Una teoria psicologica aiuta i robot a camminare come esseri umani [Video]


Il robot autobilanciante utilizzato per dimostrare come la “Teoria del controllo percettivo” possa aiutare i robot a camminare in modo più umano. Credito: Università di Manchester

Una teoria psicologica potrebbe dare il via a miglioramenti nel modo in cui i robot sono in grado di camminare, grazie a uno studio dell’Università di Manchester.

Lo studio – una collaborazione unica tra uno psicologo clinico, ingegneri robotici e un imprenditore di robotica è pubblicato oggi sul Journal of Intelligent and Robotic Systems (4 marzo 2020).

“[U]se della teoria potrebbe davvero consentire la trasformazione dei robot in macchine più realistiche.” – Dr. Warren Mansell

Ha analizzato ciò che accade quando gli algoritmi standard che guidano un robot auto-bilanciante- fatto di semplice Lego – sono stati sostituiti con quelli basati sulla “teoria del controllo percettivo”.

La teoria è stata codificata nel piccolo droide, permettendogli di controllare ciò che percepiva in modo che si muovesse in modo più efficace, proprio come gli esseri umani e altri animali possono.

Anche se il robot si muove su due ruote, è un “pendolo invertito”, che richiede un bilanciamento agile in modo simile a come i nostri corpi sono tenuti in posizione verticale quando camminiamo.

Quindi, meglio il robot può equilibrare, meglio sarà preparato per camminare come un essere umano.

Nello studio, il robot più realistico è stato bilanciato in modo più accurato, più rapido ed efficiente rispetto ai suoi rivali valutando il suo ambiente almeno 100 volte al secondo.

Si è anche trasferito in una nuova posizione, anche se disturbato da spinte laterali, in modo più efficace rispetto ai suoi concorrenti.

Quando l’algoritmo è stato programmato nel robot, è apparso molto meno stabile e traballava eccessivamente.

Anche se la teoria del controllo percettivo è stata ampiamente utilizzata nelle terapie psicologiche, nell’istruzione e negli interventi genitoriali, questa è la prima volta che usarlo nei robot è stato confrontato in un test “testa a testa”.

Il nuovo studio, ha confrontato lo stesso robot pendolo invertito programmato e sintonizzato con tre diversi controller software.

Due di essi, il controllo proporzionale e l’LQR, sono ampiamente utilizzati dagli ingegneri per costruire i robot più recenti.

La terza teoria del controllo percettivo era originariamente derivata dall’ingegneria, ma prende la “prospettiva dell’insider”, specificando gli “input desiderati” o i “bisogni” del robot.

Warren Mansell, Lettore di Psicologia Clinica presso l’Università di Manchester, ha dichiarato: “Anche se questo è il lavoro precoce, è allettante vedere come una teoria scientifica utilizzata per aiutare le persone con problemi di salute mentale potrebbe effettivamente aiutare gli ingegneri a migliorare la loro progetti di dispositivi artificialmente intelligenti.

“I robot devono ancora eguagliare le abilità di coloro che svolgono successi di fantascienza come Star Wars e Blade Runner e nessuno ha imparato a camminare su due piedi.

“Ma l’uso della teoria potrebbe davvero consentire la trasformazione dei robot in macchine più realistiche.”

Dr. Simon Watson, Senior Lecturer in Robotic Systems presso l’Università di Manchester ha detto: “La natura ha sviluppato le macchine più complesse che conosciamo, quindi essere in grado di implementare algoritmi ispirati da loro è un passo importante nella nostra capacità di sviluppo creativo .

Thomas Johnson, lo studente di dottorato che ha costruito e testato il robot, ha dichiarato: “Questo lavoro ha dimostrato il successo del controllo dei robot con la teoria del controllo percettivo. Questo documento è una dimostrazione di come gli ingegneri della robotica possano trovare ispirazione dal mondo vivente.”

Il tecnologo informatico Dr. Rupert Young ha dichiarato: “Questa ricerca è una sbirciatina a un nuovo modo radicale di capire come costruire sistemi robotici, che sono dinamici e adattabili nonostante la natura caotica e imprevedibile del mondo reale. Basato su un approccio elegante e naturale, questo paradigma promette di sviluppare robot molto più sofisticati e autonomi.”

Riferimento: “Implementazione di un controller percettivo per un robot pendolo invertito” di Thomas Johnson, Siteng, Wei Cheah, Warren Mansell, Rupert Young e Simon Watson, 4 marzo 2020, Journal of Intelligent and Robotic Systems.
DOI: 10.1007/s10846-020-01158-4