Lentävä mikrorobotti lentää kuin kimalainen

Tähän mennessä ilmassa liikkuvat mikrorobotit ovat pystyneet lentämään vain hitaasti tasaisia lentoratoja pitkin, kaukana oikeiden hyönteisten nopeasta ja ketterästä lennosta – tähän asti.

MIT:n tutkijat ovat osoittaneet ilmassa liikkuvien mikrorobottien lentävän nopeudella ja ketteryydellä, joka on verrattavissa biologisiin vastineisiinsa. Yhteistyössä tehty tiimi suunnitteli robottihyönteiselle uuden tekoälypohjaisen ohjaimen, jonka avulla se voi seurata taitolentoreittejä, kuten suorittaa jatkuvia kokovartalon voltteja.

Kaksiosaisella ohjausjärjestelmällä, joka yhdistää korkean suorituskyvyn ja laskennallisen tehokkuuden, robotin nopeus ja kiihtyvyys kasvoivat noin 450 prosenttia ja 250 prosenttia tutkijoiden aiempiin parhaisiin demonstraatioihin verrattuna. Robotti oli riittävän ketterä suorittamaan 10 peräkkäistä volttia 11 sekunnissa, jopa silloin, kun tuuli uhkasi puskea sitä pois reitiltään.

”Haluamme pystyä käyttämään näitä robotteja tilanteissa, joissa perinteisemmillä nelikoptereilla olisi vaikeuksia lentää, mutta joissa hyönteiset pystyisivät navigoimaan. Nyt bioinspiroidun ohjaustavan ansiosta robottimme lennon suorituskyky on verrattavissa hyönteisiin nopeuden, kiihtyvyyden ja kallistuskulman suhteen. Tämä on melko jännittävä askel kohti tätä tulevaisuuden tavoitetta”, sanoo Kevin Chen, artikkelin toinen vanhempi kirjoittaja.

Mutta ohjain – robotin "aivot", jotka määrittävät sen sijainnin ja kertovat sille, minne lentää – oli ihmisen käsin virittämä, mikä rajoitti robotin suorituskykyä.

Jotta robotti pystyisi lentämään nopeasti ja aggressiivisesti kuin oikea hyönteinen, se tarvitsi tehokkaamman ohjaimen. Tällainen ohjain olisi laskennallisesti liian intensiivinen tällaiselle lentäjälle.

Tämän haasteen ratkaisemiseksi Chenin ryhmä yhdisti voimansa Jonathan How'n tiimin kanssa ja yhdessä he laativat kaksivaiheisen, tekoälypohjaisen ohjausjärjestelmän, joka tarjoaa tarvittavan luotettavuuden monimutkaisiin ja nopeisiin liikkeisiin sekä laskennallisen tehokkuuden reaaliaikaiseen käyttöönottoon.

Ensimmäisessä vaiheessa tiimi rakensi niin sanotun malliennustavan ohjaimen. Vaikka se on laskennallisesti intensiivinen, se voi suunnitella haastavia liikkeitä, kuten ilmassa tehtäviä voltteja, nopeita käännöksiä ja aggressiivista vartalon kallistusta.

Pohjimmiltaan jäljitelmäoppimisprosessi pakkaa tehokkaan ohjaimen laskennallisesti tehokkaaksi tekoälymalliksi, joka voi toimia erittäin nopeasti.

Avainasemassa oli älykäs tapa luoda juuri sopivasti harjoitusdataa, joka opettaisi käytännöt tarvittavia aggressiivisia liikkeitä varten.

”Tämän tekniikan salainen resepti on vankka harjoitusmenetelmä”, How selittää.

Aiheesta aiemmin:

Räpyttelevä robotti jäljittelee lentävää hyönteistä

Hyönteisten lennon salaperäinen mekaniikka

Pienten lentäjien lennonhallintaa