Không chỉ con người, ngày nay robot cũng có thể thực hiện được các động tác vô cùng phức tạp

Robot hình người của Boston Dynamics – Atlas, được coi là robot linh hoạt nhất từng được tạo ra.

Một video mới được công bố vào ngày 17 tháng 8 cho thấy Atlas nhảy qua chướng ngại vật, lộn ngược và thậm chí thực hiện rất nhiều chuyển động phức tạp.

Công ty Boston Dynamics cho biết nếu một robot có thể phát triển chuyển động và linh hoạt giống như một người trưởng thành bình thường, thì phạm vi ứng dụng tiềm năng trên thực tế của nó sẽ là vô hạn.

Các thuật toán nhận thức của robot được sử dụng để chuyển đổi dữ liệu từ các cảm biến như máy ảnh và lidar thành một thứ hữu ích cho việc ra quyết định và lập kế hoạch cho các hành động vật lý.

Trưởng nhóm Atlas Scott Kuindersma cho biết: “Parkour là một bộ môn thể thao khó, và đây cũng là một trong những mục tiêu để phát triển robot. Do đó cần phải kết nối nhận thức với hành động theo cách vừa đạt được các mục tiêu dài hạn như đạt được từ điểm A đến điểm B và các mục tiêu động ngắn hạn như điều chỉnh bước chân và áp dụng các lực điều chỉnh để duy trì sự cân bằng”.

Atlas cao 5 feet (1,52m), nặng 190 pound (86kg), sử dụng thủy lực và động cơ điện chạy bằng pin để di chuyển và có ba máy tính được tích hợp trên bo mạch.

Atlas hiện là một mô hình nghiên cứu, không giống như mô hình Spot của nó, nhằm mục đích thúc đẩy các giới hạn của người máy. Công ty cho biết việc thực hành parkour sẽ hữu ích cho các robot trợ giúp trong tương lai trong việc phát triển phạm vi chuyển động và tính linh hoạt giống như con người.

Atlas sử dụng máy ảnh đo độ sâu thời gian bay để tạo ra các đám mây điểm của môi trường với tốc độ 15 khung hình/ giây. Đám mây điểm là một tập hợp lớn các phép đo phạm vi. Phần mềm nhận thức của Atlas trích xuất các bề mặt từ đám mây điểm này bằng cách sử dụng một thuật toán được gọi là phân đoạn đa mặt phẳng. Đầu ra của thuật toán này được đưa vào một hệ thống lập bản đồ xây dựng mô hình của các đối tượng khác nhau mà Atlas nhìn thấy bằng máy ảnh của nó.

Hoạt ảnh này là một hình ảnh trực quan 3D cho thấy những gì robot đang nhìn thấy và lập kế hoạch khi nó điều hướng các chướng ngại vật parkour. Các đối tượng được theo dõi chủ động được vẽ bằng màu xanh lá cây và mờ dần từ màu xanh lá cây sang màu tím khi chúng nằm ngoài tầm nhìn của cảm biến nhận thức của robot. Hệ thống theo dõi liên tục ước tính tư thế của các đối tượng trên thế giới và hệ thống định vị lập kế hoạch bước chân màu xanh lá cây so với các đối tượng đó bằng cách sử dụng thông tin từ bản đồ.

Mỗi bước di chuyển mà bạn thấy Atlas thực hiện trong quá parkour đều bắt nguồn từ một mẫu được tạo trước bằng cách sử dụng tối ưu hóa quỹ đạo. Thư viện các mẫu này cho phép các nhà nghiên cứu tiếp tục bổ sung các khả năng mới cho robot bằng cách thêm quỹ đạo mới vào thư viện. Đưa ra các mục tiêu đã lên kế hoạch từ nhận thức, robot sẽ tự lựa chọn các hành vi từ thư viện phù hợp với các mục tiêu.

Bộ điều khiển của Atlas được gọi là bộ điều khiển dự đoán mô hình (MPC) vì nó sử dụng mô hình động lực học của robot để dự đoán chuyển động của nó sẽ phát triển như thế nào trong tương lai. Bộ điều khiển hoạt động bằng cách giải quyết tối ưu hóa tính toán điều tốt nhất cần làm ngay bây giờ để tạo ra chuyển động tốt nhất có thể theo thời gian.

Atlas nhìn thấy gì và nhận thức đó được sử dụng như thế nào để lập kế hoạch hành động. Ở trên cùng bên trái là hình ảnh hồng ngoại được chụp bởi camera độ sâu. Các điểm màu trắng trong hình ảnh chính tạo thành đám mây điểm. Đường viền màu cam đánh dấu các mặt hình chữ nhật được phát hiện của chướng ngại vật parkour, được theo dõi theo thời gian từ các quan sát cảm biến.

Thuộc tính dự đoán của MPC cũng cho phép Atlas xem qua các ranh giới hành vi. Ví dụ, khi biết rằng một bước nhảy được theo sau bởi một cú lộn ngược, bộ điều khiển có thể tự động tạo ra các chuyển đổi mượt mà từ chuyển động này sang chuyển động khác. Điều này một lần nữa đơn giản hóa vấn đề tạo hành vi vì chúng ta không cần tính đến tất cả các chuỗi hành vi có thể xảy ra trước thời hạn.

Hệ thống điều khiển tiên tiến và phần cứng hiện đại của Atlas cung cấp cho robot sức mạnh và sự cân bằng để thể hiện sự nhanh nhẹn ở cấp độ con người. Atlas có sở hữu những hệ thống thủy lực di động nhỏ gọn nhất thế giới. Pin tùy chỉnh, van và bộ nguồn thủy lực nhỏ gọn cho phép Atlas cung cấp công suất cao cho bất kỳ khớp nối thủy lực nào trong số 28 khớp nối thủy lực của nó để tạo ra những kỳ tích ấn tượng về khả năng di chuyển.

Hệ thống điều khiển tiên tiến của Atlas cho phép chuyển động rất đa dạng và nhanh nhẹn, trong khi các thuật toán sẽ điều chỉnh các tương tác động phức tạp liên quan đến toàn bộ cơ thể và môi trường để lập kế hoạch chuyển động.

Atlas sử dụng các bộ phận được in 3D để cung cấp cho nó tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng cần thiết cho những bước nhảy vọt và lộn nhào