Robotica #2

quote:

MIT ‘cheetah’ robot rivals running animals in efficiency

Robot’s custom-designed electric motors are powerful and efficient.

A 70-pound “cheetah” robot designed by MIT researchers may soon outpace its animal counterparts in running efficiency: In treadmill tests, the researchers have found that the robot — about the size and weight of an actual cheetah — wastes very little energy as it trots continuously for up to an hour and a half at 5 mph. The key to the robot’s streamlined stride: lightweight electric motors, set into its shoulders, that produce high torque with very little heat wasted.

The motors can be programmed to quickly adjust the robot’s leg stiffness and damping ratio — or cushioning — in response to outside forces such as a push, or a change in terrain. The researchers will present the efficiency results and design principles for their electric motor at the International Conference on Robotics and Automation in May.

Sangbae Kim, the Esther and Harold E. Edgerton Assistant Professor in MIT’s Department of Mechanical Engineering, says achieving energy-efficiency in legged robots has proven extremely difficult. Robots such as Boston Dynamic’s “Big Dog” carry heavy gasoline engines and hydraulic transmissions, while other electrically powered robots require large battery packs, gears, force sensors and springs to coordinate the joints in a robot’s leg. All this weighty machinery can add up to significant wasted energy, particularly when a robot’s legs need to make frequent contact with the ground in order to trot or gallop.

“In order to send a robot to find people or perform emergency tasks, like in the Fukushima disaster, you want it to be autonomous,” Kim says. “If it could run for more than two hours and search a large field, that would be useful. But one of the reasons why people think it’s impossible to make an electric robot that does this is because efficiencies have been pretty bad.”

Kim adds that part of the challenge in powering running machines with electric motors is that such robots require a flexible response upon impact, and high power, torque and efficiency — characteristics that have historically been difficult to achieve with electric motors.

To understand how an electrically powered system might waste little energy while running, the researchers first looked at general sources of energy loss in running robots. They found that most wasted energy comes from three sources: heat given off by a motor; energy dissipated through mechanical transmission, such as losses to friction through multiple gear trains; and inefficient control, such as energy lost through a heavy-footed step, as opposed to a smoother and more gentle gait.

The group then came up with design principles to minimize such energy waste. To combat heat loss from motors, the group proposed a high-torque-density motor — a motor that produces a significant amount of torque at a given weight and heat production. The team analyzed the relationship between motor size and torque, and designed custom motors that exceed the torque performance of commercially available electric motors.

The team found that such high-torque motors require fewer gears — a characteristic that would improve efficiency even more, as there would be less machinery through which energy could dissipate. Many researchers have used springs and dampers in series with motors to protect the robot from forceful impacts during locomotion, but it’s difficult to control a spring’s stiffness and damping ratio — which can be a problem if a robot has to traverse disparate surfaces, such as asphalt and sand.

“With our system, we can make our robotic leg behave like a spring or damper without having physical springs, dampers or force sensors,” Kim says.

Kim is the Esther and Harold E. Edgerton Assistant Professor in MIT’s Department of Mechanical Engineering. Photo: M. Scott Brauer

In addition to heat given off by a motor, the group found that another major source of energy loss comes from the force of impact as a robot’s leg hits the ground. Such forces can be strong enough to shake a machine and potentially cause damage. Engineers need to use dampers, or shock absorbers, to minimize shaking and stabilize such systems. But Kim says such dampers act to dissipate energy each time a leg meets the ground.

In contrast, the cheetah-bot’s electric motors capture this energy, feeding it back to the system to further power the robot.

“The majority of impact energy goes back to the battery because the damping is created by custom-designed electric control of the motor,” Kim says. “[The motor] regenerates energy that would have been lost.”

Kim adds that mounting motors and gears at the hip joint would also reduce energy loss by minimizing leg inertia: Some legged robots are designed with motors and gearboxes at each joint along a leg, which can be cumbersome and can lose more energy at every impact. With Kim’s design, 85 percent of the weight of the leg is concentrated at the hip joint, keeping the rest of the leg relatively lightweight.

The researchers also attached strips of Kevlar to connect sections of the robot’s legs, simulating the structure of tendons along a bone. The Kevlar strengthens the leg with little additional weight, and further reduces the leg’s inertia. The group also constructed a flexible spine out of rings of polyurethane rubber, sandwiched between vertebra-like segments. Kim hypothesizes that the spine moves along with the rear legs, and can store elastic energy while galloping.

To test the efficiency of the robot, the researchers ran it on a treadmill at a steady 5-mph clip. They measured the voltage and current of the battery, as well as that from each motor. They calculated the robot’s efficiency of locomotion — also known as cost of transport — and found that it was more efficient than robotic competitors such as Big Dog and Honda’s two-legged robot, ASIMO.

After digging through the literature on animal locomotion, the researchers plotted the cost of transport of various running, flying and swimming animals. They found that, not surprisingly, fliers were more efficient than runners, although swimmers were the most efficient movers. The cheetah robot, according to Kim’s calculations, falls around the efficiency range of humans, cheetahs and hunting dogs.

Currently the team is assembling a set of new motors, designed by Jeffrey Lang, a professor of electrical engineering at MIT. Kim expects that once the group outfits the robot with improved motors, the cheetah robot will be able to gallop at speeds of up to 35 mph, with an efficiency that rivals even fliers. The researchers are convinced that this approach can exceed biological muscle in many aspects, including power, torque and responsiveness.

“There are so many ways to design, and each legged robot has a different system,” Kim says. “If you design the motor properly, it’s more powerful, simpler robotics.”

Ron Fearing, a professor of electrical engineering and computer science at the University of California at Berkeley, says that simple springs can work well in small robots running on smooth terrain. But for rougher, more unpredictable terrain, he says the energy-recovery system of the MIT cheetah has big advantages.

“The cheetah robot has really pushed the technology in efficient motor design, low-loss transmissions, and low-inertia legs,” says Fearing, who did not contribute to the research. “By combining these with the regenerative motor drive system, so that mechanical energy from the leg can recharge the battery, that in my opinion has made a huge difference in efficiency, [and] an important step forward in making efficient, electrically driven running robots.”

In addition to Kim and Lang, the paper’s co-authors include Sangok Seok, Albert Wang, Meng Yee Chuah and David Otten, all of MIT.

quote:

Op dinsdag 12 maart 2013 09:10 schreef ExperimentalFrentalMental het volgende:
11-03-2013

Ook robots beschikken nu over hun eigen internet

[ afbeelding ]

Wanneer wij iets niet weten, zoeken we het op op het internet. En nu kunnen robots hetzelfde doen. Onderzoekers hebben een internet voor robots gecreëerd waar onze stalen vrienden informatie op kwijt kunnen en informatie af kunnen halen.

Robots komen we nu al op tal van plekken tegen. Een mooi voorbeeld zijn de robots die geheel zelfstandig ons huis stofzuigen. De robots zijn al tot heel wat in staat: zo weten ze precies welk stukje van het huis ze al gestofzuigd hebben en welk deel ze nog moeten doen. Ook niet onbelangrijk: de robotstofzuigers weten ook wanneer ze zich moeten opladen en doen dat vervolgens zelfstandig. Het is indrukwekkend, maar dit zijn eigenlijk nog maar hele simpele robots die simpele taken uitvoeren.

Intelligenter
In de toekomst willen onderzoeker robots gaan ontwikkelen die veel meer kunnen. Bijvoorbeeld robots die ons eten kunnen bereiden en het bij ons kunnen brengen. Maar hoe ingewikkelder de robot, hoe meer geheugen en computerkracht deze ook nodig heeft. Daarom zullen deze robots zwaar en duur zijn en niet zo snel op grote schaal geproduceerd en gebruikt gaan worden. Om dat te voorkomen, hebben onderzoekers nu een internet voor robots ontwikkeld.

In de cloud
Het internet heeft verschillende functies. Zo stelt het robots in staat om een deel van hun verwerkingsprocessen in de cloud te doen. Dat betekent dat ze lokaal niet meer zoveel geheugen nodig hebben en informatie toch supersnel (vaak zelfs sneller dan met een lokaal geheugen) kunnen verwerken.

Leren
Maar het internet biedt robots ook de gelegenheid om van elkaar te leren en informatie met elkaar te delen. Zo kan een robotstofzuiger bijvoorbeeld een kaart maken van de woonkamer die een andere robot vervolgens weer kan gebruiken wanneer deze door de kamer wandelt om zijn huisgenoten ontbijt te brengen. Robots hoeven dus niet elke keer opnieuw het wiel uit te vinden. In plaats daarvan bouwen ze op de informatie die hun ‘collega’s’ reeds hebben verzameld, zo stellen de onderzoekers in hun paper.

De onderzoekers verwachten dat robots dankzij hun eigen internet lichter, goedkoper en intelligenter worden. Ze hebben het internet voor robots de naam Rapyuta gegeven

Rapyuta: The RoboEarth Cloud Engine

(scientias.nl)

quote:

Op woensdag 13 maart 2013 23:47 schreef Dale. het volgende:

[..]

De professor die min of meer de leiding heeft over dit project krijgt soms van die mailtjes van die gekken die denken dat we skynet aan het oprichten zijn en bedreigen hem dan

quote:

Op zondag 31 maart 2013 16:22 schreef Digi2 het volgende:
libelle-copter

Festo - BionicOpter

quote:

Op zaterdag 6 april 2013 00:17 schreef Dale. het volgende:

Petman Tests Camo

quote:

Op zaterdag 6 april 2013 00:17 schreef Dale. het volgende:

Petman Tests Camo

quote:

The difference between people and machine will blur as we trek through the decades ahead.


As we move into the late 2030s and 2040s, the most salient scenario is that we will merge with our technology gradually, not overnight. We may not experience a single great leap like a “Singularity;” instead, we could see many small steps as we slowly become more machine-like.

AI/Robots will eventually surpass human levels of intelligence and develop ability to self-replicate, increasing intelligence with each succeeding generation. This will produce an information explosion almost beyond imagination.

Our bodies will also evolve during this time. We will use nanobots to kill pathogens and cancer cells, then go into our brain and do benign things like enhance memory. Slowly, these nanobots will become more sophisticated.

We will direct these ‘smart bots’ to convert biological neurons into powerful non-biological ones, and rewrite our brain’s ‘software’. This will allow us to connect with machines and share their super-intelligence.

Eventually, every cell in our body will become non-biological, and our silicon-based minds will not only be able to interface seamlessly with machines, but will also easily connect with one another utilizing thought communications.

As robots develop new abilities, we will incorporate those abilities into our makeup. As the years unfold, we will become more machine-like and robots more human-like, the difference between human and machine will blur.

By century’s end, the merge could be complete; we would become a single species. And although our minds and bodies will be considered non-biological, our consciousness will forever preserve our definition as a human being.

The journey into this human-machine future will take place one benign, safe change at a time, beginning in late 2030s and ending sometime during the last half of this century.

Are you ready to live in a ‘cyborg’ world? I’ll admit it would certainly take some getting used to, but should this octogenarian writer survive the decades ahead; I say welcome to our human-machine future!

quote:

Op maandag 8 april 2013 12:02 schreef Eyjafjallajoekull het volgende:
^ Het is altijd fascinerend om zulke toekomstbeelden voor je te zien. Helemaal als je verder gaat denken. Stel de mens is idd half robot ergens rond 2060. Hoe ziet de wereld er dan uit in 2100? En dan in 2200? 3000? 6000? Dat is niet voor te stellen. Is dit misschien de laatste eeuw waarin 'de normale mens' nog bestaat? Als de ontwikkelingen echt altijd exponentieel blijven gaan. Ze we dan compleet uit ontwikkeld in, zeg, het jaar 10.000?

Ik denk dus dat een beschaving op een gegeven moment aan zijn einde komt. Niet eens door een ramp ofzo maar gewoon...Als je nagaat dat de dino's miljoenen jaren leefde, dan kan ik me niet voorstellen in wat voor stadium een intelligente beschaving zou zijn na zo'n periode.

Onsterfelijkheid, ruimteschepen, teleportatie, het kunnen maken van materie en leven...zijn allemaal zaken die ik me voorstel voor het jaar 3000 bijvoorbeeld. Daarna houdt mijn fantasie gewoon op, laat staan wat er in het jaar 10.000 gebeurd...

quote:

Op dinsdag 9 april 2013 00:52 schreef Dale. het volgende:
Dat verhaaltje klinkt heel leuk maar is echt totale larie koek, duidelijk geschreven door iemand zonder echte kennis van zaken en alleen de headlines volgt lijkt het. Naar mijn mening mogen wij echt blij zijn als wij bijvoorbeeld in 2050 een potje voetbal kunnen spelen tegen echte voetballers laat staan het WK winnen zoals het Robocup als visie heeft. Hoewel het AI gedeelte daarbij waarschijnlijk veel minder interessant is, maar meer het mechanische

Echte AI bestaat hedendaags nog niet. Veel mensen vinden wat neurale netwerken gecombineerd met iteratieve learning methods of reinforcement learning en state machientjes al AI maar het is gewoon fake eigenlijk. Wij programeren nog steeds wat de robot moet doen. We geven programeren het alleen abstracter aan wat hij moet doen.

Maar ook qua mechanica moeten veel stappen gezet worden. Motoren moeten bv. veel kleiner gemaakt worden zodat het design van zo'n robot veel flexiebeler gemaakt kan worden en dus veel meer vrijheidsgraden heeft dan de huidige generatie maar tegelijkertijd moeten deze ook weer immense kracht kunnen leveren. Deze twee dingen, klein + veel kracht werken elkaar gewoon ontzettend tegen.

quote:

Op dinsdag 9 april 2013 02:51 schreef Probably_on_pcp het volgende:

[..]

Wauw, het is totale lariekoek.... Dat is nogal een stellige uitspraak, die je vervolgens nogal karig onderbouwt.

Ik neem Ray Kurzweil, die in principe hetzelfde zegt, toch een stuk serieuzer dan iemand die niet eens weet hoe je programmeren en flexibeler spelt.

quote:

Op dinsdag 9 april 2013 11:17 schreef koffiegast het volgende:
Ik zou het geen reinforcement learning noemen als letterlijk alles is geprogrammeerd.

quote:

Op dinsdag 9 april 2013 11:38 schreef Dale. het volgende:

Bij reinforcement learning tuned hij enkel de parameters waarmee hij de motoren moet aansturen om te lopen hé... Dat hij moet gaan lopen en hoe lopen 'gedefinieerd' is, als in niet omvallen en vooruitbewegen, staat gewoon geprogrammeerd in zijn geheugen. Het is eigenlijk gewoon bruteforcing. Kijken hoe de robot reageert op bepaalde parameters en dan op een slimme manier door naar de error signaal en model te kijken hoe je nieuwe slimmere/betere parameters kunt kiezen.

quote:

Op woensdag 10 april 2013 22:30 schreef Eyjafjallajoekull het volgende:
Het grappige is dat mensen IN het werkveld vaak een tunnelvisie krijgen op den duur met weinig fantasie.

Ik merk dat ook in de ICT/digitale creatieve sector. Veel mensen zijn best wel vastgeroest en conservatief in een bepaald opzicht. Ook op Tweakers.net zie je heel duidelijk dat heel veel mensen enorm conservatief zijn geworden door de jaren heen. Mensen die vroeger aan de voorhoede stonden van computers en technologie...

quote:

Op woensdag 10 april 2013 23:08 schreef koffiegast het volgende:

[..]

Ik begon ook met dromen van mijn eigen bedrijf dat dienstverlening doet dmv een paar AI algoritmes. Naarmate je meer snapt, realiseer je gewoon goed hoeveel je moet doen en dat het vele dingen nog niet echt zijn behandeld...

quote:

Op woensdag 10 april 2013 22:30 schreef Eyjafjallajoekull het volgende:
Het grappige is dat mensen IN het werkveld vaak een tunnelvisie krijgen op den duur met weinig fantasie.

Ik merk dat ook in de ICT/digitale creatieve sector. Veel mensen zijn best wel vastgeroest en conservatief in een bepaald opzicht. Ook op Tweakers.net zie je heel duidelijk dat heel veel mensen enorm conservatief zijn geworden door de jaren heen. Mensen die vroeger aan de voorhoede stonden van computers en technologie...

quote:

Op vrijdag 19 april 2013 09:46 schreef Ang3l het volgende:
Hey dit moet ik ff een vriendin van me tuippen
Die is op dit moment aan t promoveren op robotica, een zorgrobot!

quote:

Op vrijdag 19 april 2013 11:21 schreef Dale. het volgende:

[..]

TU/e?

quote:

Team van wetenschappers bouwt robotpeuter

Het bedrijf Hanson Robotics is van plan een robotpeuter te maken. Hij zou de 'slimste robot' ter wereld moeten worden.

De robot heet Adam Z1 en zal in staat zijn om te spreken, met speelgoed te spelen, tekeningen te maken en te reageren met emotie, zo meldt iO9.

Voor het project heeft oprichter David Hanson meerdere specialisten op het gebied van technologie aangetrokken waaronder OpenCog Artificial General Intelligence(AGI)-oprichter Ben Goertzal.

Hanson zelf werkte al eerder aan robots, waaronder Einstein, Zeno, Robokind en Brina 48.

Wereldervaring

"Mijn doel is om AGI te creëren met een simpel menselijk niveau van begrip, maar met uiteindelijk een hoger niveau van algemene intelligentie", aldus Hanson. "Maar daarvoor moeten we kunstmatige intelligentie zo maken dat het de 'menselijke wereld' kan begrijpen. De enige manier waarop we dat kunnen doen, is door de robot een ruwe inschatting te laten maken van wat het is om mens te zijn door het mens te láten zijn."

Het team dat nu aan Adam Z1 werkt wil daarom de software van de robot gratis en open aanbieden aan iedereen, zodat anderen ook kunnen werken aan de algoritmes en het systeem kunnen verbeteren.

Hanson heeft het project op Indiegogo gezet en hoopt op die manier 300.000 dollar voor de eerste investering op te halen.

Robot Adam Z1 Calls in the Experts