Khám phá năng lực mới của những chú chó robot

Kỹ thuật robot
05/05/2023 09:00
Tại Hội nghị quốc tế về Kỹ thuật người máy và Tự động hóa (ICRA) dự kiến diễn ra tại Luân Đôn vào tháng 5/2023, ba bài báo cáo sẽ được trình bày về năng lực mới của những chú chó robot, bao gồm dẫn bóng, bắt bóng và đi thăng bằng trên thanh gỗ mảnh.
aa

Hiện nay, robot đã trở nên dần quen thuộc với đời sống chúng ta khi mà bất cứ ai cũng có thể sở hữu cho mình một chú robot với đủ loại hình dáng và kích thước. Robot chưa cần phải thực hiện các nhiệm vụ quá cao siêu thì cũng đã đủ khiến chúng ta đi từ bất ngờ này tới bất ngờ khác về những khả năng thú vị của chúng.

Chỉ với những hoạt động mô phỏng theo cuộc sống hằng ngày của con người cũng đã có thể mở ra vô số bài toán cho các nhà nghiên cứu phát triển robot. Tại Hội nghị quốc tế về Kỹ thuật người máy và Tự động hóa (ICRA) dự kiến diễn ra tại Luân Đôn vào tháng 5/2023, ba bài báo cáo sẽ được trình bày về năng lực mới của những chú chó robot, bao gồm dẫn bóng, bắt bóng và đi thăng bằng trên thanh gỗ mảnh.

kham pha nang luc moi cua nhung chu cho robot
Hình 1. Bộ ba tài năng sắp được giới thiệu của những chú chó robot.

Dẫn bóng linh hoạt trên nhiều địa hình

Trong những năm trở lại đây, chúng ta chú ý nhiều hơn tới những chú chó robot vô cùng nổi bật đến từ hãng Sony Aibos đã tham gia vào Giải bóng đá robot toàn thế giới (RoboCup). Tuy nhiên, tiềm năng của những cầu thủ robot bốn chân này đã được các nhà khoa học khám phá ra từ cuối những năm 1990 cho đến đầu những năm 2000. Cho đến thời điểm hiện tại, chó robot đã có thể đi lại một cách thuần thục và đây là lúc để nó bắt đầu học hỏi thêm các kỹ năng mới. Trong một báo cáo sắp tới tại Hội nghị ICRA, các nhà nghiên cứu đến từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) sẽ trình bày về cách mà họ đã dạy cho chú chó robot của họ dẫn bóng qua một địa hình gồ ghề. Đây thực sự là một kỹ thuật khó ngay cả với những cầu thủ chuyên nghiệp.

kham pha nang luc moi cua nhung chu cho robot
Hình 2. Nhà nghiên cứu từ Đại học MIT và chú chó robot của họ.

Robot được đặt tên DribbleBot này có khả năng chơi bóng trên mọi địa hình từ đơn giản đến phức tạp, như sân cỏ, sân cát mịn hay thậm chí là nền tuyết. Rất nhiều vấn đề có thể được đem ra phân tích chỉ với cử động dẫn bóng sao cho thật thuần thục. Việc đi bóng thành công liên quan đến hướng điều chỉnh các động tác xoay chân sao cho tác dụng các lực một cách hợp lý vào quả bóng trong khi robot đang di chuyển, tự cân bằng cho robot và xác định vị trí thích hợp giữa robot và quả bóng. Giải quyết được các câu hỏi này, robot có thể tiến tới những mục tiêu cao hơn như điểu khiển một số đồ vật mà không chỉ riêng quả bóng nữa.

kham pha nang luc moi cua nhung chu cho robot
Hình 3. Chó robot dẫn bóng trên nền cát.

Khả năng bắt bóng chuẩn xác

Một trong những kỹ năng vô cùng ấn tượng và đầy phức tạp của động vật là kỹ năng săn mồi. Đối với động vật săn mồi, các động tác được thực hiện một cách thuần thục theo bản năng, nhận biết được sự chuyển động của con mồi với với đủ loại kích thước, theo dõi và ước tính quỹ đạo di chuyển của nó. Sau đó, chúng kích hoạt các chi trên cơ thể vào đúng vị trí hợp lý, tấn công đúng thời điểm và gần như chỉ mất vài giây để hoàn thành tất cả những việc trên. Chúng ta hãy liên tưởng đến chuyển động trên toàn bộ cơ thể con mèo khi nó thực hiện săn mồi, bằng cảm quan có thể dễ dàng nhận ra việc kết hợp các chuyển động này là vô cùng phức tạp khi áp dụng trên robot.

Vấn đề quan trọng đầu tiên mà robot phải đối mặt là làm sao để thời gian cho tất cả các cử động là ngắn nhất, đủ để nhận biết, phân tích sự chuyển động của vật thể và phản ứng lại. Để nắm bắt được các chuyển động một cách kịp thời, máy ảnh thông thường khó có thể đáp ứng được khi mà mấu chốt cần chú ý nhất chính là các thời khắc có sự chuyển động của con mồi chứ không phải là các khung hình tĩnh. Giống như mắt người, máy móc có thể hoạt động hiệu quả hơn nếu chúng chỉ xử lý những cảnh quay có sự dịch chuyển thay vì xử lý tất cả dữ liệu trong mọi khoảnh khắc. Từ đây, các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Zurich nảy ra ý tưởng thay thế camera thông thường bằng loại camera sự kiện có thể đáp ứng được các điều kiện trên. Bằng cách giảm đáng kể độ trễ khi xử lý tín hiệu nhận được so với camera truyền thống, robot phát hiện, theo dõi và ước tính vị trí của vật thể được ném từ khoảng cách 4 m và thực hiện chuyển động bắt với tốc độ lên đến 15 m/s.

kham pha nang luc moi cua nhung chu cho robot
Hình 4. Chó robot trang bị camera sự kiện và cần trục bắt bóng.

Thao tác bắt bóng của robot đã được thực hiện trong mô phỏng trên máy vi tính và thử nghiệm trong thực tế với chú robot bốn chân có tên ANYmal-C. Tỷ lệ bắt bóng thành công là 83% trong tổng số các thử nghiệm trên. Đây là một con số không hề tệ khi chú robot này mới chỉ là bản thử nghiệm đầu tiên với nhiều bộ phận chưa được tối ưu hóa hoàn toàn.

kham pha nang luc moi cua nhung chu cho robot
Hình 5. Thử nghiệm bắt bóng.

Thăng bằng trên thanh gỗ

Nếu cho rằng giữ cân bằng là một kỹ năng đơn giản với robot khi ngày nay chúng ta có thể dễ dàng trang bị cho robot bộ khung phần cứng chắc chắn, giúp robot di chuyển trên nhiều địa hình phức tạp với độ chính xác cao, thì trên thực tế việc giảm mức độ mất cân bằng và tăng khả năng lấy lại thăng bằng cho robot bốn chân vẫn còn là một câu hỏi khó với các nhà nghiên cứu. Một vấn đề mà hầu hết các robot có chân gặp phải khi giữ thăng bằng là chúng bị hạn chế về cử động ở vị trí của mắt cá chân và bàn chân. Giống như con người khi đứng bằng một chân, các chuyển động liên tục của hệ thống cơ nối từ mắt cá chân tới bàn chân và ngón chân giúp chúng ta có thể cố gắng giữ thăng bằng hết sức cho dù cũng gặp đôi chút khó khăn. Đó là lý do vì sao robot mô phỏng theo hình dáng con người hoặc động vật cũng gặp các khó khăn trong việc đi đứng.

kham pha nang luc moi cua nhung chu cho robot
Hình 6. Thử nghiệm thăng bằng trên thanh gỗ của chó robot.

Trong thử nghiệm trên, chú chó robot thực hiện việc di chuyển thăng bằng trên thanh gỗ với từng bước đi nhỏ. Tuy nhiên, những bước đi nhỏ này không phải là chìa khóa giúp cho nó giữ cân bằng, mấu chốt nằm ở các vòng quay phản lực được gắn trên lưng chú chó. Trong một cử động bước đi, robot nhấc hai chân lên khỏi mặt đất cùng một lúc và hai chân còn lại thì chạm đất. Như vậy, hai chân này là không đủ để giữ cho robot thăng bằng ổn định. Lúc này, một bộ phận mới xuất hiện với tên gọi là vòng quay phản lực sẽ hoạt động quay lên và quay xuống liên tục để tác dụng một mômen xoắn lên thân robot, độc lập với các chân của robot. Bộ phận này có chức năng tương tự như một chiếc đuôi của các loài động vậy giúp chúng củng cố sự thăng bằng cho bất kỳ chuyển động nào. Các nhà nghiên cứu đang dần cải tiến để vòng quay phản lực này ngày càng gọn nhẹ, tiến tới tích hợp vào nhiều mẫu thiết kế robot có chân, hỗ trợ chúng trong các chuyển động thăng bằng một cách hoàn chỉnh hơn.

Phạm Minh Anh (theo spectrum.ieee.org)

Tin bài khác
Thị trường chứng khoán ngày 26/12: Khối ngoại quay đầu bán ròng mạnh

Thị trường chứng khoán ngày 26/12: Khối ngoại quay đầu bán ròng mạnh

Phiên giao dịch rơi vào trạng thái lình xình khi dòng tiền tham gia chậm, khiến VN Index giảm nhẹ 1,17 điểm về mức 1.272,87 điểm. Sự chú ý tập trung vào các cổ phiếu vừa và nhỏ, trong khi khối ngoại quay đầu bán ròng mạnh, góp phần khiến thị trường thiếu động lực bứt phá.
Liên doanh Anh-Ấn Độ dự kiến sản xuất 100.000 động cơ điện trong thời gian tới

Liên doanh Anh-Ấn Độ dự kiến sản xuất 100.000 động cơ điện trong thời gian tới

DG Innovate (DGI), một công ty nghiên cứu và phát triển chuyên phát triển công nghệ vận hành và lưu trữ năng lượng tại Anh, đã liên doanh với nhà sản xuất xe điện Ấn Độ và công ty công nghệ ô tô EVage Automotive để sản xuất và cung cấp hệ thống truyền động dựa trên công nghệ động cơ của mình.
"Từ trái tim đến trái tim" để lan tỏa năng lượng tích cực trong cộng đồng

"Từ trái tim đến trái tim" để lan tỏa năng lượng tích cực trong cộng đồng

Cuộc thi Lan tỏa năng lượng tích cực với chủ đề “Từ trái tim đến trái tim” đã thu hút hơn 1.500 video dự thi của độc giả trên toàn quốc.
Mỹ sẽ chuyển đổi nhà máy nhiệt điện than gây ô nhiễm thành cơ sở năng lượng mặt trời và pin lưu trữ

Mỹ sẽ chuyển đổi nhà máy nhiệt điện than gây ô nhiễm thành cơ sở năng lượng mặt trời và pin lưu trữ

Hệ thống lưu trữ pin giúp nhà máy điện sẵn sàng kết nối với lưới điện và có thể tận dụng năng lượng lưu trữ trong các giai đoạn nhu cầu tăng cao.
Nhận định phiên giao dịch ngày 26/12: Tiếp tục duy trì đà tăng

Nhận định phiên giao dịch ngày 26/12: Tiếp tục duy trì đà tăng

VN Index bật tăng mạnh trong phiên giao dịch ngày 25/12 sau phiên rút chân phát tín hiệu tích cực trước đó. Thị trường được nhận định khá tích cực về mặt điểm số, độ rộng với giá trị giao dịch được cải thiện. Chúng tôi nhận định, VN Index sẽ tiếp tục duy trì đà tăng trong phiên giao dịch ngày 26/12 hướng về mốc 1.280 điểm.
Mạo danh trường học, nhà xe – nhiều chiêu trò lừa đảo trực tuyến dịp cuối năm

Mạo danh trường học, nhà xe – nhiều chiêu trò lừa đảo trực tuyến dịp cuối năm

Lừa đảo trực tuyến ngày càng trở nên tinh vi với hàng loạt chiêu trò mạo danh, từ thông báo trúng thưởng, tuyển cộng tác viên, đến giả danh trường học, nhà xe hay phần mềm diệt virus. Cục An toàn thông tin (Bộ TT&TT) khuyến cáo người dân cần kiểm tra kỹ thông tin, chỉ sử dụng các kênh chính thống và báo cáo kịp thời cho cơ quan chức năng khi phát hiện dấu hiệu đáng ngờ nhằm ngăn chặn rủi ro và bảo vệ an toàn cho cộng đồng.
Triển khai thành công Dự án Phát triển báo chí Việt Nam giai đoạn 2020-2024

Triển khai thành công Dự án Phát triển báo chí Việt Nam giai đoạn 2020-2024

Đây là chương trình mang tính chiến lược, hỗ trợ sự phát triển bền vững của báo chí cách mạng Việt Nam, tạo điều kiện để báo chí nước nhà hòa nhập với xu thế phát triển chung của thế giới.
Thị trường chứng khoán ngày 25/12: YEG có phiên tăng trần thứ 7 liên tiếp

Thị trường chứng khoán ngày 25/12: YEG có phiên tăng trần thứ 7 liên tiếp

Chỉ số VN-Index chốt phiên giao dịch ngày 25/12/2024 tăng hơn 14 điểm, khi dòng tiền hướng vào nhóm cổ phiếu đầu tư công và ngân hàng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/12/2024: Tuổi Hợi dễ trở nên nóng nảy, tuổi Tỵ đón nhiều niềm vui

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/12/2024: Tuổi Hợi dễ trở nên nóng nảy, tuổi Tỵ đón nhiều niềm vui

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 26/12/2024 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật - Hậu cần: Tiếp tục nâng cao uy tín, chất lượng khoa học

Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật - Hậu cần: Tiếp tục nâng cao uy tín, chất lượng khoa học

Ngày 24/12/2024, tại Bắc Ninh, Trường Đại học Kỹ thuật - Hậu cần Công an nhân dân (CAND) tổ chức Hội thảo khoa học "Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật - Hậu cần: 10 năm thành tựu và thách thức đáp ứng yêu cầu, nhiệm vụ đổi mới”. Đây không chỉ là một dịp để tổng kết hành trình 10 năm phát triển mà còn là cơ hội thúc đẩy những ý tưởng mới, định hướng chiến lược và khẳng định vị thế của tạp chí trong nền giáo dục hiện đại, đặc biệt là trong bối cảnh chuyển đổi số.