ทำไมเดินยากจัง

อย่างน้อยสองขา Asimoหนึ่งในหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ที่รู้จักกันดีสามารถเดินได้แล้วถึงแม้ว่ามันจะดูไม่เสถียรเท่านี้ และเป็นผลลัพธ์ล่าสุด

เท่าที่ฉันรู้ขาส่วนใหญ่เป็นระบบที่ไม่ใช่เชิงเส้นหลายมิติทฤษฎีของการควบคุมของพวกเขาอยู่ที่ไหนสักแห่งในชายแดนของ "ยากมาก" และ "เป็นไปไม่ได้"

แต่ตัวอย่างเช่นเครื่องบินก็มีหลายมิติและไม่เป็นเชิงเส้นเหมือนกันแม้ว่า autopilots จะควบคุมมันได้ดีพอเมื่อหลายสิบปีก่อน พวกเขาเชื่อถือได้เพียงพอที่จะไว้วางใจในชีวิตของมนุษย์นับร้อยที่มีชีวิตอยู่กับพวกเขา

ความแตกต่างที่สำคัญคืออะไรทำให้การเดินลำบากมากในขณะที่เครื่องบินควบคุมง่ายมาก?

ฉันไม่แน่ใจว่าฉันเห็นด้วยหรือเปล่าว่าการเดินสองเท้านั้นยากกว่าการควบคุมเครื่องบิน ขึ้นอยู่กับว่าคุณจะมองอย่างไร

หุ่นยนต์หลายคนสามารถเดิน (เดินเท้าสองเท้า) และเครื่องบินหลายลำควบคุมได้ยากเนื่องจากลักษณะการบินหรือสภาพการบิน มันง่ายกว่าที่หุ่นยนต์จะเดินในสภาพที่ดี มีสภาพอากาศมากมายยากเกินกว่าที่จะควบคุมเครื่องบินได้หลายครั้งบางครั้งเครื่องบินที่มีคนหลายร้อยคนตกเพราะเหตุนี้

แต่ให้เรามุ่งเน้นไปที่สิ่งที่ทำให้การเคลื่อนที่แบบทวิภาคในหุ่นยนต์แข็งและทำไมหุ่นยนต์เดินไม่ได้อยู่ในบ้านของทุกคนเพราะฉันคิดว่านั่นเป็นคำถามจริง

การเดินต้องมีความเข้าใจและตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมและแรงโน้มถ่วงที่จะใช้บังคับกับและเคลื่อนไหวร่างกายของคุณ หุ่นยนต์เดินส่วนใหญ่วัดการวางแนวของชิ้นส่วนทั้งหมดและมีเซ็นเซอร์เฉื่อย (เช่นหูชั้นในของคุณ) ที่บอกให้พวกเขารู้ว่าพวกเขาจะมุ่งเน้นไปที่แรงโน้มถ่วงอย่างไรเพื่อที่พวกเขาจะสามารถทำนาย (และควบคุม) อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง

การทำความเข้าใจว่าสภาพแวดล้อมจะนำกองกำลังมาใช้กับคุณนั้นยากอย่างไร การเดินบนพื้นผิวที่แข็งและเรียบเป็นเรื่องง่ายเพราะคุณสามารถตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับการสัมผัสระหว่างเท้ากับพื้นและสิ่งที่เป็นแรงเสียดทานระหว่างพวกเขา หุ่นยนต์เดินจำนวนมากจะมีเซ็นเซอร์แรงบิดที่ข้อเท้าเพื่อช่วยวัดหน้าสัมผัสเหล่านี้ บางตัวจะมีเซ็นเซอร์สัมผัสที่ด้านเดียวของเท้า

หากคุณพยายามเดินบนพื้นผิวที่ผิดปกติหรือไม่มั่นคงมันจะกลายเป็นเรื่องยากมากขึ้น คุณไม่สามารถตั้งสมมติฐานได้อีกต่อไป แต่จะต้องประเมินในแบบเรียลไทม์ว่าแรงเสียดทานของผู้ติดต่อคืออะไร นี่เป็นเรื่องยากที่จะทำโดยไม่มีเซ็นเซอร์ที่เหมาะสมและหากหุ่นยนต์ได้รับการออกแบบโดยมีข้อสันนิษฐานมากมายเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมในการเดินในใจมันจะมีช่วงเวลาที่ยากลำบากในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน หากคุณประเมินแรงเสียดทานและการรองรับเท้าผิดหุ่นยนต์จะลื่นหลุด

นั่นคือการสัมผัสเท้า ... แต่แน่นอนเมื่อเราสำรวจสภาพแวดล้อมที่เราใช้มือของเราเพื่อความมั่นคงเราอาจพิงบางสิ่งบางอย่างชั่วคราวและเราชนกับสิ่งต่าง ๆ และฟื้นตัวจากสิ่งนั้น ถ้าคุณไปดูการวิจัยที่ทำในหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์คุณจะเห็นว่าโครงการต่าง ๆ ได้ตรวจสอบ (และในระดับหนึ่ง, แก้ไข) ปัญหาเหล่านี้ทั้งหมด

ตอนนี้คิดถึงสิ่งต่าง ๆ ที่ทำให้การเดินของคุณล้มเหลว ริมฝีปากเล็ก ๆ ที่คุณไม่ได้เห็นในทางเข้าออกจะเดินทางไปหาคุณ ขั้นตอนที่มีความสูงแตกต่างจากที่อื่นอาจทำให้คุณสะดุด พื้นผิวที่คุณยืนอยู่บนการยุบนั้นจะทำให้คุณเสียสมดุล หุ่นยนต์เดินที่ดีจะต้องรับรู้และควบคุมสิ่งเหล่านี้ทั้งหมด ดังนั้นไม่เพียง แต่เราต้องควบคุมการเดินและการควบคุมสำหรับการกู้คืนยกเว้น แต่ยังมีการรับรู้และแบบจำลองสภาพแวดล้อมที่ดีเพื่อคาดการณ์ว่าเราจำเป็นต้องเปลี่ยนการควบคุมของเราเป็นแนวทางที่แตกต่างและเหมาะสมกว่า

ปัญหาซับซ้อนมาก ไม่ใช่ปัญหาการควบคุม แต่เป็นระบบการรับรู้การวางแผนการสะท้อนและการควบคุมทั้งหมดที่จำเป็นต้องได้รับการออกแบบ ในแต่ละปีเรามีความคืบหน้า แต่จำเป็นต้องมีความก้าวหน้ามากขึ้นในการสร้างระบบที่มีการรับรู้เซ็นเซอร์ฟิวชั่นการประมวลผลและการกระตุ้นที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนที่แบบทวิภาคีที่ดีในสภาพแวดล้อมของมนุษย์

ทำไมเดินยากจัง ถ้าฉันต้องเลือกอย่างใดอย่างหนึ่งฉันจะบอกว่าการรับรู้เป็นพื้นที่ที่ต้องการงานมากที่สุดแทนที่จะควบคุม

ประการแรกคุณต้องคำนึงถึงสัญลักษณ์ที่ทรงพลังทั้งหมด: $

การวิจัยมักจะขัดแย้งกับ $ และเป็นเรื่องยากที่จะได้รับเงินทุนทั้งหมดที่คุณต้องการ ในขณะเดียวกันอุตสาหกรรมเครื่องบินกำลังทำกำไรได้ 33 $ Bbb-billllllllion ในปี 2559 นั่นเป็นเงินจำนวนมากในการทำงานและมีเหตุผลมากมายที่จะมอบให้กับผู้ที่สามารถสร้างระบบอัตโนมัติสำหรับสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุดเช่นการไร้นักบิน เป็นต้น

นอกจากนี้ยังมีเวลา หลายปีที่ผ่านมาและผู้คนต่างก็ใช้เวลาทำงานกับเครื่องบินและทำให้เป้าหมายเอกพจน์ของพวกเขาสมบูรณ์แบบในการทำให้ผู้คนเคลื่อนที่ผ่านท้องฟ้า

ในทางวิชาการมันเป็นชุดปัญหาที่แตกต่าง เครื่องบินดังกล่าวเป็นพื้นที่ต่อเนื่องของการพัฒนาสำหรับ (เมื่อเทียบกับเครื่องเดิน) เป็นเวลานานมาก ทุกอย่างตั้งแต่ล้อขึ้นลงไปจนถึงการควบคุมแรงขับไปจนถึงการควบคุมปีกแข็งได้รับการปรับปรุงอย่างกว้างขวางและเป็นโมดูล ดังนั้นจึงไม่ใช่กระบวนการ 'ตั้งแต่เริ่มต้น' เพื่อดำเนินการตามขั้นตอนเหล่านี้โดยอัตโนมัติ

อย่างไรก็ตามการเดินอาจเป็นงานที่ซับซ้อนกว่า ประการแรกมีความสมดุล ร่างกายมนุษย์ใช้เวลาเป็นล้าน ๆ ล้านปีในการทำวิศวกรรมและเรามีกลไกที่เหมาะสมทั้งหมดภายใต้ผิวหนังเพื่อพลิกข้อเท้าของเราด้วยวิธีนี้หรืออย่างนั้น ฯลฯ การจำลองกลไกเหล่านี้ยากพอ แต่สอนหุ่นยนต์ให้ (ตามเวลาที่เหมาะสม) ) เข้าใจและตอบสนองต่อความสมดุลนั้นยาก จากนั้นเราเพิ่มในเรื่องของภูมิประเทศ เดินขึ้นบันไดไม่กี่ก้าวหรือเนินเขาหินให้สมดุลตัวเองก็ยากขึ้นมาก และในการเดินนั้นคุณยกขาปล่อยให้ตัวเองล้มลงไปสองสามนิ้วจากนั้นจับตัวเองปรับสมดุลทันทีจับขาตั้งแล้วยกเท้าอีกข้างหนึ่ง

ที่ถูกกล่าวว่าผมคิดว่าคุณอาจจะหายไปไม่กี่ก้าวหน้าเย็นในภาคหุ่นยนต์ที่สามารถเดินได้และคุณอาจจะทึ่งนี้วิดีโอบอสตัน Dynamics

ไม่กี่นาทีจากนั้นคุณจะเห็นขนาดของความสามารถเชิงกลและเทคโนโลยีอย่างแน่นอน

หุ่นยนต์สองเท้านั้นไม่เสถียร - การกระแทกเล็กน้อยจะทำให้ล้มลง

เครื่องบินพาณิชย์มีความมั่นคง - ลมกระโชกเล็กน้อยอาจเคลื่อนตัวออกนอกเส้นทางได้ แต่มันจะทำการบินไปในทิศทางที่ถูกต้องและไม่เพียง แต่ตกลงมาจากท้องฟ้า

แม้ว่าเครื่องบินที่มีเสถียรภาพจะมีอยู่ แต่เพื่อความมั่นคงในการผ่อนคลายก็มีเพียงเมื่อไม่นานมานี้ที่พวกเขาสามารถควบคุมได้โดยใช้ระบบควบคุมอัตโนมัติที่ซับซ้อนค่อนข้างซับซ้อน

การเดินแบบไดนามิก

เหตุผลที่การเดินสองเท้านั้นยากกว่านั้นเป็นเพราะการจำลองทางฟิสิกส์ที่เหมือนจริงอย่าง box2d, havok และอื่น ๆ เป็นแนวคิดใหม่ที่เกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์ เกมที่เป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางเกมแรกที่ใช้เอนจิ้นฟิสิกส์คือ Angry Birds (2009) ต่อมามีการจำลอง QWOP และอื่น ๆ

การวิจัยครั้งแรกได้ทำใน MIT Lab ภายใต้ Marc Raibert เขาไม่เพียงสร้างหุ่นยนต์ขาเดียว แต่ยังสร้างภาพคอมพิวเตอร์ที่เติมเต็มความต้องการของ SIGGRAPH 1991 ต่อมา Boston Dynamics ได้พัฒนาการจำลองทางฟิสิกส์ภายในอัลกอริธึมใหม่ด้วย เครื่องมือสร้างเกมแรกสำหรับตลาดผู้บริโภคที่รองรับตัวละครเดินคือ NaturalMotion Euphoria ซึ่งตั้งโปรแกรมไว้เมื่อประมาณปี 2543 เวลาก่อนคอมพิวเตอร์ฮาร์ดแวร์ไม่เร็วพอที่จะจำลองฟิสิกส์แบบเรียลไทม์ คอนโทรลเลอร์ biped ที่ด้านบนของฟิสิกส์ - เครื่องยนต์สามารถประดิษฐ์ขึ้นได้หากการจำลองนั้นใช้งานได้อย่างรวดเร็ว

Autopilots ในเครื่องบิน

เป็นเรื่องผิดปกติที่ autopilots สำหรับเครื่องบินมีอยู่หรือว่าพวกเขาสามารถลงจอดเครื่องบินโบอิ้ง A380 ได้ แม้แต่โดรนทหารในปัจจุบันเช่น X-47B จำเป็นต้องใช้มนุษย์ในการลงจอด ( บทเรียนที่ได้เรียนรู้ระหว่างการทดสอบการพัฒนาของเครื่องบิน x-47b หน้า 21 "ผู้ปฏิบัติภารกิจทำงานโดยตรงกับ coders เพื่อพัฒนา / ตรวจสอบแผน") เฉพาะในเอกภพพังก์เท่านั้นที่มีเครื่องบินแบบอิสระและทำงานได้ดีพอสมควร