佐治亚理工学院打造全新安全控制器,机器人避撞更智能 | 新智造

2016-09-10 10:31:10     作者:杨波      来源:雷锋网

专注于机器人的安全措施自是重要,但是当它们不能在保障自身安全的同时,可靠地完成任务的话,不管人类最终拥有了多少机器人,它们能发挥的作用也将十分有限。

或许大多数人都没有考虑过这世上有大多机器人可能带来的问题和隐患——你要将大量时间浪费在避免它们之间的互相碰撞上,更糟糕的是,在这个过程中,它们还不能正常地完成任务。

在佐治亚理工学院,Li Wang、Aaron D. Ames教授和Magnus Egerstedt教授一直在致力于研发让大量机器人在四周移动,还不挡道、不碰撞到其他机器人的方法。这对像笔者这样家里有37个Roomba扫地机器人的用户而言至关重要。当然,如果在未来,大街小巷跑的全是无人驾驶汽车的话,这个方法也是非常重要的。

在这个领域,要解决的最根本的问题就是机器人的偏执症。当机器人四处走动的时候,为了安全着想,它们会基于感应器为自己设置一个“恐慌区”,一旦外界有物体进入了这片区域,它们就会很偏执地感到“恐惧”,并停止移动。试想,如果一个区域内仅有两个机器人的话,它们会与彼此保持一定的安全距离,互不干涉;但是随着机器人数量的增加,它们的“恐慌区”相交的几率会增高,到了某一个阈值后它们的“恐慌区”就会重合。如果这个情况发生在全球范围内,你就会目睹全世界的机器人都瘫痪的反常现象。对此,佐治亚理工学院研发团队表示:“因为机器人的数量增多了,要执行的任务的难度也增大了,所以只用一个控制器同时完成不同的任务将变得愈发困难,其中可能涉及的任务包括物体塑形、避免碰撞以及连通性维护。”

传统意义上的机器人在完成任务的过程中,会使用几种不同的控制器。其中,主要控制器专注于让机器人完成任务,比如服从像“去那儿”这样的命令。第二重控制器,即安全控制器,它确保了主要控制器能够正常工作,这样机器人就不会撞到其他物体。在大多数时候,安全控制器都没有运行,但是一旦它察觉到机器人面临着被撞的风险后,它就会越俎代庖,代替主要控制器控制机器人的行动。这时,问题就来了——安全控制器启动后,机器人将一直处于避免碰撞的“安全模式”,这大大阻碍了正常任务的完成。

为了解决这个问题,佐治亚理工学院的研发团队为移动机器人设计了一款安全控制器,它对主要控制器的妨碍没有那么大,这意味着“只有在碰撞一触一发,或是连通性的损失已经迫在眉睫的情况下,安全控制器才能控制机器人做出避免碰撞的行动”。为了在几个机器人中测试他们的算法,这个研发团队利用瑞士公司K-Team研发的小型移动机器人Khepera III做了实验。在理想状态下,安全控制器会一直运作,但是当你想让控制器能在“完成复杂的任务”的同时,还能实现“避免碰撞以及保持连通性”的话,难度就大了。

科学家们认为,类似这样的技术会变得越来越重要,因为在不久的未来,无人驾驶汽车会充斥着我们的大街小巷,而天上也会有越来越多的无人机。机器人的安全措施自是重要,但是当它们不能在保障自身安全的同时,靠谱地完成任务的话,不管人类最终拥有了多少机器人,它们能发挥的作用也将十分有限。


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