Εντυπωσιακές εξελίξεις στον χώρο της ρομποτικής καταγράφονται στην Ιαπωνία, όπου ερευνητές του Jouhou System Kougaka Laboratory (JSK) στο University of Tokyo ανέπτυξαν ένα τετράποδο ρομπότ με εξαιρετικές ικανότητες αναρρίχησης. Το KLEIYN κατάφερε να καταρρίψει κάθε προηγούμενο ρεκόρ, αναρριχόμενο σε κάθετες επιφάνειες με ταχύτητα έως και 50 φορές μεγαλύτερη από την προηγούμενη καλύτερη επίδοση. Σε δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν, το ρομπότ ανέπτυξε ταχύτητες μεταξύ 15 και 17 εκατοστών το δευτερόλεπτο, σε διαδρόμους με αποστάσεις από 80 εκατοστά έως ένα μέτρο μεταξύ των τοίχων.
Η καινοτομία του KLEIYN δεν περιορίζεται μόνο στην ταχύτητα. Το ρομπότ χρησιμοποιεί μια μέθοδο αναρρίχησης που προσομοιάζει την τεχνική της «καμινάδας» (chimney climbing). Σε αντίθεση με άλλα ρομπότ που βασίζονται σε νύχια ή μηχανικά άγκιστρα για να προσκολληθούν σε επιφάνειες, το KLEIYN αξιοποιεί τη δύναμη των ποδιών του για να πιέζεται μεταξύ δύο αντίθετων τοίχων και να ωθείται προς τα πάνω. Η προσέγγιση αυτή του δίνει τη δυνατότητα να κινείται εξίσου αποτελεσματικά τόσο σε κάθετες επιφάνειες όσο και σε επίπεδο έδαφος, χωρίς περιορισμούς στην ευκινησία του.
Η επιπλέον ευελιξία του οφείλεται στην ύπαρξη μιας κεντρικής αρθρώσεως, η οποία του προσδίδει μια ευλύγιστη σπονδυλική δομή, επιτρέποντάς του να προσαρμόζεται σε διαφορετικά πλάτη διαδρόμων και να κινείται με ευχέρεια ακόμη και σε ανώμαλο έδαφος ή σκάλες εξωτερικού χώρου. Με βάρος περίπου 18 κιλά και μήκος 76 εκατοστά, το KLEIYN διαθέτει 13 αρθρώσεις που κινούνται από σχεδόν άμεσης μετάδοσης κινητήρες, προσφέροντας ταυτόχρονα δύναμη και ακρίβεια στις κινήσεις του.
Πίσω από την εξαιρετική απόδοση του ρομπότ βρίσκεται ένα προηγμένο σύστημα τεχνητής νοημοσύνης βασισμένο στη μέθοδο Reinforcement Learning (ενισχυτική μάθηση). Οι μηχανικοί του JSK εφάρμοσαν μια εξειδικευμένη τεχνική εκπαίδευσης, γνωστή ως Contact-Guided Curriculum Learning (CGCL). Μέσω αυτής, το ρομπότ μαθαίνει προοδευτικά – ξεκινώντας από απλό περπάτημα σε επίπεδο έδαφος και καταλήγοντας στην περίπλοκη διαδικασία μετάβασης σε κάθετη επιφάνεια. Το σημαντικό είναι ότι η εκπαίδευση πραγματοποιείται αρχικά σε εικονικό περιβάλλον και στη συνέχεια μεταφέρεται στον πραγματικό κόσμο, με τη χρήση σχετικά απλών αισθητήρων. Έτσι, το KLEIYN αναπτύσσει αποτελεσματικές δεξιότητες, διατηρώντας παράλληλα σταθερότητα και ανθεκτικότητα, ακόμη και όταν γλιστρήσει ή χάσει προσωρινά την ισορροπία του.
Παρά τα σημαντικά επιτεύγματα, οι ερευνητές παραδέχονται πως το ρομπότ εξακολουθεί να αντιμετωπίζει τεχνικές προκλήσεις. Όταν η απόσταση μεταξύ των τοίχων υπερβαίνει το 1,05 μέτρο, οι κινητήρες δεν επαρκούν για να εξασφαλίσουν την απαιτούμενη ροπή. Επιπλέον, κατά τις αναρριχήσεις παρατηρήθηκε μια μικρή πλευρική μετατόπιση, η οποία θα μπορούσε να μειωθεί με την ενσωμάτωση πιο εξελιγμένων αισθητήρων περιβάλλοντος, όπως ενός συστήματος LiDAR.
Ένα ακόμη τεχνικό εμπόδιο είναι η υπερθέρμανση των κινητήρων κατά τη διάρκεια μακρόχρονων αναβάσεων. Για την αντιμετώπισή του, θα χρειαστεί ανακατανομή φορτίου και βελτιώσεις στη θερμική διαχείριση. Παρ’ όλα αυτά, το KLEIYN θεωρείται ήδη μια πλατφόρμα με τεράστιες δυνατότητες. Η ευελιξία και η ικανότητά του να κινείται σε δύσβατα και επικίνδυνα περιβάλλοντα το καθιστούν ιδανικό για αποστολές έρευνας και διάσωσης σε κτήρια που έχουν καταρρεύσει, καθώς και για εξερεύνηση σπηλαίων ή περιοχών που έχουν πληγεί από φυσικές καταστροφές.
[via]
