某些类型的机器人的一种用途是将它们送到灾区或建筑工地，以执行对人类来说可能困难或危险的任务。在完成这些任务时，机器通常需要在瓦砾中穿行，由于密歇根大学的新研究，这可能会成为更快的旅程。

该大学机器人研究所的一个团队开发了一种新算法，可以进行路径规划，该算法可以让机器人为自己绘制成功路径图，其频率是标准算法的三倍，处理时间显着缩短。

副教授德米特里·贝伦森 (Dmitry Berenson) 表示，这项技术的关键在于，它可以帮助机器人使用双脚——或者在大多数情况下，使用轮子——以及它的手臂状附属物在穿过不平坦的地面和其他障碍物时保持自身平衡。电气和计算机工程系和机器人研究所的核心教员。

一个双臂移动机械手，如果它没有支撑在墙上就会坠落，它通过使用团队的方法来确定其手臂的位置，从而在陡峭的斜坡上滚动。

“在倒塌的建筑物或非常崎岖的地形上，机器人并不总是能够保持平衡并仅用脚向前移动，”他说。“你需要新的算法来确定将脚和手放在哪里。您需要将所有这些肢体协调在一起以保持稳定性，这归结为一个非常困难的问题。”

分割路径规划技术

研究人员说，新算法分两阶段工作。首先，研究人员对机器学习进行了编程，以训练机器人在穿过瓦砾时如何放置手脚以保持自身平衡。

“然后，当放置在一个新的、复杂的环境中时，机器人可以使用它所学到的知识来确定一条路径的可穿越程度，从而使其更快地找到通往目标的路径，”最近获得机器人学博士学位的 Yu-Chi Lin 说。 D. Nuro Inc. 的大学毕业生和软件工程师，在一份新闻声明中说。

研究人员显着改进了算法的这一方面。以前，在使用路径规划技术时，机器人规划很长的路径仍然很耗时。“如果我们试图在很长的路径上找到所有手和脚的位置，那将需要很长时间，”Berenson 解释说。

为了解决这个问题，该团队创建了人工智能 (AI)，它可以将路径规划分成两个任务——找到一条路径，将路径划分为难以遍历的部分，在这些部分中可以应用机器人基于学习的方法，并且更容易——横断面，机器人可以在此处采用更简单的方法进行快速路径规划。

林说，虽然解释算法的工作原理似乎很容易，但开发它并不那么简单。他说，这样做需要整个环境的几何模型，这可以通过在机器人前面进行侦察的飞行无人机来实现。

测试技术

研究人员在Autonomous Robots杂志上发表了一篇关于他们工作的论文。

为了测试他们的方法，研究人员在瓦砾走廊中对类人机器人进行了虚拟实验。结果表明，它在绘制成功路线和规划该路线所需的总时间方面均优于以前的方法。当机器人需要在灾难场景中迅速采取行动时，后一个因素尤其重要。

虚拟实验的 50 多次试验中，团队开发的 AI 达到目标的时间为 84%，而基本路径规划器为 26%，并且规划路径只用了两分钟多一点，而基本路径则超过三分钟规划师。

研究人员还在一个带有躯干和两条手臂的实际轮式机器人上测试了该方法，将机器放置在陡峭坡道的脚下。机器人的任务是在移动时用它的“手”在不平坦的表面上支撑自己。

这个实验导致机器人使用团队的方法在 10 秒多一点的时间内规划出一条路径——比使用基本路径规划器需要 3.5 秒快得多。

研究人员表示，在未来的工作中，该团队希望整合动态稳定的运动——类似于人类和动物的自然移动方式——这将使机器人不必一直保持平衡。此功能还可以提高机器人的移动速度。