Il corso di robotica di Bioinspired riserva interessanti sorprese

Entra nella classe di Kim, 2.74 (Robotica bioispirata).

Secondo Kim, i ricercatori devono comprendere questo pregiudizio cognitivo, questa tendenza verso l’antropomorfismo, al fine di iniziare a sviluppare robot in grado di assistere gli umani nei loro movimenti corporei. Sebbene l’interesse di ricerca di Kim sia la costruzione di robot che possano aiutare le persone, come gli anziani della classe senior con meno giovani a svolgere i servizi, tali progressi non sono possibili anche senza una comprensione della biologia e della biomeccanica e quanto poco le capiamo. i nostri spostamenti quotidiani.

“Una delle cose importanti che gli studenti dovrebbero imparare in questa classe non è necessariamente capire come si muovono i nostri corpi, ma il fatto che non capiamo come ci muoviamo”, afferma Kim. “Uno dei nostri obiettivi finali nella robotica è sviluppare robot che aiutino gli anziani imitando il modo in cui usiamo le nostre braccia e gambe, ma se non ti rendi conto di quanto poco sappiamo su come ci muoviamo, non possiamo nemmeno iniziare ad affrontare questo problema.”

La prima metà della classe, composta da 50 o meno anziani e studenti laureati, è dedicata alla biologia e alla biomeccanica. Di fronte a quanto poco sappiamo dei processi inconsci che consentono agli esseri umani di interagire con il loro ambiente, dice Kim, gli studenti hanno un senso di meraviglia.

“Durante la lezione, gli studenti guardano le loro mani come un sistema robotico, come si muovono e come funzionano. Insegnare come ci muoviamo e come creare comportamenti simili nei robot, comprendendo entrambi i mondi, è intrinsecamente interessante”, dice Kim. .Non lo sapevo.”

“Questa è la forza trainante dell’intera classe”, aggiunge. “Questo è il modo in cui pensiamo e ci divertiamo.”

Una delle cose più sorprendenti che ha imparato a 2.74 ha a che fare con il modo in cui camminano gli esseri umani, dice Roberto Polli, che è al suo secondo anno di master.

“Camminare è essenzialmente una discesa continua, con il centro di massa del corpo che cade in avanti come un pendolo invertito”, afferma Pauli, il cui team ha sviluppato un robot di 2,74 chiamato Chickenbot 9000. “Ciò significa che la nostra velocità massima di camminata è approssimativamente determinata dalla lunghezza e la gravità delle nostre gambe, non a causa della nostra forma fisica o resistenza in generale.

I progetti di ricerca indicano che 2,74 studenti che iniziano la seconda metà del semestre identificano comportamenti biologici molto specifici da studiare e cercano di utilizzare il modello più semplice possibile. Ad esempio, potrebbero controllare dove deve essere posizionata una batteria o un altro carico su un robot che salta per ottenere il salto più alto.

Attraverso questo processo, gli studenti possono confrontare ciò che hanno appreso sulla biologia con la robotica mentre sviluppano e adattano ipotesi, idee che provengono dalla biologia ma devono essere riconfigurate nel contesto della robotica, afferma Kim.

“Se vedi un canguro che salta, puoi dire, come può un canguro saltare così in alto? Non posso provare con l’animale, e devi davvero pensarci tre volte. Non abbiamo lo stesso tipo di muscoli in un robot, vero? Non abbiamo lo stesso tipo di tendini. Quindi, dobbiamo riconfezionare l’ipotesi nel contesto della robotica”, dice Kim. “Metà della classe riguarda la biologia e la biomeccanica, così gli studenti possono davvero confrontare i muscoli con i motori elettrici, i computer con i cervelli e gli algoritmi dei computer con il controllo del movimento.”

Polley dice che la classe lo ha aiutato a imparare “un approccio sistematico all’applicazione di concetti biologici a sistemi meccanici”.

“La biomimetica non è solo ‘copiamo questo disegno che abbiamo trovato in natura e vediamo come funziona bene su un robot'”, dice. “Si tratta di estrarre principi utili dai sistemi naturali per risolvere sfide come la manipolazione e il movimento in nuove e interessanti modi.”

Jess Han, una studentessa di dottorato del primo anno di master, osserva che lei e i suoi colleghi ricercatori “devono stare attenti e pensare in modo critico agli aspetti della biologia che stiamo cercando di simulare con i nostri robot”, perché la natura non sempre fornisce il miglior disegno.

“La selezione naturale consente alle cose ‘abbastanza buone’ di sopravvivere piuttosto che selezionare la soluzione perfetta”, afferma Han, che ha co-creato il Suni-Bot, che prende il nome dal ginnasta olimpico Sonny Lee. “Se copiamo sconsideratamente la biologia, potremmo progettare robot che non sono così efficienti come potrebbero essere o che non sfruttano appieno il potenziale della tecnologia che abbiamo”.

Gli studenti studiano e sperimentano sia con i robot che con le simulazioni al computer. Kim dice che il 70% del programma di classe; I dati delle simulazioni dinamiche ei risultati della strumentazione vengono utilizzati per trarre una conclusione scientifica.

Scoperte come questa potrebbero illuminare piccole aree dell’enorme e sconosciuta distesa di comportamenti inconsci dietro gran parte del movimento umano, afferma Kim.

“Non importa come studiamo il nostro corpo umano, non credo che possiamo capire la grande domanda di come ci muoviamo”, dice. “Invece, costruisci un sistema automatizzato e poi sperimenti con A, B, C. Quindi, se trovi qualcosa di fattibile, dici: ‘Eh, questo dovrebbe essere il modo in cui lo controlliamo’.” [a particular movement]. “

Anche i ricercatori di robotica più avanzati “non sanno che tipo di robot aiuterà le persone a questo punto”, afferma Kim. “Costruiamo solo la tecnologia dei componenti.”

Nel frattempo, la classe di biorobot ispirati da Kim fornisce un terreno fertile per la sperimentazione.

“Gli studenti erano decisamente affezionati ai loro robot”, afferma Polley. “Ci siamo organizzati in piccoli gruppi per il progetto finale, quindi tutti stavano lavorando su alcuni aspetti della biomimetica a cui erano personalmente interessati. Ho visto alcuni progetti piuttosto ‘all’aperto’, come un robot che salta con il cerchio e salta con le gambe un trampolino. Come studente di ingegneria meccanica, penso di essere stato più entusiasta del lato “manus” di “man et manus” [‘mind and hand,” MIT’s motto]Quindi i laboratori che hanno coinvolto la costruzione e il controllo delle gambe del robot, così come il progetto finale, sono stati sicuramente la parte più interessante della classe”.