Se você deseja construir um HAL 9000 actual, tudo que você precisa é de um LED, algumas habilidades de carpintaria e qualquer laptop computer com acesso a uma IA falante. Se quiser construir seu próprio R2D2, você terá um trabalho mais difícil montando uma variedade de materiais, motores e eletrônicos. Mas e se você quisesse fazer sua própria versão funcional do TARS, aquele robô bizarro e em blocos do filme de Christopher Nolan? Interestelar que parece um caixa eletrônico de aço inoxidável com postes de steel para as pernas brotando de seus ombros?
Bem, para fazer tudo isso, talvez você exact ter um mestrado no Instituto de Robótica da Universidade Carnegie Mellon e ser um engenheiro robótico sênior na Nimble.ai. Felizmente para Aditya Sripada, ele simplesmente é um deles, e foi assim que ele e seu colaborador de longa information Abhishek Warrier construíram o TARS3D.
Eles também escreveram “Caminhando, rolando e além: primeiros princípios e locomoção RL em um robô inspirado no TARS”, que foi finalista do Prêmio Mike Stilman por artigos de destaque na 24ª Conferência IEEE RAS Humanoids em Seul, as Olimpíadas para pesquisa em robótica humanóide.
Como mostra o vídeo de demonstração a seguir, o TARS3D é emocionante, com quatro “pilares” telescópicos articulados de forma independente que se transformam imediata e rapidamente (de uma vista lateral) em forma de X à medida que os pilares 1 e 3 giram para frente e os pilares 2 e 4 giram para trás. TARS3D também estende suas almofadas curvas nas partes superior e inferior de cada pilar como “pés”, melhor para rolar como uma roda dupla sem aro de oito raios. Sripada e Warrier afirmam que é o primeiro robô emulador de TARS que pode andar e rolar.
Robô TARS3D
É claro que o TARS de Nolan tinha as coisas mais fáceis: embora não fosse uma imagem gerada por computador, period um boneco de tamanho humano cujos operadores eram excluídos digitalmente da tela e, em forma de roda, eram presos a um carrinho anfíbio motorizado.
Embora os roboticistas observem em seu artigo que grande parte da pesquisa sobre locomoção robótica é focada na biomimética, os robôs que se movem através de “muitos ambientes de engenharia humana podem se beneficiar de formas não antropomórficas”. Assim como o bot do filme, o TARS3D também pode andar (embora um pouco tonto), mas rolar é definitivamente seu ponto forte. Isso se deve aos sete movimentos independentes do robô (três rotativos e quatro prismáticos) que “usam aprendizado de máquina e otimização para identificar marchas não tratáveis por meio de métodos analíticos”.
Em seu artigo, os autores descrevem como “usaram o aprendizado por reforço profundo (DRL) na simulação” e “observaram que a política aprendida pode recuperar os andamentos analíticos sob os antecedentes corretos e também descobrir novos comportamentos”. Eles aprenderam que a “morfologia biotranscendente” do TARS3D levou a “múltiplos modos de locomoção anteriormente inexplorados” e que uma exploração mais aprofundada abrirá um caminho promissor para a robótica multimodal.
Aditya Sripada
Embora o TARS3D ainda não esteja pronto para missões interestelares – ele ainda está conectado por cabo e com 25 cm (9,8 pol.) E 990 g (2,2 lb) de componentes impressos em 3D, é pequeno e leve o suficiente para ficar em pé sobre uma mesa – eventualmente, Sripada e Warrier testarão quão bem o TARS3D se transfer em uma variedade de terrenos.
Sripada disse que a construção do TARS3D – que ele começou em novembro de 2022 sem laboratório, financiamento ou afiliação, “apenas tarde da noite e fins de semana e um desejo de se reconectar com a simples alegria de construir robôs” – o lembrou de por que ele “se apaixonou pela robótica em primeiro lugar… a maravilha, a paciência, o desgosto quando as coisas falham, a euforia silenciosa quando finalmente funcionam e a sensação de que em algum lugar no processo, você descobre uma pequena nova verdade sobre movimento, persistência e você mesmo.”
Novo Atlas pediu a Sripada para discutir seus motivos para criar o TARS3D e como o protótipo pode levar a novas soluções e oportunidades. Suas respostas por e-mail estão abaixo.
NOVO ATLAS: Que aspectos do TARS serviram de inspiração para você criar o TARS3D?
ADITYA SRIPADA: Antes das respostas, um pequeno ponto de contexto. TARS3D trata principalmente da locomoção como uma primitiva de mobilidade, construída para avaliar a viabilidade prática das marchas mostradas no filme. Portanto, vou me concentrar em como isso se enquadra em décadas de pesquisas abrangentes e aonde isso leva.
O TARS é um corpo retangular simples que parece fazer muita coisa, o que me levou a uma pergunta clara: um robô de baixa complexidade pode rolar para transitar e passar por pontos de apoio discretos? Rolar parecia cinematográfico no início, mas com pequenas mudanças no arco de contato e um breve empurrão telescópico funciona na prática, e a matemática corresponde aos resultados clássicos de rodas sem aro enquanto o mesmo corpo caminha com posicionamento estável dos pés. A estrutura também oferece redundância porque muitas bordas de contato podem suportar carga, e também vemos diversos andamentos por meio de aprendizagem por reforço profundo.
NOVO ATLAS: Quais são as aplicações práticas do TARS3D para ajudar seres humanos em casa, nos locais de trabalho, no lazer e entretenimento, ou durante emergências?
SRIPADA: (Embora esta pergunta não tenha) respostas diretas ou imediatas, incluí breves reflexões que podem ajudar a ilustrar quais direções poderiam ser possíveis.
TARS3D é um módulo de mobilidade que rola para o trânsito e dá passos quando o caminho se transforma em pontos de apoio esparsos. Em armazéns, fábricas e locais de infraestrutura, ele se transfer rapidamente em corredores e, em seguida, passa por espaços entre paletes, bandejas de cabos, grades, bordas de escadas e valas de cabos para alcançar sensores, verificar inventário ou realizar inspeções, com acessórios de missão e ajuste de contato adicionados conforme necessário.
NOVO ATLAS: Existem maneiras pelas quais o TARS poderia ser útil para ajudar animais, incluindo animais de estimação, ou ajudar fazendeiros com seu gado?
SRIPADA: Isto é secundário ao resultado da locomoção, mas o mesmo movimento silencioso e discreto poderia apoiar verificações de rotina em portões e pontos de água e breve observação remota em clínicas ou abrigos. Qualquer uso de curto prazo acrescentaria a política de detecção e manuseio à mobilidade.
NOVO ATLAS: Existem aplicações da tecnologia TARS3D para exoesqueletos, reparos de veículos e estações em EVA ou exploração extraterrestre?
SRIPADA: O foco em transições estáveis, poucas articulações e movimentos conscientes da energia podem orientar dispositivos de assistência mais leves. Para trabalhar fora de um veículo, um módulo compacto pode andar sobre trilhos no modo de rotação e, em seguida, pisar e se apoiar para segurar um sensor ou uma ferramenta durante a inspeção. Estas instruções decorrem naturalmente da locomoção validada.