludur. Bu şekilde, özellikle yavaş ve hassas hareketler için uygun olan farklı dalga formları oluşturabilirler ve geleneksel vidalı tahriklere kıyasla daha az su karıştırabilirler ve daha enerji tasarrufludurlar. Ve malzeme yumuşak olduğu için dar borularda engelsiz yüzebilir. Krank milinin uygun esnekliğe ve esnekliğe sahip olmasını sağlamak için, her bir çubuk bölümü arasında bir evrensel mafsal sağlanmıştır. Bu amaçla, eklemler ve krank bağlantı çubukları dahil olmak üzere krank mili, entegre bir 3D baskı işlemi kullanılarak plastikten yapılmıştır.
Biyonik Kanguru Robotu - BiyonikKanguru
Robot, pnömatik bir sistem tarafından kontrol edilir ve yerle temas pençelerinin iç katmanından gelen basınçlı havanın etkisi altında ileri ve yukarı zıplayabilir. Bu robot her atlamayı tamamladığında, pençeleri bir sonraki atlamaya devam etmek için hava enerjisini depolar. Kanguru 7 kilo ağırlığında ve 1 metre yüksekliğinde zıplayabilmesinin sebebi ise yay ve pnömatik silindir ile donatılmış olmasıdır. Sıçrama yeteneği açısından çok güçlü olduğu söylenebilir - yatay sıçrama 0,4 metreye, dikey sıçrama 0,8 metreye ve daha da önemlisi sürekli zıplamaları da tamamlayabilir.
Biyonik Karınca Robotu - BionicANTs
Her karınca yaklaşık bir avuç içi büyüklüğündedir ve vücudu çevreleyen şeritler 3B baskılı devrelerdir. Konum izleme için göğsüne optik bir fare sensörü yerleştirilmiştir. Karıncanın gözleri bir kameranın iki parçasıdır.Kameranın verdiği mekansal bilgiye göre karınca pozisyonunu değiştirir, görev hedefini kilitler ve yakalar. Birbirleriyle kablosuz olarak iletişim kurarlar ve yerdeki sensörler çevrelerini "algılamalarına" yardımcı olabilir. Karıncanın, hızlı ve hassas bükülme sağlayabilen ve enerji tasarrufu sağlayan hızı kompakt tutan altı piezoelektrik seramik çalıştırıcıdan oluştuğunu belirtmek gerekir. Bu kadar küçük robotlara piezoelektrik seramik aktüatörlerin uygulanmasının çok nadir olduğu vurgulanmalıdır.
Biyonik Penguen Robot - AquaPenguin + AirPenguin
Kendini su akışına göre yönlendirebilen ve yerini belirleyebilen yerleşik bir otonom yargı sistemine sahiptir.Ayrıca, çarpışmaları önlemek için diğer penguenleri ses dalgaları ile algılamak için bir 3D sonar sistemi tasarlanmıştır. Robot kendini serbest bıraktıktan sonra, gökyüzünde süzülen bir AirPenguene dönüşecek.Zeplin şeklinde bir hava yastığı ve kanatlardan oluşuyor.Her iki taraftaki kanatçıklar ileri itme sağlayabilir ve kuyruk yüzgeci ve burnun ucu serbestçe hareket edebilir. Ek olarak, robot aynı zamanda kendi kendine veya sabit kurallara göre keşif yapmalarına olanak tanıyan gelişmiş navigasyon ve iletişim olanakları ile donatılmıştır.
Biyonik Kelebek Robot - eMotionButterfly
EMotionButterfly, hızlı hareket sağlamak için kanatları ayrı ayrı ve hassas bir şekilde etkinleştirmelerini sağlayan son derece entegre bir elektronik panel ile donatılmıştır. Uçuş sürecinin güvenilirliğini ve istikrarını sağlamak için sürekli iletişim şarttır. EMotionButterfly panelindeki telsiz ve sensör teknolojisinin kombinasyonu ile yönlendirme ve izleme sistemi, tek bir uçan cismin konumlandırılmasını gerçekleştirir. Robot ayarlanan yoldan ayrıldığında, bilgisayar hemen düzeltecektir. Bu amaçla, kamera izleme sistemi robotun gerçek konumunu saniyede 160 kez ölçecek ve her sapmayı yeniden ayarlayacaktır. Bu nedenle, uçuş yolu planlaması sürekli olarak güncellenir ve bilgisayar ayrıca uygun kaçınma stratejileri oluşturmak için olası çarpışma risklerini zamanında tespit edebilir.
Tıklamak Orijinali okuyun , Takviye öğrenme robot kontrolünün son ilerlemesini görmek için AI Araştırma Enstitüsü Takviye Öğrenim Kağıdı Tartışma Grubuna girin
