MIT: SoftZoo-Plattform hilft bei der Entwicklung von Softrobotern
Mit der Open-Source-Plattform SoftZoo sollen Softroboter schneller entwickelt werden. Körper und Steuerung können zugleich erstellt und simuliert werden.
(Bild: MIT)
Ein Forschungsteam des Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat eine Open-Source-Plattform entwickelt, die es Ingenieuren ermöglicht, das Design weicher Roboter zu untersuchen. Die biologisch inspirierte Plattform SoftZoo optimiert Algorithmen für die Steuerung und Bewegung von Robotern. Nutzerinnen und Nutzer können dadurch automatisch Designs für potenzielle Roboter generieren.
Die Plattform umfasst eine Reihe von 3D-Modellen von Tieren – darunter Pandabären, Raupen und Fische. Mit ihnen können die Fortbewegung, agile turning und path following in verschiedenen Umgebungen simuliert werden. SoftZoo zeigt dabei auf unterschiedlichen Untergründen wie Schnee, Sand, Lehm oder im Wasser die Leistungsunterschiede der Designs auf.
"Unser Framework kann Anwendern dabei helfen, die beste Konfiguration für die Form eines Roboters zu finden, sodass sie Soft-Robotik-Algorithmen entwerfen können, die viele verschiedene Dinge tun können", sagt MIT-Doktorand Tsun-Hsuan Wang, ein Mitarbeiter des Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL), der das Projekt leitet. "Im Wesentlichen hilft es uns, die besten Strategien für die Interaktion von Robotern mit ihrer Umgebung zu verstehen."
Bewegungskontrolle optimieren
SoftZoo, das in dem wissenschaftlichen Paper "SoftZoo: A Soft Robot Co-design Benchmark For Locomotion In Diverse Environments" beschrieben wird und auf OpenReview.net zur Verfügung steht, soll einen deutlich größeren Funktionsumfang bieten als ähnliche Plattformen, die das Design und die Bewegungskontrolle von Softrobotern simulieren.
Die Vielseitigkeit des Frameworks basiert auf einer differenzierbaren Multi-Physik-Engine. Sie ermöglicht es, gleichzeitig mehrere Aspekte eines physikalischen Systems zu simulieren. Das Design wird durch die Differenzierbarkeit der Engine so optimiert, dass die Anzahl der Simulationen, die oft teuer sind, reduziert werden kann. Nutzende können deshalb Softroboter mit anspruchsvolleren, spezifizierten Algorithmen entwerfen und bewegen.
Geländegängiger
Das System kann Interaktionen mit unterschiedlichem Gelände simulieren. So kann herausgefunden werden, welche biologischen Strukturen optimaler für eine Aufgabe geeignet sind als andere. Damit lässt sich das Problem umgehen, dass Roboter Schwierigkeiten haben, sich in unübersichtlichen Umgebungen zurechtzufinden, weil ihre Körper nicht an die Umgebung, in der sie agieren sollen, ausreichend angepasst sind. SoftZoo erlaubt es nun, den Körper und dessen Steuerung zugleich zu entwickeln und zu optimieren. Herauskommen sollen so in kürzerer Zeit nützlichere Roboter, so das Team des MIT.
Schwierig sei jedoch der Übergang von der Simulation zum physischen Roboter, räumen die Wissenschaftler ein. Dies erfordere noch weitere Forschungsarbeit, sagt Wang. Die Forschenden arbeiten derzeit an einer Verbesserung der Plattform. SoftZoo soll etwa menschliche Mechanik simulieren können, so der Plan. Die Plattform könnte dann etwa in der Lage sein, menschenähnliche Roboterarme zu testen, die Objekte greifen, bewegen und stapeln können.
(olb)