Robotski pas završio maraton s jednim punjenjem baterije i nadmašio energetsku efikasnost čovjeka

Robot pod nazivom RAIBO2 razvili su istraživači s južnokorejskog instituta KAIST, a maraton je završio tokom maratona Sangju Dried-Persimmon 2024. godine. Međutim, tim je svoje rezultate objavio u časopisu Nature tek sada.

Ovo dostignuće rješava jedno od najvećih ograničenja s kojima se suočavaju roboti s nogama, a to je izdržljivost. Za razliku od mašina na točkovima, četveronožni roboti moraju neprestano trošiti energiju kako bi održavali svoje tijelo, a energiju gube i prilikom udara, pomjeranja zglobova te interakcije stopala s podlogom.

RAIBO2 je tokom cijelog maratona održavao prosječnu brzinu od oko 2,64 metra u sekundi, a stazu dugu 42,195 kilometara završio je bez zamjene ili ponovnog punjenja baterije.

Rezultat je uslijedio nakon ranijeg neuspješnog pokušaja istraživačkog tima. U septembru 2024. godine, ranija verzija robota ostala je bez baterije na 37. kilometru tokom jednog maratona. KAIST je saopćio da je robot potrošio više energije nego što se očekivalo jer je neprestano mijenjao brzinu prilagođavajući se drugim trkačima na stazi. Tim je nakon toga redizajnirao nekoliko aspekata sistema i nastavio usavršavati njegovo kretanje.

Umjesto jednostavnog ugrađivanja veće baterije, istraživači su se fokusirali na smanjenje količine energije koju robot gubi tokom kretanja.

Studija objavljena u časopisu Nature opisuje RAIBO2 kao energetski efikasnog četveronožnog robota razvijenog na osnovu sveobuhvatne analize mehaničkih, električnih i gubitaka energije povezanih s kretanjem.

Istraživači su napravili lagane noge i dizajnirali elektroniku za pogon motora tako da se smanje električni gubici. Također su razvili način kretanja osmišljen tako da minimizira rasipanje energije tokom kretanja.

Mašinsko učenje imalo je važnu ulogu u tom procesu. Tim je koristio simulacije i učenje potkrepljivanjem kako bi trenirao način kretanja robota, omogućavajući mu da nauči načine hoda koji smanjuju nepotrebno pomjeranje zglobova, gubitke energije prilikom sudara stopala s podlogom i druge izvore rasipanja energije.

Istraživači su također posmatrali fizički dizajn robota i njegov sistem upravljanja kao cjelinu, umjesto da ih optimiziraju nezavisno. To je uključivalo izmjene mehanizma nogu i elektronskih sklopova za upravljanje motorima.

Postignuta efikasnost izražava se pomoću metrike koja se naziva trošak transporta (COT), a koja mjeri energiju potrebnu za pomjeranje određene mase na određenoj udaljenosti. RAIBO2 je ostvario COT od 0,25, u poređenju s referentnom vrijednošću od 0,37 za čovjeka navedenom u studiji.

To ne znači da je robot univerzalno efikasniji od ljudi u svakom obliku kretanja. Umjesto toga, u okviru poređenja COT-a iz ove studije, RAIBO2 je zahtijevao manje energije u odnosu na svoju masu i pređenu udaljenost.

Istraživači navode da bi ova poboljšanja mogla produžiti korisnost četveronožnih robota u okruženjima u kojima su točkovi nepraktični. Roboti s nogama potencijalno mogu savladavati planinske terene, područja pogođena katastrofama, stepenice i druge neravne površine, ali njihov domet rada tradicionalno je bio ograničen kapacitetom baterije.

Rad objavljen u časopisu Nature navodi da su prethodni četveronožni roboti uglavnom bili ograničeni na približno 20 kilometara kretanja s jednim punjenjem. RAIBO2 nudi više od tri puta veći domet u poređenju predstavljenom u studiji.

To bi moglo biti važno za primjene poput potrage i spašavanja, industrijskih inspekcija i izviđanja na otvorenom, gdje slanje robota nazad do stanice za punjenje može biti teško ili nemoguće.

Tim je izdržljivost praktično tretirao kao problem inženjerskog razvoja cijelog sistema, a ne samo kao problem baterije. Istovremenim smanjenjem mehaničkih, električnih i gubitaka energije povezanih s kretanjem, RAIBO2 pokazuje koliko daleko robot s nogama može putovati bez jednostavnog povećavanja kapaciteta baterije.

Za četveronožne robote, maraton je stoga bio manje pitanje pretrčavanja 42.195 km, a više demonstracija da mašine mogu postati znatno efikasnije pri svakom koraku.