Исследователи из лаборатории AUTOLAB Калифорнийского университета в Беркли выложили в открытый доступ крупную базу данных для обучения роботов захвату предметов. Использование тренировочных материалов поможет значительно повысить точность работы машин. Файлы, а также необходимые инструкции доступны на сайте подразделения.
В отличие от человека, роботу непросто взять и переместить бытовой предмет (например, тарелку), особенно если он ему незнаком. Как правило, машины, которые хорошо справляются с этой задачей, работают лишь с определенным классом объектов. Однако в последние годы исследователи активно работают над созданием «универсальных» манипуляторов, которые смогут успешно захватывать абсолютно любые вещи. В этом случае инженеры руководствуются двумя стратегиями: они либо концентрируются на оборудовании, либо на программном обеспечении. Первый подход подразумевает, что робот может не знать особенностей предмета, однако обладать такими инструментами (присосками, щупальцами), которые все равно позволят подобрать его. В рамках второго и более перспективного подхода ученые, как правило, разрабатывают системы искусственного интеллекта, которые помогают манипулятору оценивать свойства объекта и его положение в пространстве, а затем выбирать наиболее удачную стратегию захвата.
В начале июня AUTOLAB представила рекордно ловкого робота Dex-Net 2.0, который в 80 процентах случаев успешно подбирает незнакомые предметы. Такой хороший результат во многом обусловлен использованием нейросети и глубинного обучения. Прежде чем подобрать вещь, Dex-Net 2.0 с помощью камеры глубины оценивает вероятность успешности захвата — если она оказывается ниже 50 процентов, он двигает или переворачивает объект и заново рассчитывает вероятность. Для того, чтобы научить машину подбирать технику захвата, исследователи создали базу данных из полутора тысяч трехмерных моделей различных предметов.
Сейчас инженеры AUTOLAB выпустили открытый набор обучающих материалов, который включает уже 6,7 миллионов подобных моделей (синтетических облаков точек). Они идут в паре с наиболее подходящими стратегиями захвата, а также с оценкой вероятности того, насколько успешной будет попытка поднять и перенести объект. Кроме того, база данных включает и предварительно обученную сверточную нейросеть, которая использовалась самими разработчиками. Исследователи надеются, что это позволит владельцам других роботов улучшить их работу, а также поможет развитию новых архитектур нейросетей.
Dex-Net 2.0 далеко не первый робот, который использует машинное обучение для своей работы. В апреле компания RightHand Robotics продемонстрировала новую руку-манипулятор, которая может делиться своим опытом с другими устройствами. Похожую стратегию использовала компания Google при создании роботов, которые умеют координировать свои движения при захвате предметов.
Кристина Уласович
Он выдерживает температуру в 200 градусов Цельсия на протяжении 10 минут
Инженеры разработали термоустойчивый квадрокоптер FireDrone, он способен выдержать температуру в 200 градусов Цельсия в течение десяти минут. Это стало возможно благодаря тепловой защите на основе аэрогеля из полиимида, в которую заключены все внутренние компоненты дрона, включая электромоторы. Прототип оборудован инфракрасной камерой и термодатчиками, отслеживающими внутреннюю и внешнюю температуры. Благодаря устойчивости к высоким температурам дрон может пригодиться пожарным службам для разведки во время пожаров. Статья опубликована в журнале Advanced Intelligent Systems. Во время тушения пожаров пожарные службы отправляют на место происшествия разведывательные отряды, чтобы оценить ситуацию. Это создает риск для жизни и здоровья сотрудников спасательных служб, поэтому инженеры ищут возможность использовать для этой цели дроны, которые можно было бы отправить к источнику опасности вместо людей. С помощью беспилотников можно предварительно обследовать место происшествия и определить положение источников опасности, составить план местности и попытаться найти выживших. Однако для того, чтобы работать в непосредственной близости от источника высокой температуры, дрон должен обладать термозащитой. Инженеры под руководством Мирко Ковача (Mirko Kovač) из Имперского колледжа Лондона разработали прототип квадрокоптера FireDrone с термозащитой на основе армированного стеклотканью полиимидного аэрогеля — легкого пористого геля, который состоит в основном из воздушных полостей в полиимидной матрице с добавлением стекловолокна и силикатного аэрогеля. Благодаря этой защите дрон способен выдерживать температуру до 200 градусов Цельсия на протяжении десяти минут, при этом температура внутри корпуса не превышает 40 градусов. Помимо обычной RGB-камеры, дрон оборудован также камерой, снимающей в инфракрасном диапазоне для обнаружения источников высокой температуры, в условиях сильного задымления. Бортовая электроника один раз в секунду измеряет температуру снаружи и внутри термозащитного кожуха. Внутри дрона есть система охлаждения, которая построена на использовании эффекта понижения температуры при испарении сжиженного углекислого газа, который находится в картридже. При излишнем нагреве происходит открытие клапана и небольшие трубки распределяют газ для охлаждения внутренних компонентов. Термозащита дрона построена из плоских элементов толщиной 15 миллиметров, которые крепятся к раме из полиамида, образуя ромбокубооктаэдр. Корпус такой формы проще в изготовлении, чем корпус с изогнутыми элементами, при этом он имеет достаточный внутренний объем. Для отражения инфракрасного излучения от источников тепла снаружи дрон покрыт алюминиевой фольгой. Двигатели находятся в центральной части дрона, их вращение передается пропеллерам с помощью трансмиссии. Термозащиту разработчики испытали в тепловой камере, а также в тестовых полетах вблизи источников открытого пламени. Эти эксперименты подтвердили, что за счет тепловой изоляции с помощью аэрогеля и использования системы охлаждения удается значительно замедлить рост внутренней температуры. Кратковременно дрон способен выдержать температуру даже больше 1000 градусов, однако при этом начинают происходить структурные изменения корпуса за счет деформации аэрогеля. Для чистого полиимидного аэрогеля такая деформация наблюдается уже выше 200 градусов, но дополнительные армирующие добавки позволяют снизить этот эффект. Благодаря низкой теплопроводности дрон может использоваться также и при низких температурах. И если время работы дрона в условиях высокой температуры определяется размером резервуара с углекислым газом для системы охлаждения, то в случае полетов в условиях холода, внутренняя температура поддерживается на достаточном уровне за счет тепловыделения внутренних компонентов дрона. https://www.youtube.com/watch?v=pNp2T9Sx7xY Из множества существующих дронов, предназначенных для тушения пожаров с помощью воды или огнетушителей выделяется гексакоптер NIMBUS, разработанный специалистами из Университета Небраски-Линкольна. Вместо тушения уже разгоревшегося огня, он предназначен для создания новых контролируемых поджогов — одного из методов борьбы с пожарами. Для этого он оборудован системой сброса горящих шаров.