На его пути стоит препятствие — человек-пешеход, который ходит туда-сюда. Чтобы попасть в другую сторону комнаты, робот должен сначала определить, где находится пешеход, а затем выбрать оптимальный маршрут, чтобы избежать близкого столкновения.Пока робот обдумывает свои варианты, его «мысли» проецируются на землю: большая розовая точка, кажется, следует за пешеходом — символ восприятия роботом положения пешехода в пространстве. Линии, каждая из которых представляет возможный маршрут для робота, расходятся по комнате извилистыми узорами и цветами, а зеленая линия обозначает оптимальный маршрут.
Линии и точки меняются и изменяются по мере движения пешехода и робота.Эта новая система визуализации сочетает в себе потолочные проекторы с технологией захвата движения и анимационным программным обеспечением для проецирования намерений робота в режиме реального времени. По словам Али-Акбара Ага-Мохаммади, постдока из Aerospace Controls Массачусетского технологического института, исследователи окрестили систему «измеримой виртуальной реальностью (MVR) — разновидностью традиционной виртуальной реальности, которая предназначена для визуализации« восприятия и понимания мира »роботом.
Лаборатория.«Обычно робот может принять какое-то решение, но вы не можете точно сказать, что происходит у него в голове — почему он выбирает определенный путь», — говорит Ага-Мохаммади. «Но если вы можете видеть план робота, спроецированный на землю, вы можете связать то, что он воспринимает, с тем, что он делает, чтобы понять свои действия».Ага-Мохаммади говорит, что система может помочь ускорить разработку беспилотных автомобилей, дронов для доставки посылок и других автономных транспортных средств для планирования маршрутов.
«Как дизайнеры, когда мы можем сравнивать восприятие робота с тем, как он действует, мы можем гораздо быстрее находить ошибки в нашем коде», — говорит Ага-Мохаммади. «Например, если мы летим на квадрокоптере и видим, что что-то идет не так в его уме, мы можем завершить код до того, как он ударится о стену или сломается».Система была разработана аспирантом Шаеганом Омидшафией и Ага-Мохаммади.
Они и их коллеги, в том числе Джонатан Хау, профессор аэронавтики и космонавтики, представят детали системы визуализации на конференции SciTech Американского института аэронавтики и астронавтики в январе.Заглядывать в разум роботаПервоначально исследователи задумали систему визуализации в ответ на отзывы посетителей их лаборатории. Во время демонстрации роботизированных миссий людям часто было трудно понять, почему роботы выбирают определенные действия.
«Некоторые решения казались случайными, — вспоминает Омидшафи.
Команда разработала систему как способ визуально представить процесс принятия решений роботами. Инженеры установили 18 камер захвата движения на потолке для одновременного отслеживания нескольких роботизированных транспортных средств.
Затем они разработали компьютерное программное обеспечение, которое визуально отображает «скрытую» информацию, такую как возможные маршруты робота и его восприятие положения препятствия. Они проецировали эту информацию на землю в режиме реального времени, как работали физические роботы.
Вскоре исследователи обнаружили, что, прогнозируя намерения роботов, они могли выявлять проблемы в основных алгоритмах и вносить улучшения намного быстрее, чем раньше.«Существует множество проблем, которые возникают из-за неопределенности в реальном мире или проблем с оборудованием, и именно здесь наша система может значительно сократить количество усилий, затрачиваемых исследователями на выявление причин», — говорит Омидшафией. «Традиционно физические системы и системы моделирования не были связаны друг с другом.
Вам нужно было перейти на самый нижний уровень кода, разбить его и попытаться выяснить, откуда взялись проблемы. Теперь у нас есть возможность отображать низкоуровневую информацию. физически, так что вам не нужно углубляться в свой код или реструктурировать свое видение того, как работает ваш алгоритм. Вы можете увидеть приложения, в которых вы могли бы сократить целый месяц работы до нескольких дней ».
Привлечение природыГруппа исследовала несколько таких приложений с помощью системы визуализации.
В одном из сценариев команда изучает роль дронов в борьбе с лесными пожарами. Такие беспилотные летательные аппараты могут однажды использоваться как для обследования, так и для тушения пожаров — сначала для наблюдения за воздействием огня на различные типы растительности, а затем для выявления и тушения пожаров, которые с наибольшей вероятностью распространятся.Чтобы воплотить в жизнь дроны для пожаротушения, команда сначала тестирует эту возможность виртуально. Помимо прогнозирования намерений дрона, исследователи также могут проецировать пейзажи для имитации окружающей среды.
В тестовых сценариях группа летала на физических квадрокоптерах над лесными проекциями, показанными с высоты птичьего полета, чтобы имитировать вид дрона, как если бы он летел над верхушками деревьев. Исследователи спроецировали огонь на различные части ландшафта и направили квадрокоптеры, чтобы они делали снимки местности — изображения, которые в конечном итоге можно было использовать, чтобы «научить» роботов распознавать признаки особо опасного пожара.
В дальнейшем, по словам Ага-Мохаммади, команда планирует использовать систему для тестирования производительности дронов в сценариях доставки пакетов. С этой целью исследователи будут моделировать городскую среду, создавая проекции городов в виде улиц, похожие на увеличенные перспективы на Google Maps.«Представьте, что мы можем спроектировать кучу квартир в Кембридже», — говорит Ага-Мохаммади. «В зависимости от того, где находится транспортное средство, вы можете смотреть на окружающую среду под разными углами, и то, что он видит, будет очень похоже на то, что он увидел бы, если бы летел в реальности».Поскольку Федеральное управление гражданской авиации наложило ограничения на испытания квадрокоптеров и других автономных летательных аппаратов на открытом воздухе, Омидшафиеи отмечает, что тестирование таких роботов в виртуальной среде может быть следующим лучшим вариантом.
Фактически, количество типов виртуальных сред, которые может проецировать новая система, нет.«С помощью этой системы вы можете проектировать любую среду, которую хотите, а также тестировать и создавать прототипы своих транспортных средств, как если бы они были полностью на открытом воздухе, прежде чем развернуть их в реальном мире», — говорит Омидшафией.
Эта работа была поддержана компанией Boeing.Видео: http://www.youtube.com/watch?v=utM9zOYXgUY