Jak Autodesk učí roboty spolupracovat

Jak je vidět, společnost Autodesk je mnohem víc, než jen softwarová firma zaměřující se na 3D grafiku a vizuální postprodukci.

 

Jak vybudovat odolné podpůrné systémy na jiných planetách, kde jsou zdroje vzácné, komunikace obtížná a adaptabilita klíčem k přežití? Výzkumníci z Autodesku a NASA Resilient Extra-Terrestrial Habitat Institute (RETHI) našli řešení.

Autodesk a vesmír, roboti a lidé. Co mají společného?

Autodesk a RETHI spolupracují na vývoji algoritmů, které umožňují robotům kooperovat při přepravě a manipulaci s objekty v meziplanetárních prostředích. Klíčovou výzkumnou otázkou je, jak dosáhnout maximální flexibility v situacích, které mohou zahrnovat:

• nekontrolovatelné prostředí,
• nepředvídatelné podmínky,
• neexistující komunikační či síťovou infrastrukturu.

Aby se k tomu dopracovali, využívají výzkumníci chování pozorované ve skupinách lidí procházejících kolektivními úkoly. Pokud skupina lidí spolupracuje při přenášení objemného kusu nábytku, nemusí předem vědět přesnou hmotnost ani přesné postavení jednotlivých členů týmu, dokonce ani zamýšlenou cestu. A pokud jeden z členů zná cílové umístění, ostatní ani toto vědět nepotřebují.

Proces, kterým to my lidé děláme, je poměrně sofistikovaný a spoléhá na kombinaci jemně vyladěné neuromuskulární signalizace a let zkušeností s analýzou, vyhodnocováním situací a manipulací s neznámými předměty.

 

 

Když předmět zvedneme, okamžitě vnímáme jeho tvar a hmotnost. Můžeme to použít k vyhodnocení toho, jak bude reagovat, když se s ním pokusíme manipulovat. Pokud je předmět velmi těžký nebo nevyvážený, instinktivně reagujeme ztuhnutím svalů a kloubů, přenášením větších odporových sil a tlumením pohybu zátěže.

Po takto vyvinutém vnitřním modelu inerciálních rysů sdíleného objektu a odhadu jeho dobře ovladatelné pozice, v níž budeme schopni ho stabilizovat, můžeme vytušit i manipulační cíl, který nám předá vedoucí týmu použitím čisté síly. Podvědomě odfiltrujeme pasivní setrvačné síly zažité v důsledku samotné zátěže a vnímáme záměr vedoucího prostřednictvím sil a točivých momentů, které na objekt působí.

 

Roboti včera a dnes

Vybavit robota těmito dovednostmi vyžaduje zvláštní sadu hardwarových schopností, například:

• citlivost na sílu,
• laditelná poddajnost,
• vysoká (ideálně redundantní) volnost v operačním prostoru.

Naštěstí poslední generace co-botů těmito funkcemi disponuje a výzkumníci mohli použít běžně dostupnou platformu co-botů (Franka Emika Panda) jako základní jednotku pro robotický tým. Vyvinuli framework založený na senzorických systémech a řídicích algoritmech inspirovaných člověkem, který umožňuje skupině robotů manipulovat s objekty, aniž by potřebovali znát ostatní co-boty v týmu a komunikovat s nimi.

 

 

Vedení manipulačním prostorem je zajišťováno výhradně silami přenášenými na sdílené břemeno jediným vedoucím. Roboti dokáží přizpůsobovat své chování na základě kontextových informací, které mají k dispozici, a přitom zajistit, že zátěž zůstane vždy stabilní a ovladatelná.

Robot může například reaktivně ztuhnout, když se objekt začne pohybovat příliš rychle nebo do pozice, kdy si jednotlivý robot není jistý, zda bude schopen udržet kontrolu. Alternativně přesnější model přináší větší míru ovladatelnosti ve více prostorových dimenzích, což umožňuje týmu otáčet a kroutit sdílený náklad, aby se vyhnul překážkám nebo jej přesně umístil na cílové místo.

Protože každý jednotlivý robot nezná stav a pozici ostatních (nebo dokonce ani to, kolik robotů úkol sdílí), existuje velká možnost konfliktů. Také místní podmínky prostředí by mohly vést k nesouladu. Tradiční průmysloví roboti nedokážou vyřešit takové rozpory a vyžadují nepřetržitou vysokorychlostní komunikaci, aby byly všechny informace o stavu dostupné všem účastníkům. Při neshodách vyžadují rekonfiguraci. Použití nové, lépe vyhovující platformy však umožňuje dát každému robotovi určitý stupeň pružnosti pohybu i společného ovládání.

 

 

Co-boti ve vesmíru, taková je budoucnost

Scénář budoucnosti, který si představují společnosti RETHI a Autodesk, je tým levných pomocníků, které lze posílat na nebezpečné mimozemské staveniště. Mohou se nasadit k přepravě, zvedání nebo úpravě jakéhokoli objektu pod vedením jediného z nich. Budou schopni nezávisle posoudit a reagovat na místní podmínky.

Než k tomu dojde, je dalším krokem zkoumání, jak může každý robot v rámci kolektivu využít silové signály a aktivní manipulaci s objektem k přechodu od špatného nebo neexistujícího modelu k přesnějšímu odhadu. Tím se zlepší jeho vlastní ovladatelnost a výkon, i když je zapojen ve sdíleném manipulačním úkolu.

 

Posuňte se s Autodeskem

Jak vidíte, Autodesk nezahálí, vyvíjí se a roste doslova k nebeským výškám. V budoucnosti pravděpodobně zanechá svůj pomyslný otisk až ve vesmíru. S řešeními Autodesk, které se neustále zdokonalují, může i vaše firma růst. Ať už v rámci daného oboru, místně, či celosvětově. Tak si vyberte Autodesk software vhodný pro váš vývoj.