Добавить новость
smi24.net
News in English
Май
2024

A better way to control shape-shifting soft robots

0
Boston MA (SPX) May 10, 2024 - Imagine a slime-like robot that can seamlessly change its shape to squeeze through narrow spaces, which could be deployed inside the human body to remove an unwanted item.

While such a robot does not yet exist outside a laboratory, researchers are working to develop reconfigurable soft robots for applications in health care, wearable devices, and industrial systems.

But how can one control a squishy robot that doesn't have joints, limbs, or fingers that can be manipulated, and instead can drastically alter its entire shape at will? MIT researchers are working to answer that question.

They developed a control algorithm that can autonomously learn how to move, stretch, and shape a reconfigurable robot to complete a specific task, even when that task requires the robot to change its morphology multiple times. The team also built a simulator to test control algorithms for deformable soft robots on a series of challenging, shape-changing tasks.

Their method completed each of the eight tasks they evaluated while outperforming other algorithms. The technique worked especially well on multifaceted tasks. For instance, in one test, the robot had to reduce its height while growing two tiny legs to squeeze through a narrow pipe, and then un-grow those legs and extend its torso to open the pipe's lid.

While reconfigurable soft robots are still in their infancy, such a technique could someday enable general-purpose robots that can adapt their shapes to accomplish diverse tasks.

"When people think about soft robots, they tend to think about robots that are elastic, but return to their original shape. Our robot is like slime and can actually change its morphology. It is very striking that our method worked so well because we are dealing with something very new," says Boyuan Chen, an electrical engineering and computer science (EECS) graduate student and co-author of a paper on this approach.

Chen's co-authors include lead author Suning Huang, an undergraduate student at Tsinghua University in China who completed this work while a visiting student at MIT; Huazhe Xu, an assistant professor at Tsinghua University; and senior author Vincent Sitzmann, an assistant professor of EECS at MIT who leads the Scene Representation Group in the Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory. The research will be presented at the International Conference on Learning Representations.

Controlling dynamic motion
Scientists often teach robots to complete tasks using a machine-learning approach known as reinforcement learning, which is a trial-and-error process in which the robot is rewarded for actions that move it closer to a goal.

This can be effective when the robot's moving parts are consistent and well-defined, like a gripper with three fingers. With a robotic gripper, a reinforcement learning algorithm might move one finger slightly, learning by trial and error whether that motion earns it a reward. Then it would move on to the next finger, and so on.

But shape-shifting robots, which are controlled by magnetic fields, can dynamically squish, bend, or elongate their entire bodies.

"Such a robot could have thousands of small pieces of muscle to control, so it is very hard to learn in a traditional way," says Chen.

To solve this problem, he and his collaborators had to think about it differently. Rather than moving each tiny muscle individually, their reinforcement learning algorithm begins by learning to control groups of adjacent muscles that work together.

Then, after the algorithm has explored the space of possible actions by focusing on groups of muscles, it drills down into finer detail to optimize the policy, or action plan, it has learned. In this way, the control algorithm follows a coarse-to-fine methodology.

"Coarse-to-fine means that when you take a random action, that random action is likely to make a difference. The change in the outcome is likely very significant because you coarsely control several muscles at the same time," Sitzmann says.

To enable this, the researchers treat a robot's action space, or how it can move in a certain area, like an image.

Their machine-learning model uses images of the robot's environment to generate a 2D action space, which includes the robot and the area around it. They simulate robot motion using what is known as the material-point-method, where the action space is covered by points, like image pixels, and overlayed with a grid.

The same way nearby pixels in an image are related (like the pixels that form a tree in a photo), they built their algorithm to understand that nearby action points have stronger correlations. Points around the robot's "shoulder" will move similarly when it changes shape, while points on the robot's "leg" will also move similarly, but in a different way than those on the "shoulder."

In addition, the researchers use the same machine-learning model to look at the environment and predict the actions the robot should take, which makes it more efficient.

Building a simulator
After developing this approach, the researchers needed a way to test it, so they created a simulation environment called DittoGym.

DittoGym features eight tasks that evaluate a reconfigurable robot's ability to dynamically change shape. In one, the robot must elongate and curve its body so it can weave around obstacles to reach a target point. In another, it must change its shape to mimic letters of the alphabet.

"Our task selection in DittoGym follows both generic reinforcement learning benchmark design principles and the specific needs of reconfigurable robots. Each task is designed to represent certain properties that we deem important, such as the capability to navigate through long-horizon explorations, the ability to analyze the environment, and interact with external objects," Huang says. "We believe they together can give users a comprehensive understanding of the flexibility of reconfigurable robots and the effectiveness of our reinforcement learning scheme."

Their algorithm outperformed baseline methods and was the only technique suitable for completing multistage tasks that required several shape changes.

"We have a stronger correlation between action points that are closer to each other, and I think that is key to making this work so well," says Chen.

While it may be many years before shape-shifting robots are deployed in the real world, Chen and his collaborators hope their work inspires other scientists not only to study reconfigurable soft robots but also to think about leveraging 2D action spaces for other complex control problems.

Research Report:DittoGym: Learning to Control Soft Shape-Shifting Robots








СИПАП-аппараты: залог непрерывного дыхания во время сна

Концерт Тимберлейка в Стамбуле превратился в хаос: Мот рассказал о давке, сломанных заборах и драках

Рилсмейкер. Услуги Рилсмейкера. Рилсмейкер в Москве.

В Москве прошла седьмая премия в области здоровья и красоты THE MEDICAL STARS & BEAUTY AWARDS


Man Utd have agreed deal with AC Milan for £40m star's exit, await player decision - report

OpenAI launches GPT-5, its most powerful AI yet—will it be enough to stay ahead in today’s ruthless AI race? 

Report: AC Milan’s Christian Pulisic set to team up with $87 million Manchester United star

Cameroon star has said yes to Man Utd transfer but Red Devils face hurdle


"Главный азербайджанец Урала" сдал Алиева. Этот раунд Баку проиграл. Что будет дальше?

НПС завершил проходку подземного перехода под МЦД-3

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

Наталья Рудик назначена директором по продуктам ERM и BPM в компании «НЕКСТБИ»


Mafia: The Old Country получила положительные оценки в Steam

Находи идеальные места для персонажей-фигурок в «Is This Seat Taken?»

Modders are trying their hardest to add an NVMe SSD to the Switch 2, which is both impressive and something I'm not going to do

The US Air Force wants to test blowing up Cybertrucks because 'it is likely the type of vehicles used by the enemy may transition to Tesla Cyber trucks'



Охранник из аэропорта Внуково стал моделью

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

Овчинский: работы нулевого цикла завершают в доме в Алексеевском районе

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге


Эксперт назвал вероятную причину гибели режиссера Юрия Бутусова

Героическое участие армян в СВО. Часть шестнадцатая

Сергей Собянин. Главное за день

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге


Тайна? Секретная покойница с Троекуровского может быть дочкой космонавта

Назван средний размер пенсии у россиян

Водолаз назвал вероятную причину гибели утонувшего в Болгарии режиссера Бутусова

Новости в мире музыки


Кудерметова победила Ламенс и прошла во второй круг турнира WTA 1000 в США

Александрова снизилась в рейтинге в борьбе за титул WTA

Павлюченкова не сумела пробиться в третий раунд турнира в Цинциннати

Потапова проиграла Свёнтек во втором круге турнира WTA в Цинциннати


[LIVE] «Сочи» — «Динамо» . Онлайн, прямая трансляция

Водолаз назвал вероятную причину гибели утонувшего в Болгарии режиссера Бутусова

Синоптик Леус: Вторая декада августа в Москве будет прохладнее первой

«Удары по лицу здесь запрещены»: Максим Бабанин позвал на тренировки слабослышащих детей


Музыкальные новости

Процесс сошел с рельсов // Верховный суд определил пересмотреть дело о наезде Kia на трамвай

Жена Игоря Николаева рассказала, что Стивен Тайлер познакомился с ней в караоке

Рилсмейкер. Услуги Рилсмейкера. Рилсмейкер в Москве.

«Ни брак, ни дети не уберегут от расставания»: Валентина Иванова о свадьбе с Тимати


От Чехова с мангустами до встречи “Варягов”: что скрывают стены Московского вокзала Тулы

Охранник из аэропорта Внуково стал моделью

Добро в каждой чашке: Елизавета Боярская, фонд «Жизнь в Движении» и сеть кофеен «Ягода» запускают авторский кофе для помощи детям с ОВЗ

"Динамо" Карпина упустило победу над "Сочи" в конце матча


Продвижение Песни. Раскрутка Песни. Продвижение Музыки. Раскрутка Музыки.

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

В Пулково 10 августа задержали десяток рейсов – есть отмены

"Любовь — это главное": Полина Диброва после слухов о вскрывшейся измене покинула Россию


Москва: Новая эра зарядных станций для электромобилей с поддержкой инвесторов

Грузовик опрокинулся на Рязанском проспекте у дома №1 — съезд с ЮВХ заблокирован

Процесс сошел с рельсов // Верховный суд определил пересмотреть дело о наезде Kia на трамвай

Дилеры по всей России получают Lada Iskra. Пока отгружают только седаны в цвете «Капитан» и универсалы в цвете «Табаско»


Медиа сообщили о планах Зеленского в ответ на встречу Путина и Трампа

Путин обратился с приветствием к участникам форума «Машук»

Bloomberg сообщает, что ЕС хочет провести переговоры с Трампом до встречи с Путиным

Путин выразил поздравления Адабашяну по случаю юбилея




«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

День физкультурника отметили спортивными шествиями по всей стране

Авторская методика Натальи Бородиной – путь к восстановлению памяти и защите от деменции


После «успешных» переговоров с Вэнсом в Киеве вновь отвергли мирные инициативы

В Киеве сделали заявление о территориальных уступках

В Киеве заявили о тайном приказе Зеленского перед Аляской

В Киеве раскрыли тайный приказ Зеленского перед саммитом США и РФ на Аляске


Московское «Торпедо» и «Спартак» из Костромы обменяются голами, «Пюник» возьмет три очка. Экспресс дня 11 августа: прогноз и ставка

«Торпедо» и «Спартак» Кострома сразятся за три очка. «Торпедо» Москва — «Спартак» Кострома: прогноз и ставка

"Динамо" Карпина упустило победу над "Сочи" в конце матча

День физкультурника отметили спортивными шествиями по всей стране



Мэр Москвы: Инвесторы смогут размещать зарядки для электромобилей

Собянин поздравил строителей с профессиональным праздником

Собянин поздравил московских строителей с профессиональным праздником

Сергей Собянин поздравил строителей Москвы с профессиональным праздником


Мэр Москвы: Инвесторы смогут размещать зарядки для электромобилей

Москва: Новая эра зарядных станций для электромобилей с поддержкой инвесторов

Специалист указал необходимое количество редкоземельных металлов для производства электромобиля

Без морщин. Эксперты рассказали о плюсах изменения климата в Москве


Тайна? Секретная покойница с Троекуровского может быть дочкой космонавта

Новости в мире музыки

Синоптик Леус: Вторая декада августа в Москве будет прохладнее первой

Режиссер Юрий Бутусов погиб во время купания в море в Болгарии


Льготные ипотеки на Дальнем Востоке активно получают участники СВО и сотрудники ОПК

Чёрный день календаря. 8 августа: Архангельская трагедия. Как ошибка пилота погубила рейс Як-40

Полицейский погиб при задержании поджигателя релейного шкафа под Архангельском

В Алтайском крае не будут проводить проверку на предмет чрезмерного роста тарифов на ЖКУ


Прогноз погоды в Крыму на 10 августа

Анастасия Гридчина: В Симферополе, в стенах гостеприимного Дома дружбы народов, состоялась торжественная презентация военно-патриотических изданий, увидевших свет в 2025 году благодаря усилиям Медиацентра им. И. Гаспринского

Подросток на Мersedes сбил пешехода на трассе в Керчь

Сергей Карякин: 7 августа на поезде из Москвы в Симферополь выехали участники специальной спортивно-образовательной программы «Шахматный лагерь Сергея Карякина», которая стартует в Международном детском центре «Артек»


Синоптик Леус: Вторая декада августа в Москве будет прохладнее первой

[LIVE] «Сочи» — «Динамо» . Онлайн, прямая трансляция

В Перми количество заправок электромобилей выросло на 8 % за год

Новости в мире музыки














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *