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激光院系

可3D打印機(jī)自我學(xué)習(xí)與修復(fù)的智能機(jī)器人

3D打印商情 來(lái)源:天工社2014-11-14 我要評(píng)論(0 )   

近日,挪威奧斯陸大學(xué)信息學(xué)系機(jī)器人與智能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)正在設(shè)計(jì)開發(fā)一種可3D打印的機(jī)器人。這種機(jī)器人具備自我學(xué)習(xí)和自我修復(fù)能力,可以在人類無(wú)法存在的...

    近日,挪威奧斯陸大學(xué)信息學(xué)系機(jī)器人與智能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)正在設(shè)計(jì)開發(fā)一種可3D打印的機(jī)器人。這種機(jī)器人具備自我學(xué)習(xí)和自我修復(fù)能力,可以在人類無(wú)法存在的環(huán)境里——如被破壞的核電廠、遙遠(yuǎn)的外星空間——獨(dú)立解決復(fù)雜的任務(wù)。 

    該機(jī)器人團(tuán)隊(duì)已經(jīng)先后設(shè)計(jì)了三代自我學(xué)習(xí)和自我修復(fù)的機(jī)器人。 第一代機(jī)器人,是一個(gè)“機(jī)器人雞”,研究團(tuán)隊(duì)稱之“Henriette”,它能自學(xué)走路和跨越的障礙。Henriette曾經(jīng)失去了一條腿,在沒有得到它的設(shè)計(jì)者和程序員的幫助的情況下,它學(xué)會(huì)了使用剩下的一個(gè)腿走動(dòng)。 

    第二代自主學(xué)習(xí)的機(jī)器人,是由碩士研究生Tønnes Nygaard設(shè)計(jì)的。這臺(tái)機(jī)器人的不同之處在于它是基于一個(gè)模擬程序設(shè)計(jì)的,該程序能夠計(jì)算出自己的身體應(yīng)該是什么樣子的——例如,它應(yīng)該有多少條腿?這些腿應(yīng)該有多長(zhǎng)?腿與腿之間的距離應(yīng)該是多少?等等。一言以蔽之,這臺(tái)機(jī)器人能夠設(shè)計(jì)自己。

    第三代機(jī)器人也是迄今最靈活的一代機(jī)器人,它結(jié)合了上兩代機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn),能夠根據(jù)模擬程序提示自己所需要的腿和關(guān)節(jié)的數(shù)量,同時(shí)還具備自我學(xué)習(xí)和自我修復(fù)的能力。據(jù)助理教授Kyrre Glette介紹,其工作過(guò)程如下:“我們告訴仿真程序我們希望機(jī)器人做什么、它應(yīng)當(dāng)走多快、它的大小和能源消耗的水平。然后該程序以此為目的進(jìn)行運(yùn)算,在數(shù)千種可能的配置和路徑中找到人工進(jìn)化的最佳模式。 

    研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)了三代的迭代設(shè)計(jì)研發(fā)之后,其機(jī)器人的運(yùn)行機(jī)制變得益發(fā)復(fù)雜,而研究人員也相應(yīng)地希望該機(jī)器人能夠執(zhí)行更加復(fù)雜的任務(wù)。據(jù)了解,這些機(jī)器人都是通過(guò)3D打印制作出來(lái),然后進(jìn)行功能測(cè)試的。在測(cè)試中研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),機(jī)器人在“真實(shí)世界中表現(xiàn)出來(lái)的功能常常與它要模擬的對(duì)象不同。”另一位團(tuán)隊(duì)成員Mats Høvin教授指出。

機(jī)器人研究團(tuán)隊(duì)成員

    如何縮小機(jī)器人仿真程序的學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力與現(xiàn)實(shí)世界之間的差距是當(dāng)下機(jī)器人研究團(tuán)隊(duì)所面臨的挑戰(zhàn)。

    對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)更為實(shí)際的是當(dāng)它們?cè)诿鎸?duì)困難的時(shí)候應(yīng)當(dāng)如何去做。在理想狀態(tài)下,一個(gè)能夠自我學(xué)習(xí)和自我復(fù)制的機(jī)器人的主要功能之一就是自主應(yīng)對(duì)不可預(yù)見的問(wèn)題。例如,研究團(tuán)隊(duì)提供的一個(gè)場(chǎng)景是這樣的:機(jī)器人進(jìn)入受損的核電廠,遇到了未曾預(yù)料到的樓梯。它的反應(yīng)是先拍攝樓梯的照片,并對(duì)照片進(jìn)行分析,然后,配備自己的3D打印機(jī),3D打印和安裝部件,幫助它越過(guò)樓梯。

    在另一個(gè)場(chǎng)景中,一個(gè)能夠自我學(xué)習(xí)、自我修復(fù)的機(jī)器人被送進(jìn)了遙遠(yuǎn)的星球中的一個(gè)深深的礦井,它需要在不平的地形上進(jìn)行導(dǎo)航,爬上巨石,并改變方向。當(dāng)它遇到的問(wèn)題時(shí),它會(huì)分析形勢(shì),并可能為自己增加必要的部件作為回應(yīng)——例如,在其原有的兩條或四條腿上,再加兩條腿,這將幫助它像螃蟹一樣爬過(guò)粗糙的表面(就像視頻中看到的那樣)。

    3D打印在其中起到的作用無(wú)可估量,它既是研究團(tuán)隊(duì)用來(lái)制造機(jī)器人原型的利器,又是機(jī)器人內(nèi)置的工具,幫助它們解決在上述類似場(chǎng)景中遇到的問(wèn)題。“3D打印機(jī),”Høvin說(shuō),“能夠制造出你想要的任何對(duì)象,這意味著你不必操心模具的事,并能夠一次打印出結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的零件。” 

    奧斯陸大學(xué)使用的3D打印機(jī)價(jià)位在40萬(wàn)挪威克朗(約合58000美元)和300萬(wàn)挪威克朗(約合44萬(wàn)美元)之間。目前尚不清楚,在研究和原型階段,這些自我修復(fù)的機(jī)器人使用什么樣的打印機(jī)。

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