Habilitando a Exploração Autônoma para Robôs
Os pesquisadores criaram uma variedade de sistemas robóticos e planejadores que capacitam os robôs a acelerar a exploração, aventurar-se em territórios desconhecidos e gerar mapas altamente precisos e detalhados. Esses sistemas permitem que os robôs realizem essas tarefas de forma autônoma, navegando e mapeando sem qualquer intervenção humana.
Equipe de Robótica Autônoma da Carnegie Mellon University
No entanto, uma equipe de pesquisadores do Instituto de Robótica da Carnegie Mellon University está na vanguarda da criação da próxima geração de exploradores – os robôs.
No entanto, esta Equipe de Pesquisa de Exploração Autônoma desenvolveu com sucesso um conjunto de sistemas robóticos e planejadores que capacitam os robôs a embarcar em explorações mais rápidas, sondar até mesmo os ambientes mais desafiadores e desconhecidos e gerar mapas altamente precisos e detalhados. A característica notável destes sistemas reside na sua autonomia, permitindo que os robôs naveguem e mapeiem sem qualquer envolvimento humano.
Ji Zhang, cientista de sistemas do Robotics Institute, explica a conveniência do sistema, afirmando que ele pode ser implantado em vários ambientes, como lojas de departamentos ou prédios residenciais atingidos por desastres, e os robôs podem construir autonomamente mapas em tempo real enquanto exploram sem a necessidade de qualquer presença humana.
Desvendando o mundo com sistemas robóticos versáteis
No entanto, ao longo de três anos, a equipe trabalhou em sistemas de exploração e explorou e mapeou com sucesso vários locais, incluindo minas subterrâneas, um estacionamento, o Cohon University Center e outros espaços internos e externos no campus da CMU. A adaptabilidade do sistema permite que ele seja acoplado a praticamente qualquer plataforma robótica, transformando-os em exploradores modernos. No processo de teste, a equipe utiliza cadeiras de rodas motorizadas e drones adaptados.
Os sistemas robóticos operam em três modos: um modo permite o controle humano sobre os movimentos do robô enquanto os sistemas autônomos evitam colisões com objetos; em outro modo, uma pessoa pode selecionar um ponto no mapa, e o robô navegará até aquele local; o terceiro modo é a exploração pura, onde o robô explora de forma autônoma todo o espaço e cria um mapa.
Melhorando a eficiência com integração avançada de sensores
A equipe integrou uma variedade de sensores, como um sensor lidar de varredura 3D, uma câmera voltada para o futuro e sensores de unidade de medição inercial, juntamente com um algoritmo de exploração sofisticado.
Isso permite que o robô determine sua localização atual, trace seu caminho anterior e decida as próximas etapas do processo de exploração. Os sistemas resultantes são muito mais eficientes do que os métodos anteriores, pois produzem mapas mais abrangentes e reduzem o tempo de execução do algoritmo pela metade.
Uma solução revolucionária para configurações desafiadoras
Portanto, notavelmente, esses novos sistemas são adequados para operar em condições desafiadoras com pouca luz e comunicação irregular, como cavernas, túneis e estruturas abandonadas.
O sistema de exploração do grupo foi usado no Team Explorer, uma entrada conjunta da CMU e da Oregon State University no Subterranean Challenge da DARPA, onde ficou em quarto lugar na competição final e ganhou o prêmio Most Sectors Explored por mapear mais da rota do que qualquer outra equipe.
A equipe está empenhada em abrir o código de todo o seu trabalho, com o objetivo de capacitar a sociedade com a capacidade de construir robôs de exploração autônomos.
Chao Cao, um Ph.D. estudante de robótica e operador líder do Team Explorer, destaca que, uma vez alcançada essa capacidade fundamental, ela abre uma infinidade de possibilidades para várias aplicações, desde serviços de entrega até missões de busca e resgate.
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