NASA的3个机器人去上大学 它们会学到什么?

通常,当你的实验室来了一个新的机器人,你肯定异常兴奋。而这个机器人越昂贵,就越令人兴奋。波士顿动力(Boston Dynamic)公司的ATLAS机器人可能是个例外,美国航空航天局的Valkyrie机器人一定是有史以来最昂贵的人形机器人之一,去年,美国航空航 天局答应送(至少出借)三个Valkyrie机器人给四所大学,希望它们学习一些新的技能。

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在过去的几个星期里,美国马萨诸塞洛厄尔大学、波士顿马萨诸塞的东北大学、麻省理工学院和苏格兰的的爱丁堡大学都收到了高大上的新机器人。我们采访了马萨诸塞洛厄尔大学的Holly Yanco、东北大学的Taskin Padir、爱丁堡大学的Sethu Vijayakumar和麻省理工学院的Russ Tedrake,问了他们收到这么炫酷的太空机器人有什么想法。同时,我们还问他们什么,他们告诉美国航空航天局他们打算用机器人来做什么,而他们实际上打算用它来做什么。美国航空航天局会很高兴地得知,两者的差别并不是很大。

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2013年,我们第一次在美国宇航局在休斯敦的约翰逊航天中心遇到了Valkyrie,我们得知,它被设计成易于拆卸和重新组装。看到这些各个部件的机器,慢慢地组装成机器人,十分炫酷。下面是一个Valkyrie在马萨诸塞组建的视频:

忠实的Valkyrie粉丝立马就会注意到了这个版本的Valkyrie(“部件D”)有一定的升级。最值得注意的是,机器人的头部已被重新设计,以适应多传感SL相机和LIDAR队列,和ATLAS的“头部”一样。同时,Valkyrie腿部的相机被拆掉了,骨盆的运动范围增大了。织物腿套都换成了塑料外壳,采用了新的风扇,以帮助保持机器人凉爽,从而完成更多动态行走任务。还有一些其他小的升级,例如Valkyrie的模块,电池更安全,但最重要的就是多重感应,因为它可以使对ATLAS做过感知体验的人们,更容易适应与Valkyrie工作。

这种特殊的Valkyrie将住在NERVE(New England Robotics Validation and Experimentation新英格兰机器人技术验证和实验)马萨诸塞洛厄尔大学,基本上是机器人的测试乐园。美国航天局拨款的一部分,使团队可以参与到美国宇航局的太空机器人挑战赛来。

同时,另一Valkyrie抵达爱丁堡大学的爱丁堡机器人中心,也被组装成功。

在爱丁堡,这Valkyrie机器人中心的掌上明珠。周围是世界一流的机器人技术研究和试验设施,爱丁堡也有足够的资金,可以在未来十年培养80余名机器人博士研究生。在结束了经过多年与美国航天局的密切合作,Valkyrie在这里会有一个新的未来。

最后,第三个Valkyrie在MIT交付给了Russ Tedrake:

除了“重要太空项目”的贴纸,视频里另外要关注的是,在大约45秒时,仔细看Valykrie的胸部内侧。你可以清楚地看到那些推动机器人的胸脯的致动器,那些胸部可不是用来作秀的。

有关Valkyrie的任务,我们采访了马萨诸塞洛厄尔大学的Holly Yanco、东北大学的Taskin Padir、爱丁堡大学的Sethu Vijayakumar和麻省理工学院的Russ Tedrake。

IEEE Spectrum:你是如何从美国航天局申请获得Valkyrie,和你打算用机器人来做什么?

Taskin Padir:我们认为Valkyrie或类似的平台将在未来的火星和太空探索任务中发挥作用。宇航员在太空中执行的最常见任务就是修理。因此,我们将集中在涉及这方面的操纵和运动。具体而言,我们工作的任务,如维护太阳能电池板(例如沙尘暴后擦落沙子),修复电子面板(可能是空间任务栖息地或飞船或火星车的一部分),探索新领域并收集样品。在这些任务的工作中,我们将扩大在DRC的研究专长约束运动控制及抓取不明物体。其总体目标是开发可靠、快速、规避风险的具有自主操纵和控制能力机器人。(DRC:DARPA Robotics Challenge机器人挑战赛)

Holly Yanco:在DRC总决赛研讨会时,Taskin Padir和我第一次谈到提交提案申请Valkyrie。 Taskin曾带领WPI / CMU DRC的团队,我曾经带领专门研究人类与机器人互动的DRC团队。Rob Platt(美国东北大学)也加入了我们的团队,把他的专业知识带过来。除了我们的研究能力,我们的团队也有一个1万平方英尺的机器人测试环境,在这里Valkyrie可以自由地生活。

我们的任务之一就是帮助美国航天局设计和试验太空机器人挑战赛。在这项工作的初始阶段,机器人将大大减少完成任务的自主性,而在真正比赛时,就恰恰相反。

Sethu Vijayakumar:我的观点是,我们对Valkyrie的研究不一定局限于在太空领域的挑战。虽然SRC规定了一些有趣的挑战,我们有自由(相对于其他美国队)去研究一些平行的方向。我很热衷于探索的一个方向是数据驱动的动态学习以补充基于模型的控制方案,如果你想在不同的引力场操作机器人,这点尤为重要。

现在还早,我不想去猜测我们将尝试的异国情调、花哨的东西,我们要现实一点,这个平台的挑战需要加速完成,而大学研究团队的规模和资金却有限制。不过,我希望一些这方面的研究转化为更接近人类与机器人的交互场景。

RussTedrake:我们对机器人有宏伟的计划。除了解决控制的基本问题,我还要突破硬件的限制,多接触运动方面像爬梯子,灵巧地操纵。这也是与Leslie Kaelbling和Tomas Lozano-Perez结成团队,把他们的更高级别的自主研究与我的团队的低级别规划、控制结合在一起的机会。

这个机器人比ATLAS有更多大量的可用传感器,包括联合侧位置和扭矩感应,保真度更高的转矩控制。我相信,这对一些我们想尝试的控制方法是非常有利的。不足之处是它可用的功率更少,而且相对远端质量更大。这可能会限制其执行步骤恢复(你的脚移动地不够快)的能力。这是一个权衡,我们很高兴能对其评判。

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IEEE Spectrum:你打算与具有Valkyrie机器人的其他实验室紧密合作吗?

Taskin Padir:会的,因为这对我们来说不是比赛。当我们专注于研究和托管SRC团队时,已经与其他大学在该项目上进行合作。我相信每个团队都会带来独特的方法。

Holly Yanco:我们确实计划在团队之间共享软件。 美国航天局已经设立的团队相互之间以及与美国航天局的沟通,并且还建立了代码库,以方便群体之间共享。

RussTedrake:当然。我们已经在Github共享了我们类人型机器人项目的DRC代码。Maurice Fallon是在麻省理工学院的DRC队员,现在与Val一起在爱丁堡工作。在我们等待机器人到来的时候,他的团队已经推动开放式的类人型机器人。我们已经与东北大学交谈,找出我们如何与他们合作的方法。

SethuVijayakumar:自从大约一年前,我们一直建立一个共同的软件基础:用户界面(MIT Drake为主),下半身控制软件(IHMC SCS为主),和规划软件(爱丁堡Exotica规划,实时执行模块)与四个合作伙伴共享,包括美国航天局、MIT和IHMC。所有的核心开发都是这些合作伙努力的成果,团队协作对这种规模的项目是必不可少的。我们还将与东北大学合作,作为SRC努力的一部分。

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IEEESpectrum:除了你告诉美国宇航局你对Valkyrie的计划,你认为对机器人来说还有什么有趣的尝试?

SethuVijayakumar:我们要专注的一个领域是动态的,计算效率的重新规划以处理动态对象。也许还有操控和平衡,当我们抛出一些球的时候,机器人需要避免它们。我们现在会坚持使用海绵球,直到我找到另外几百万美元的投资,否则把机器人弄坏了真心赔不起。

Taskin Padir:这些想法很多。我们感兴趣的是,可以使用Valkyrie实际和真实场景。例如,在家里看到机器人做一些日常生活的活动,将是十分有趣的。

Holly Yanco:我们关于机器人的第一段是将Valkyrie的立体相机发送到Oculus Rift。Taskin Padir和我去年十二月有幸访问南卡罗来纳州的萨凡纳河站点,参加Richard Voyles举办的美国国家科学基金会资助的研讨会。我们花了四天学习有关机器人可以帮助排除污染和解除运作的挑战。(decontamination and decommissioning以下简称D&D)其中一项任务是D&D为美国宇航局任务制造钚-238手套箱。Taskin和我都认为这个应用是部署像Valkyrie这样机器人的好地方。目前,人们正在做D&D工作,我们设想派遣机器人做该工作,由人类在辐射区域之外控制。

RussTedrake:我真想把硬件推到极限,执行非常动态的任务。

via spectrum

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