Flugroboter lernt vom Menschen
US-Forscher arbeiten an neuen Trainingsmethoden, bei denen der Automat selbst die Ideallinie akrobatischer Manöver berechnet.
Das händische Programmieren von Robotern ist ein zeitaufwendiger Prozess. Wissenschaftler aus dem Forschungsgebiet glauben, dass ein neuartiger Trainingsansatz künftig deutlich interessanter sein könnte: Dabei wird den Geräten der von ihnen erwartete Ablauf zunächst mehrfach demonstriert und sie berechnen dann selbst einen für sich idealen Weg. Forscher in den USA haben nun ein System entwickelt, mit dem sich Hubschrauberroboter auf diese Art programmieren lassen, berichtet das Technologiemagazin Technology Review in seiner Online-Ausgabe. Mit dem Ansatz konnten sie das kleine Fluggerät in weniger als 30 Minuten dazu bewegen, ein kompliziertes Luftmanöver durchzuführen.
Das Training beginnt mit der Demonstration eines neuen Tricks durch einen Menschen, der dabei einen ferngesteuerten Hubschrauber verwendet. Bei der Wiederholung des Manövers drückt der Forscher jeweils einen Knopf, um die Anfangs- und Endzeiten jedes Versuches zu markieren. Der Experte muss jeden Trick ungefähr zehn Mal durchführen, damit auch subtile Veränderungen einberechnet werden können und der ideale Pfad ermittelbar wird. Die Software verzerrt dabei vorsichtig das Timing jedes Clips, um die Versuche vergleichen zu können. Kleine Fehlsignale werden ebenfalls eliminiert. Endergebnis ist ein hochgenaues aerodynamisches Modell des Tricks, das der autonome Roboter als Zielführung verwenden kann.
Einmal in der Luft, überträgt der Hubschrauberroboter Informationen aus seinen Sensoren an einen Rechner am Boden. "Wir platzieren eine Anzahl von Instrumenten in dem Heli – Beschleunigungsmesser, Kreiselinstrument und einen Magnetkompass, um Flugposition und Ausrichtung zu bestimmen", sagt Andrew Ng, Computerwissenschaftler an der Stanford University, der ebenfalls an dem Projekt gearbeitet hat. "Diese Instrumentendaten werden an einen Desktop-PC gesendet, der die passenden Kontrollkommandos errechnet." Diese Kommandos werden dann drahtlos 20 Mal in der Sekunde an den Hubschrauber geschickt. Videokameras am Boden helfen dabei, ihn nicht aus den Augen zu verlieren.
Mit jedem Versuch lernt der Roboter, wie er den Trick perfektionieren kann. "Das erste Mal geht vielleicht eine Drehung zu weit. Aus diesem Wissen seiner Eigendynamik lernt er dann, sich anzupassen und die Bewegung später korrekt auszuführen", sagt Ng. Bei einer Demonstration an der Stanford University nutzte ein autonomer Roboter diesen Ansatz zum Durchführen mehrerer komplizierter Tricks, darunter Loopings mit Pirouetten und ein Rückwärts-Manöver namens "Hurrikan". Das Team konnte sogar einen besonders schwierigen Stunt zeigen, bei dem der Helikopter wie ein umgedrehtes Pendel schwingt.
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(bsc)