一种可以帮助机器人摆脱伤害影响的算法


视频来源:Press material for “Robots that can adapt like animals” (Nature cover)


在没有人工干预的情况下,机器人在受伤后,还可以再继续移动。


By Caleb Garling on May 27, 2015. 党元杰翻译整理

在极端恶劣的情况下,像Mars Rover这样的火星机器人,也可以自行工作。一项新的研究成果使得机器人在受伤之后,可以想出办法来适应这种情况并能保持移动,这样可以使得机器人变得更加自主。

自然杂志发布了法国 Pierre Curie 大学的研究者在这一课题上所做出的成果。如果机器人从事危险的、困难的工作,它们就面临着,在远离维护人员的情况下,处理部件损坏、伤害的问题。

例如,一个机器人被派去地震区执行搜索和营救任务,在对坍塌的建筑进行调查时很有可能伤害到它自己的腿,这时候,它就需要解决这一无法预料的伤害。

法国创新联盟INRIA的研究员Jean-Baptiste Mouret,这一研究工作的合作者说:“目前,最大的挑战是如何在短短几分钟内,进行学习。”和论文相对应的一段视频中,一个类蜘蛛的六条腿的机器人,一条腿受伤后,依赖于摆脱伤害影响的算法,这一机器人尝试着其它的移动方法,大约40秒后,机器人恢复了96%的速度。而机器人看起来不像是一只坏掉的玩具,而更像是一只了受伤的爬行动物。

在另外一个例子中,研究者破坏了机械臂的一个马达,不到一分钟之后,这一简单机器人找出了如何把小球放入器皿里的方法,来补偿受到损伤的关节。

PMCU大学的博士研究生Coauthor Antoine Cully指出,机器人通过“进化算法”来学习。这意味着机器人将重复”trial and error”步骤——建立一系列可以执行的方案并对每一个方案进行评估——来得到一种新的方案。这类似于人类行为的简化版本:如果一个人扭伤了脚踝,他将会通过记忆和试验,来找到有效的、疼痛最轻的走路方案。

大多数的机器人并没有这样的应急预案,因为它们被设定为特定模式进行运动。一旦遭到损坏,它们需要找到一种新的方法来维持它们的功能。Mouret说,机器人并不明白它们发生了什么故障;研究者也没有尝试预测机器人将会受到怎样的损伤。

一些机器人,例如汽车,可以通过传感器来指明特定的故障。但是传感器并不会去修复问题。Mouret指出,他们的目标是,不利用传感器来学习(尽管六足机器人通过Kinect来获取它们直立和平衡的基准)。Mouret还指出,传感器会出错,或者不那么准确。依据研究者的理论,至少在眼下看来,通过试验,而不是传感器,机器人可以找到更好的运动方案。

Mouret说:“我们想把这两项技术进行综合,但也必须谨慎。”

机器人在多大程度上遭到损伤,却依然能恢复运动能力,并不明了。研究者所做的实验和真实场景相比,例如火灾或者营救场景,依然有很大的距离。Mouret说他们将在户外对更大的机器人进行实验,来验证算法。

看到六腿机器人找到新的运动方法,我们不可避免地联想到终结者和邪恶机器人。然而,我们却不必担心,因为研究者用了大量的时间来构造适当的保护措施,防止机器人做出伤害人类的行为。
Mouret补充说道:“所有的动物的构造都可以适应一些小的伤害,这并不意味着它们想要统治这个世界。”

More info: An Algorithm That Can Help Robots Walk Off Injuries