雷區(qū)的威脅對人來說是可怕的，排雷無疑是一項艱巨又高危的任務(wù)，而現(xiàn)在有機器人來幫人完成這個任務(wù)了。日前，研究人員從海龜身上得到靈感，設(shè)計研發(fā)出一款可以用來排雷和其他任務(wù)的新型低價的多功能移動機器人“C-Turtle”。它們可以教會自己在亞利桑那州的沙漠中爬行，有一天也可以在幫助戰(zhàn)區(qū)清除地雷上面發(fā)揮作用。
亞利桑那州立大學(xué)的Ben Amor和Dan Dukes對如何協(xié)調(diào)機器人的運動模式于環(huán)境之間的問題具有濃厚的興趣，舉例來說，像四足機器人一樣與地面接觸面積小且直立行走的機器人顯然不能做到很好地在沙子里行走，那么如何設(shè)計機器人的結(jié)構(gòu)讓它能夠適應(yīng)環(huán)境的要求呢？研究人員提出的解決方案是一種叫做C-Turtle的移動機器人，它的靈感來自于海龜在沙中運動的簡單爬行步態(tài)。C-Turtle具有一種特殊的學(xué)習(xí)算法來即時調(diào)整運動狀態(tài)，機器人本身為板式結(jié)構(gòu)，基本上由單張材料制成，人們可以在幾個小時內(nèi)對其進行組裝或變形。
目前，如何讓機器人能夠適合不同沙漠類型并進行自主學(xué)習(xí)機器人是棘手的問題之一，由于不同地形中都具有特定類型的沙子，雨水濕度的變化等環(huán)境因素也可以導(dǎo)致沙漠表面發(fā)生改變，可能會使機器人面對在新環(huán)境下不能順利運動的問題。為了解決這個問題，Amor使用一種算法來編程，讓它們在每次面對新的表面時調(diào)整爬行技術(shù)。放一只機器人在它不熟悉的環(huán)境里，經(jīng)過幾個小時之后，它會改變其翅片運動，使其更有效地爬行。
研發(fā)者之一Amor表示，與大多數(shù)可能需要許多試驗的強化學(xué)習(xí)算法不同的是，該機器人只需要少量的與環(huán)境的試錯互動來進行學(xué)習(xí)，在大部分的實驗中，機器人在1-2小時內(nèi)即可學(xué)會新的步態(tài)。下圖所示為機器人的“翅片”在進行機器學(xué)習(xí)前后的運動變化，明顯可以看出，經(jīng)過一定程度的學(xué)習(xí)后能夠進行更加復(fù)雜的運動。
在該機器人設(shè)計過程中往往需要基于真實的環(huán)境對其部件進行優(yōu)化和調(diào)整，例如，像諸如機器人的“翅片”應(yīng)該選取何種長度，控制它們的電機需要怎樣旋轉(zhuǎn)或調(diào)整，這些信息只能在真實環(huán)境進行測試才能得到更加可靠的結(jié)果，因為有些真實場景中會存在的灰塵、污垢、沙粒等隨機因素往往難以在實驗室里得到完全類似的模擬。
Amor表示，可以部署大量該機器人到前站去進行排雷工作。目前軍方雖然已經(jīng)應(yīng)用掃雷機器人，但他們往往價格昂貴且難以部署。而C-Turtle每個成本只要80美元，花兩到三個小時即可組合起一個機器人，因此哪怕在地雷爆炸中被炸毀損失也不會很大。Amor表示可以部署100只左右的該機器人相互協(xié)作開展排雷工作，它們可以以大約每秒5厘米的速度運動。
C-Turtle海龜機器人的創(chuàng)始人將在麻省理工學(xué)院RSS 2017會議上以及斯坦福的機器人展示他們的作品。之后他們也計劃發(fā)布該機器人的設(shè)計以便感興趣的人可以自己進行制作。
