新的算法让机器人自主规划任务

新算法允许机器人打开速度

麻省理工学院的研究人员测试了他们算法的可行性,用它来指导三个机器人组装一把椅子。

的研究人员麻省理工学院开发了一种新的算法,让自主机器人在飞行中分配装配任务,这是多机器人合作的重要一步。

如今的工业机器人非常高效——只要它们处在受控的环境中,所有东西都在它们期望的位置上。

但把它们放在一个不熟悉的环境中,他们必须为自己思考,他们的效率漏水。随着机器人的数量,现行运动计划的难度增加了。对于即使是一个简单的协作任务,一个团队,比如,三个自治机器人可能要考虑几个小时来提出攻击计划。

本周,在电气和电子工程师协会机器人和自动化国际会议,麻省理工学院的一组研究人员因一种新的算法获得了两项最佳论文提名,该算法可以显著减少机器人团队的规划时间。该算法产生的计划可能不是完全有效的,但在许多情况下,节省的计划时间将超过增加的执行时间。


观看麻省理工学院研究人员的机器人团队合作建造椅子。机器人自主地规划如何掌握零件以及如何定位其基础。由研究人员提供

研究人员还通过使用它来测试算法的可行性,以指导椅子的组装中的三个机器人的船员。

“我们对使用更广泛的制造方式使用机器人的想法非常兴奋,”麻省理工学院电气工程与计算机科学系安德鲁和塞尔·维特比教授Daniela Rus说,专家组开发了新的算法。“为此,我们需要机器人,以便自己弄清楚,而不是目前的机器人。我们将此算法视为沿这种方向的一步。“

这篇论文由Rus实验室的三名研究人员共同撰写,他们是博士后、第一作者Mehmet Dogar,以及电子工程和计算机科学的研究生Andrew Spielberg和Stuart Baker。

贪婪的后果

研究人员要解决的问题是,一组机器人必须执行具有一系列离散步骤的组装操作,其中一些步骤需要多机器人协作。一开始,没有一个机器人知道它将被分配到哪些操作部分:一切都是在动态中决定的。

在计算方面,这个问题已经足够复杂了,因为在操作的任何阶段,任何机器人都可以执行任何动作,而且在协作阶段,它们必须避免彼此碰撞。但是,真正耗费时间的规划是为每个机器人确定最佳的方式来抓住它所操纵的每个物体,以便它不仅能成功地完成眼前的任务,还能成功地完成后面的任务。

罗斯说:“有时候,抓取配置对于当前步骤可能是有效的,但对于下一步来说就有问题了,因为需要另一个机器人或传感器。”“目前的抓取队伍可能不允许新的机器人或传感器加入队伍。因此,我们的解决方案考虑了多步骤组装操作,优化了机器人的位置,考虑到整个过程,而不仅仅是当前的步骤。”

研究人员算法的关键是,它越困难了关于掌握位置的最困难的决定,直到它成为所有更容易的。这样,它可以随时打断,它仍将具有可行的装配计划。如果它没有时间来计算最佳解决方案,那么机器人可能会偶尔可以下降并重生他们持有的物体。但在许多情况下,与计算全面解决方案所需的时间相比,需要的额外时间将是微不足道的。

有原则的拖延

该算法首先设计一个完全忽略抓取问题的方案。这相当于一个计划,在每个装配操作阶段之后,所有的机器人都将放下所有的工作,然后像处理一个独立的任务一样处理下一个阶段。

然后,该算法将从操作的一个阶段的转换考虑到下一个机器人的透视图和被组装的物体的单个部分。如果它可以找到该机器人的掌握位置,并且该部分将在操作的两个阶段工作,但这不需要任何其他机器人的行为修改,它将将其掌握到计划。否则,它会推迟其决定。

一旦它处理了所有易于掌握的决策,它就重新审视了它推迟的那些。现在,它略微扩大其范围,在操作中的一个或两个点处修改一个或两个其他机器人的行为,以实现阶段之间的平滑过渡。但是,如果甚至扩大的范围甚至被证明过于有限,它会缺乏决定。

如果允许算法运行到完成,它的最后几个抓取决策可能需要在装配过程的每一步修改每个机器人的行为,这可能是一个非常复杂的任务。让机器人扔掉手里的东西几次通常比计算最优解决方案更有效。

除了用真实机器人的实验之外,研究人员还耗尽了涉及更复杂的装配操作的一系列模拟。在某些情况下,他们发现他们的算法可以在几分钟内产生一个可行的计划,该计划涉及几滴,最佳解决方案需要数小时时间来计算。在其他方面,最佳解决方案是棘手的 - 它将花费千年来计算。但他们的算法仍然可以产生可行的计划。

“With an elegant heuristic approach to a complex planning problem, Rus’s group has shown an important step forward in multirobot cooperation by demonstrating how three mobile arms can figure out how to assemble a chair,” says Bradley Nelson, the Professor of Robotics and Intelligent Systems at Swiss Federal Institute of Technology in Zurich. “My biggest concern about their work is that it will ruin one of the things I like most about Ikea furniture: assembling it myself at home.”

图片:Dominick Reuter

第一个发表评论在“新算法让机器人自主计划任务”

留下你的评论

电子邮件地址是可选的。如果提供的话,您的电子邮件不会发布或共享。