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)

tan-hoang-minh
Tin bài khác
[E-Magazine] Nga – Ucraina: Cuộc chiến của các hệ điều hành

[E-Magazine] Nga – Ucraina: Cuộc chiến của các hệ điều hành

Ngày 6/8/2028, tại một địa điểm được giữ kín ở Ucraina, một chiếc Chaklun rời bệ phóng cơ động, hướng về Crimea. Một ngày sau, trong phòng chỉ huy lực lượng không người lái Ucraina, những màn hình vẫn sáng. Cảnh ấy gợi ra một chuyển dịch - chiến tranh đang đổi từ cuộc đọ sức giữa những cỗ máy sang cuộc tranh đoạt quyền nhìn thấy, truyền dữ liệu và ra quyết định nhanh hơn đối phương.
Nhận định phiên giao dịch ngày 24/8: VN-Index hướng tới vùng 1.780 điểm, dòng tiền trở lại tích cực

Nhận định phiên giao dịch ngày 24/8: VN-Index hướng tới vùng 1.780 điểm, dòng tiền trở lại tích cực

Dòng tiền cải thiện mạnh, độ rộng thị trường tích cực cùng việc VN-Index duy trì trên các đường MA10 và MA20 đang củng cố xu hướng tăng ngắn hạn. Các chuyên gia kỳ vọng chỉ số tiếp tục hướng tới vùng 1.780 điểm trong phiên tớ
LH-FOF đến từ Trường Đại học Lạc Hồng giành Giải Ba ABU Robocon 2026

LH-FOF đến từ Trường Đại học Lạc Hồng giành Giải Ba ABU Robocon 2026

Vượt qua 15 đội tuyển robot đến từ 15 quốc gia và vùng lãnh thổ, LH - FOF đến từ Trường Đại học Lạc Hồng, đại diện của Việt Nam đã giành Giải Ba tại ABU Robocon 2026. Đặc biệt, đội tuyển Việt Nam đã có màn thể hiện đầy ấn tượng khi hai lần giành chiến thắng tuyệt đối “Kung Fu Master” chỉ trong 68 giây trước Nepal và 73 giây trước Fiji.
Imexpharm đổi chủ, tài sản vượt 2.900 tỷ đồng - lợi nhuận khởi sắc

Imexpharm đổi chủ, tài sản vượt 2.900 tỷ đồng - lợi nhuận khởi sắc

Trong bối cảnh vừa đổi chủ sau thương vụ gần 6.000 tỷ đồng, Dược phẩm Imexpharm ghi nhận kết quả kinh doanh có những chuyển biến đáng chú ý về mặt chi phí và lợi nhuận.
PGS.TS Đinh Văn Châu và thông điệp về một trường đại học có trách nhiệm trong kỷ nguyên số

PGS.TS Đinh Văn Châu và thông điệp về một trường đại học có trách nhiệm trong kỷ nguyên số

Một trường đại học bước vào kỷ nguyên số không chỉ bằng phòng thí nghiệm, dữ liệu hay trí tuệ nhân tạo. Cuộc chuyển đổi khó hơn nằm ở con người, biết kiểm chứng trước khi đặt niềm tin, chịu trách nhiệm khi phát ngôn, biết minh bạch, lắng nghe và chấp nhận phản biện. Thông điệp mới của Hiệu trưởng Trường Đại học Điện lực gợi ra một quan niệm đáng suy ngẫm như thế.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/8/2026: Tuổi Ngọ vận trình khởi sắc, tuổi Tý cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/8/2026: Tuổi Ngọ vận trình khởi sắc, tuổi Tý cần thận trọng

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 24/8/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Khai mạc ABU Robocon 2026, Lạc Hồng tự tin bước vào tranh tài

Khai mạc ABU Robocon 2026, Lạc Hồng tự tin bước vào tranh tài

12 giờ ngày 23/8/2026 (giờ Hồng Kông), Cuộc thi Sáng tạo Robot châu Á - Thái Bình Dương (ABU Robocon 2026) sẽ chính thức diễn ra tại Nhà thi đấu Queen Elizabeth, quận Wan Chai, Hồng Kông, Trung Quốc. LH-FOF của Trường Đại học Lạc Hồng là đội đại diện cho Việt Nam tranh tài tại mùa giải năm nay.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: MSB ra mắt nền tảng ngân hàng số thế hệ mới

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: MSB ra mắt nền tảng ngân hàng số thế hệ mới

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: ACB thành lập công ty bảo hiểm phi nhân thọ vốn 500 tỷ đồng; LPBank vào Top 6 ngân hàng tư nhân nộp ngân sách lớn nhất; MSB ra mắt nền tảng ngân hàng số thế hệ mới dành cho doanh nghiệp...
Kỳ 4: Người cầm lái trong kỷ nguyên điện

Kỳ 4: Người cầm lái trong kỷ nguyên điện

Một chiếc taxi điện không tự mình làm nên văn minh đô thị. Giữa trạm sạc, ứng dụng, thuật toán và bản đồ số, vẫn có một người ngồi sau vô-lăng, mở cửa xe, giữ khoang xe sạch, canh từng phần trăm pin, lắng nghe hành khách và đưa công nghệ xuống mặt đường bằng một nghề rất cũ nhưng đang mang những chuẩn mực mới.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/8/2026: Tuổi Tỵ vận trình khởi sắc, tuổi Hợi cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/8/2026: Tuổi Tỵ vận trình khởi sắc, tuổi Hợi cần thận trọng

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 23/8/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.