机器人运动规划有了专用处理器:高速低功耗:亚博手机版怎么下载

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本文摘要:一旦人类在跟随蹒跚学步的孩子时掌握了技巧,他们似乎就非常擅长机器人学家所说的运动规划:绕过障碍物思考,在装满东西的冰箱里准确地推一瓶饮料,或者把它放在电脑屏幕后面,抓住插入式端口并连接电缆。

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一旦人类在跟随蹒跚学步的孩子时掌握了技巧,他们似乎就非常擅长机器人学家所说的运动规划:绕过障碍物思考,在装满东西的冰箱里准确地推一瓶饮料,或者把它放在电脑屏幕后面,抓住插入式端口并连接电缆。然而,对于具有多关节机械手的机器人来说,运动规划是非常困难的,并且计算起来一定很耗时。

在一个没有专门为机器人优化的环境中,机器人甚至需要几秒钟才能拿起一个物体。杜克大学的研究人员开发了一种专门为运动规划设计的计算处理器。它的计算速度比现有设备慢一万倍,功耗也低很多。这种新的计算处理器非常慢,需要动态规划和连续执行。

而且它的功耗非常低,这使得它适用于包括数千个机器人的大规模生产环境。杜克大学计算机科学和电子与计算机工程助理教授乔治科尼达里斯(George Konidaris)回应说,当你考虑一条汽车装配线时,整个环境受到严格控制,这样机器人就可以不厌其烦地一遍又一遍地重复完全相同的动作。

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汽车零部件总是放在同一个地方,机器人被关在笼子里,会被别人妨碍。但是,如果你的机器人开发了动态运动规划,它总能做出准确的动作,无论是汽车零件在同一个地方,还是意外堆积,还是有人路过。

科尼达里斯回应说,慢动作规划需要节省安排机器人周围环境的时间和成本。6月20日,他在密歇根州安阿伯举行的机器人:科学与系统会议上展示了他的新研究。

运动规划领域的研究已经进行了30年,该领域的最新进展已经将简单机器人的规划时间减少到几秒钟。除了少数特殊情况,这些现有的方法一般依赖于标准化的CPU,或者图形处理单元(GPU),其计算速度较慢,但消耗大量的功率。杜克大学的团队使用了一种专门为运动规划设计的新处理器。标准化CPU擅长处理多个任务,但无法与擅长单个任务的处理器相比。

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杜克大学电气和计算机工程及计算机科学教授丹尼尔索林对此做出了回应。科尼达里斯和索林的团队使处理器需要继续执行碰撞检测的任务,这是体育规划中特别耗时的一部分。处理器需要并行执行数千个冲突检测任务。

索林回应说,我们优化了设计,并使硬件和功耗服务于体育规划中涉及的这些特定任务。该技术的原理是将机械手的操作空间划分成数千个称为体素的三维空间。然后,该算法确认物体是否在包括在真实编程运动路径中的体素中。由于特殊的硬件,这项技术需要同时检测数千条运动路径,然后将最短的可能运动路径与剩余的安全选项相结合。

此前,最先进的设备技术用于高性能商用图形处理器,消耗200~300瓦。Konidaris回应说,即便如此,找到一个运动规划方案也需要几百毫秒甚至几秒钟。我们设计的处理器耗时近1毫秒,功耗近10瓦。

即使我们的速度不比他们慢,光是节能就能为拥有数千甚至数百万机器人的工厂节省可观的成本。Konidaris进一步回应说,这项技术为体育规划的应用关闭了一个新的思路。

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以前的运动规划是对每一个动作单独进行的,因为规划过程非常快,Konidaris响应了,但是现在已经慢到可以成为更简单的规划算法的一部分了。这种简单的规划算法也许可以串联几个非常简单的动作,或者需要提前规划几个对象的动作。新处理器的速度和能效给自动化领域带来了许多机遇。

科尼达里斯、索林和他们的学生对这项技术寄予厚望,并为此技术正式成立了一家公司——实时机器人公司。Konidaris回应说,动态运动规划将给机器人技术带来革命。这项研究是由国防高级研究项目局和美国国立卫生研究院资助的。

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