Một nhóm nghiên cứu thuộc Đại học California (UC) San Diego đã phát triển hệ thống thuật toán mới, cho phép robot 4 chân có thể đi và chạy trên địa hình khó khăn, tránh chướng ngại vật tĩnh và vật cản di chuyển.
Trong các thử nghiệm, hệ thống đã hướng dẫn một robot 4 chân
di chuyển tự động và nhanh chóng qua các bề mặt cát, sỏi, cỏ và đồi đất gập ghềnh
phủ đầy cành và lá rụng mà không va vào cột, cây, bụi, tảng đá, băng ghế hoặc
người. Robot cũng điều hướng hiệu quả
trong không gian văn phòng bận rộn, không va vào hộp, bàn hoặc ghế.
Công trình của các nhà nghiên cứu đã tiến một bước gần hơn đến
việc chế tạo những robot linh hoạt, có thể thực hiện những nhiệm vụ tìm kiếm, cứu
hộ hoặc thu thập thông tin ở những nơi quá khó khăn nguy hiểm hoặc khó khăn đối
với con người.
Nhóm nghiên cứu sẽ trình bày công trình khoa học tại Hội nghị
Quốc tế về Hệ thống và Robot Thông minh (IROS) năm 2022, diễn ra từ ngày 23 đến
27/10 tại Kyoto, Nhật Bản.
<iframe width="720" height="385" src="https://www.youtube.com/embed/xP5pf1Gshsk" title="New algorithms help four-legged robots run in the wild" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>
Các thuật toán mới giúp robot 4 chân chạy trong môi trường hoang dã. Video Science X.
Hệ thống cung cấp cho robot có chân linh hoạt hơn do sử dụng
phương thức kết hợp cảm giác thị giác của robot với một phương thức cảm nhận
khác liên quan đến cảm giác di chuyển, hướng, tốc độ, vị trí và cảm ứng của robot,
trong trường hợp này là cảm giác mặt đất dưới chân.
Tác giả cao cấp của công trình nghiên cứu Xiaolong Wang, GS kỹ
thuật điện và máy tính tại Trường Kỹ thuật Jacobs thuộc UC San Diego cho biết,
hiện nay hầu hết các phương pháp huấn luyện đào tạo robot có chân đều dựa vào
khả năng nhận biết hoặc khả năng điều hướng.
"Trong trường hợp này, phương pháp giống như huấn luyện
một robot mù đi bằng cách chỉ chạm và cảm nhận mặt đất. Trong trường hợp khác,
robot lập kế hoạch chuyển động của chân chỉ dựa vào thị giác. Robot không phải
học hai thứ cùng một lúc. Chúng tôi kết hợp khả năng cảm nhận với thị giác máy
tính để cho phép robot có chân di chuyển hiệu quả và trơn tru, đồng thời tránh
chướng ngại vật trong nhiều môi trường thử thách khác nhau, không chỉ ở những
môi trường được xác định rõ ràng."
Hệ thống huấn luyện mà GS Wang và nhóm của ông phát triển sử
dụng một bộ thuật toán đặc biệt, kết hợp dữ liệu từ các hình ảnh thời gian thực
được camera có độ sâu trên đầu robot ghi lại với dữ liệu từ các cảm biến trên
chân của robot. Đây không phải là một công việc đơn giản, GS Wang giải thích:
“Vấn đề khó khăn là trong quá trình hoạt động trong thế giới thực, đôi khi có một
chút chậm trễ ghi nhận hình ảnh từ camera, vì vậy dữ liệu từ hai phương thức cảm
biến khác nhau không phải lúc nào cũng đến cùng một lúc”.
Giải pháp của nhóm nghiên cứu là mô phỏng sự không trùng hợp
này bằng phương thức ngẫu nhiên hóa hai bộ dữ liệu đầu vào, một kỹ thuật mà các
nhà nghiên cứu gọi là ngẫu nhiên hóa độ trễ đa phương thức.
Các đầu vào hợp nhất và ngẫu nhiên sau đó được sử dụng để tiến
hành đào tạo theo nguyên tắc học tập củng cố đầu cuối “end – to – end” (quy
trình đầu cuối của một hoạt động).
Phương thức tiếp cận này giúp robot đưa ra quyết định nhanh
chóng trong quá trình điều hướng và dự đoán trước những thay đổi trong môi trường
thực tế, vì vậy robot có thể di chuyển và tránh chướng ngại vật nhanh hơn trên
các loại địa hình khác nhau mà không cần sự trợ giúp của người điều khiển.
Trong tương lai, nhóm nhà khoa học của GS Wang tiếp tục
nghiên cứu để đào tạo các robot có chân linh hoạt hơn, có thể chinh phục những
địa hình khó khăn phức tạp hơn nữa. Ông Wang nói: "Hiện tại, chúng tôi có
thể huấn luyện robot thực hiện các chuyển động đơn giản như đi bộ, chạy và
tránh chướng ngại vật. Mục tiêu tiếp theo của chúng tôi là cho phép robot lên
và xuống cầu thang, đi trên đá sỏi, đổi hướng và nhảy qua chướng ngại vật."