Робот, играющий в настольный теннис, может не отставать от людей, но, как и многие игроки-любители, он изо всех сил пытается сделать более удачные удары.

Япенг Гао, Йонас Теббе и Андреас Целль из Тюбингенского университета в Германии начали с разработки компьютерной симуляции, в которой виртуальная рука робота, оснащенная ракеткой для настольного тенниса, пыталась отбросить мячи для пинг-понга через виртуальный стол для настольного тенниса.

Исследователи выполнили это моделирование, чтобы алгоритм машинного обучения мог узнать, как скорость и ориентация ракетки влияют на траекторию мяча.

Как только этот алгоритм, который обучается методом проб и ошибок, смог надежно возвращать мяч, исследователи настроили его для управления движением реальной руки робота, расположенной рядом с реальным столом (на фото).

Система использовала две камеры для отслеживания местоположения реального мяча каждые 7 миллисекунд, а алгоритм обрабатывал сигналы и решал, куда переместить роботизированную руку, чтобы ударить и вернуть мяч.

Сигналы, которые отправлял алгоритм, позволяли руке робота точно воспроизводить удары с точностью до 24,9 сантиметра от предполагаемого места. Этот уровень точности был немного хуже, чем когда алгоритм работал с симуляцией - обычное явление, говорит Йонас Теббе, поскольку компьютерное моделирование не может точно представить все в реальной жизни.

Рука робота сталкивается с человеком-игроком. Фото: Yapeng Gao, Jonas Tebbe, and Andreas Zell

Весь процесс, включая обучение в виртуальном моделировании и в реальном мире, занял всего 1,5 часа, демонстрируя, как быстро алгоритмы могут научиться работать в новой ситуации.

Однако, хотя робот хорошо показал себя против игроков-людей, отбивая быстрые удары - но, что удивительно, это не касалось медленных ударов. «Если мяч движется медленно, роботу необходимо развивать большую скорость для ответного удара», - говорит Теббе. При попытке сделать это, мяч часто падал с ракетки.

«При обучении системы в течение относительно короткого периода времени, робот может хорошо справляться с различиями в подаче и может возвращать удар, используя случайную политику», - говорит Джонатан Эйткен из Университета Шеффилда в Великобритании, который не принимал участия в исследовании.

Эйткен был удивлен, что алгоритм провалился на задаче по возвращению медленных ударов. Он также находит интересным то, что иногда ему было трудно делать удары из-за механических ограничений робототехнической системы, а не из-за недостатков алгоритма.

У робота-манипулятора есть и другие ограничения. Например, он с трудом воспроизводит удары с обратным вращением, говорит Андреас Целль, потому что рука робота не может удерживать ракетку под требуемым углом, необходимым для выполнения таких ударов. Но, несмотря на эти проблемы, он считает, что робот - хороший игрок.

«Это не хуже, чем у обычного человека-игрока», - говорит он. «Он уже на одном уровне со мной».

Статья была опубликована в arXiv.

Источник: New Scientist

Ученые Кембриджского университета разработали новый тип мягкого материала, способного выдерживать огромные нагрузки. Описанный как «супержеле», новый гидрогель использует уникальную внутреннюю структуру, подобную молекулярным наручникам, чтобы реагировать на сжатие, переходя в состояние, подобное стеклу, что позволяет его переехать автомобилем без раздавливания.

Гидрогели представляют большой интерес для материаловедов. Высокое содержание воды делает их пригодными для использования в организме человека и придает им эластичные и самовосстанавливающиеся свойства, которые можно использовать в робототехнике, современных контактных линзах, искусственных тканях и заживлении ран. Авторы этого нового исследования стремились расширить эти возможности, изменив лежащую в основе молекулярную структуру.

«Чтобы создать материалы с желаемыми механическими свойствами, мы используем сшивающие агенты, в которых две молекулы соединены химической связью», - говорит д-р Цзехуан Хуанг, первый автор исследования. «Мы используем обратимые сшивающие агенты для изготовления мягких и эластичных гидрогелей, но сделать твердый и сжимаемый гидрогель сложно, а создание материала с этими свойствами совершенно нелогично и противоречит здравому смыслу».

Чтобы добиться этого, ученые обратились к бочкообразным молекулам, называемым кукурбитурилами, которые «сковывают наручниками» пары других молекул внутри своей полости. Затем они использовали молекулы, разработанные специально для того, чтобы оставаться внутри этой полости дольше, чем обычно, что позволяет сохранять сеть плотно связанной и позволяя ей изменяться от резиноподобного состояния до состояния, напоминающего сверхтвердое, небьющееся стекло.

По словам команды, это позволяет «супержеле» противостоять силам, эквивалентным весу слона, стоящего на нем, и не быть раздавленным. Поскольку слонов под рукой не было, команда провела испытание материала, вместо этого проехавшись по нему на машине, продемонстрировав, как он может вернуться к своей первоначальной форме.

«При 80-процентном содержании воды можно подумать, что он разорвется на части, как воздушный шар с водой, но это не так: он остается неповрежденным и выдерживает огромные сжимающие силы», - говорит профессор Орен А. Шерман, который руководил исследованием. «Свойства гидрогеля кажутся противоречащими друг другу».

Ученые разработали совершенно новый мягкий, но прочный, эластичный материал, который может восстанавливать свою первоначальную форму после того, как его переехал автомобиль. Фото: Zehuan Huang

Ученые также использовали новый материал, чтобы сделать датчик давления для движений человека, таких как стояние, ходьба и прыжки. В настоящее время они продолжают совершенствовать материал с целью адаптации его для биомедицинских приложений, таких как замена хряща и, потенциально, для использования в мягкой робототехнике.

«Насколько нам известно, это первый случай получения стеклоподобных гидрогелей», - говорит Хуанг. «Мы не просто пишем что-то новое в учебники, что действительно интересно, но мы открываем новая главу в области мягких материалов с высокими эксплуатационными характеристиками».

Исследование было опубликовано в журнале Nature Materials, а на видео вы можете увидеть, как супержеле переезжают машиной.

Источник: University of Cambridge

Три года назад вы могли впервые услышать о CleoCleo, прочном прототипе дрона в форме пончика, созданном Cleo Robotics. Что ж, его преемник теперь коммерчески доступен под новым (и подходящим) названием Dronut X1.

Как и его предшественник, Dronut X1 имеет всего два вращающихся в противоположных направлениях ротора, установленных один над другим. В то время как мы видели другие дроны, использующие этот подход, Cleo Robotics делает дополнительный шаг, заключая эти роторы в составной корпус с воздуховодами. Это означает, что они не могут причинить вред окружающим, а также не могут пострадать при столкновении с препятствиями, такими как стены.

Dronut X1 проходит через дверной проем, не беспокоясь о том, что роторы ударится о дверную коробку. Фото: Cleo Robotics

По заявлению компании, Dronut X1 разработан для таких приложений, как инспекция и разведка в стесненных условиях с использованием GPS или без использования GPS. Он управляется через Wi-Fi с помощью джойстика и приложения для Android, хотя он может автономно удерживать свое местоположение и может избегать препятствий с некоторой помощью встроенного датчика 3D LiDAR. Рулевое управление осуществляется запатентованной системой управления вектором тяги.

Dronut X1 также передает пользователю видео 1080p/30 кадров в секунду в реальном времени, а также снимает и записывает кадры 4K с четырьмя светодиодными прожекторами, обеспечивающими освещение. Одной 40-минутной зарядки съемной литиевой батареи должно хватить на 12 минут полета.

Dronut X1 весит 425 г, имеет высоту 165 мм и максимальную скорость 4 м/с. Фото: Cleo Robotics

Если вы хотите приобрести его для себя (или, что более вероятно, для своего бизнеса), Dronut X1 доступен уже сейчас за 9800 долларов США. Его можно увидеть в действии, на видео.

Источник: Cleo Robotics via IEEE Spectrum