Open source-software giver et ben til robotforskning

Carnegie Mellon-forskere har udviklet en open source-software, der muliggør mere adræt bevægelse i robotter med ben.

Robotter kan hjælpe mennesker med opgaver som at hjælpe med at genoprette katastrofer eller overvåge miljøet. I tilfældet med firbenede, robotter, der går på fire ben, kræver deres mobilitet, at mange softwarekomponenter arbejder problemfrit sammen. De fleste forskere skal bruge meget af deres tid på at udvikle infrastruktur på lavere niveau i stedet for at fokusere på adfærd på højt niveau.

Aaron Johnsons team i Robomechanics Lab på Carnegie Mellon University's College of Engineering har oplevet disse frustrationer på egen hånd. Forskerne har ofte måttet stole på simple modeller til deres arbejde, fordi eksisterende softwareløsninger ikke var open source, ikke gav et modulært rammeværk og manglede end-to-end funktionalitet.

Som et eksempel på innovation, der er født af nødvendighed, designede Johnson, en lektor i maskinteknik, og hans team deres egen bevægelsessoftwarestak, Quad-SDK, en full-stack-ramme til agil firbenet bevægelse.

Designet kan forenkle udviklingsprocessen for robotister overalt, fordi det bruger en open source-licens, hvilket betyder, at softwaren kan bruges og ændres, som brugeren ønsker. Quad-SDK kommer klar til brug, så forskere ikke behøver at bekymre sig om at implementere værktøjerne og infrastrukturen; i stedet kan de komme i gang med at arbejde med adfærd og applikationer.

I modsætning til andre muligheder er Quad-SDK også kompatibel med Robot Operating System (ROS). ROS er en middleware, et sted mellem hardware og software, der lader forskellige dele af et system tale med hinanden. For eksempel, hvis en robot fornemmer en forhindring på sin vej og skal overføre information fra sit perceptionsmodul til sit beslutningsmodul, er ROS det, der muliggør denne kommunikation. Forestil dig en app, der ikke bruger iOS eller Android – det er meget nemmere, når alt fungerer sammen.

Bevægelse er et lagdelt problem, da teammedlem og ph.d. studerende Ardalan Tajbakhsh beskriver det:"For at kunne gøre noget meningsfuldt på en robot, skal du have mange komponenter, der arbejder problemfrit sammen." Quad-SDK giver en ramme for robotteknologiforskere og -udviklere til at fokusere deres indsats på kernealgoritmerne i stedet for softwareværktøjet og infrastrukturen.

Andre softwarepakker er meget gode til at løse én komponent, som f.eks. bevægelsesplanlægning, men det er afgørende at have ende-til-ende rammer, der giver de nødvendige algoritmer, værktøjer og infrastruktur til at udføre robotforskning af høj kvalitet.

Quad-SDK er fuld stack, hvilket betyder, at det indeholder alle niveauer i hierarkiet, der påvirker firdobbelt bevægelse, startende med global planlægning. Et lag sidder i toppen af ​​stakken; Tajbakhsh sammenligner det med Google Maps, fordi det vælger, hvor robotten nogenlunde skal hen for at nå sin destination. Det næste lag, lokal planlægger, er det, der bestemmer rutens specifikationer, som hvor robotten skal placere sine fødder. Dette kulminerer i et tredje lag, robotchaufføren, som sender kommandoer til den firbenedes led for at udføre den ønskede bevægelse.

I ugerne siden Quad-SDK vandt en pris for bedste papir på workshoppen om lægte robotter på 2022 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), har folk bedt om at bruge det, en indikator for, hvor nyttige dets løsninger er, og hvordan open source-formatet inviterer til samarbejde inden for robotmiljøet. + Udforsk yderligere

Forskere udvikler algoritmer til at opdele opgaver for menneske-robothold