Hvis militærrobot falder, den kan rejse sig selv

Forskere ved U.S. Army Research Laboratory og Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory har udviklet software til at sikre, at hvis en robot falder, den kan rejse sig selv igen, hvilket betyder, at fremtidige militærrobotter vil være mindre afhængige af deres soldater.

Baseret på feedback fra soldater på et hærtræningskursus, ARL-forsker Dr. Chad Kessens begyndte at udvikle software til at analysere, om en given robot kunne komme sig selv "på fode igen" fra en hvilken som helst væltet orientering.

"En soldat fortalte mig, at han værdsatte sin robot så meget, han steg ud af sit køretøj for at redde robotten, da han ikke kunne få den vendt tilbage, " sagde Kessens. "Det er en historie, jeg aldrig vil høre igen."

Forskere fra Navy PMS-408 (Ekspeditionsmissioner) og dens tekniske arm, Indian Head Explosive Ordnance Disposal Technology Division, enig. De slog sig sammen med JHU/APL og hovedentreprenøren, Northrop Grumman Remotec, at udvikle det avancerede robotsystem til bortskaffelse af eksplosive ammunition, eller AEODRS, en ny familie af EOD-robotsystemer med en modulær åben systemarkitektur. En letvægts platform til rygsæk, som er inkrement en af ​​programmet, forventes at gå i produktion senere i år. Et kritisk krav til programmet er, at robotterne skal være i stand til at rette sig selv op.

"Disse robotter eksisterer for at holde soldater ude af fare, " sagde Reed Young, Robotics and Autonomy Program Manager hos JHU/APL. "Selvret er en kritisk evne, som kun vil fremme dette formål."

For at evaluere AEODRS-systemets evne til selvret, JHU/APL gik sammen med ARL for at udnytte den software Kessens udviklede. Holdet var i stand til at udvide sin evne til robotter med et større antal led (eller frihedsgrader) på grund af JHU/APL-forsker Galen Mullins' ekspertise i adaptive prøvetagningsteknikker.

"Den analyse, jeg har arbejdet på, ser på alle mulige geometrier og orienteringer, som robotten kunne finde sig selv i, " sagde Kessens. "Problemet er, at hvert ekstra led tilføjer en dimension til søgerummet - så det er vigtigt at lede de rigtige steder efter stabile tilstande og overgange. Ellers, søgningen kan tage for lang tid."

Kessens sagde, at Mullins' arbejde er det, der tillod analysen at arbejde effektivt for at analysere højere grad af frihedssystemer. Mens Kessens' arbejde bestemmer, hvad man skal kigge efter og hvordan, Mullins finder ud af, hvor han skal lede."

"Denne analyse blev muliggjort af vores nyudviklede rækkevidde modstridende planlægningsværktøj, eller RAPT, en softwareramme til test af autonome og robotsystemer, " sagde Mullins. "Vi udviklede oprindeligt softwaren til undervandsfartøjer, men da Chad forklarede sin tilgang til selvoprettende problem, Jeg så med det samme, hvordan disse teknologier kunne arbejde sammen."

Han sagde, at nøglen til denne software er en adaptiv samplingalgoritme, der leder efter overgange.

"Til dette arbejde, vi ledte efter tilstande, hvor robotten kunne skifte fra en stabil konfiguration til en ustabil, får robotten til at vælte, Mullins forklarede. "Mine teknikker var i stand til effektivt at forudsige, hvor disse overgange kunne være, så vi kunne søge i rummet effektivt."

Ultimativt, holdet var i stand til at evaluere AEODRS-systemernes otte frihedsgrader og fastslog, at de kan rette sig op på jævnt terræn, uanset hvilken begyndelsestilstand den befinder sig i. Analysen genererer også bevægelsesplaner, der viser, hvordan robotten kan reorientere sig selv. Holdets resultater kan findes i "Evaluating Robot Self-Righting Capabilities using Adaptive Sampling, " offentliggjort i IEEE's Robotik og automatiseringsbreve i august.

Ud over evalueringen af ​​en specifik robot, Kessens ser analyserammerne som vigtige for militærets evne til at sammenligne robotter fra forskellige leverandører og vælge den bedste til indkøb.

"Hæren og flåden vil have robotter, der kan retfærdiggøre sig selv, men vi arbejder stadig på at forstå og evaluere, hvad det betyder, " sagde Kessens. "Selvret under hvilke forhold? Vi har udviklet en metrisk analyse til evaluering af en robots evne til at selvrette på skrånende plan jord, og vi kunne endda bruge det som et værktøj til at forbedre robotdesign. Vores næste skridt er at bestemme, hvad en robot er i stand til på ujævnt terræn."