Robo Parkour-Challenge

Die ROBODY PARKOUR-Challenge

Vision

Besiege den schnellsten Menschen auf einer aufblasbaren Parkour-Rennstrecke mit einem Roboter.

Sich nähern

  1. Grundlinie festlegen
  2. Beginnen Sie mit einer minimal lösbaren Lösung (beliebiger Roboter, in Simulation, harte Strecke)
  3. Härter machen (beinige Roboter, echte Strecke, weiche Strecke)
  4. Wiederholen, bis die Sicht erreicht ist.

Ein ehrgeiziges Ziel

Wir alle träumen davon, mehr Zeit zu haben: Zeit zum Reisen und Erkunden, Zeit zum Lesen und Lernen, Zeit, um unsere Kinder zu unterrichten und von unseren Kindern unterrichten zu lassen, und wir träumen von einer Auszeit – von den alltäglichen, langweiligen Aufgaben, die uns daran hindern werden, wer wir wirklich als Mensch sein sollen. Die Aufgabe der Robotik besteht darin, all dies zu ermöglichen, aber die Fortschritte in der Robotik sind langsam – Roboter bleiben teuer und ein vielversprechendes Roboter-Startup nach dem anderen stirbt, einfach weil das Beste, was wir bauen können, nicht genug Wert bietet – Roboter sind es einfach nicht fähig genug. Oder zu langsam … wie wäre es also, Roboter mutiger zu machen?

Wir glauben, dass Roboter genau wie Menschen an den Herausforderungen wachsen, denen sie sich stellen müssen – also ist es Zeit für eine neue Herausforderung. Eine Herausforderung im Sinne der Embodied Intelligence, die wir Menschen locker meistern, aber Roboter versagen – und statische Stabilität ist keine Option:

Die Robo Parkour-Challenge

Sich einer Vision mit einer Herausforderung nähern

Humanoide zeigen eine äußerst komplexe und dynamische Interaktion mit unstrukturierten Umgebungen.

Biologische Muskel-Skelett-Systeme zeigen eine Fortbewegungsleistung in unstrukturierten und komplexen Umgebungen, die noch immer beispiellos ist und von keiner heutigen Robotiklösung erreicht wird.

Jüngste Entwicklungen haben jedoch vielversprechende neue Roboter gezeigt, die sich in komplexen Umgebungen dynamisch fortbewegen können, aber weltweit auf sehr wenige Labore beschränkt sind.

Um eine breite Anwendung solcher Roboter außerhalb der Grundlagenforschung zu finden, müssen sie robuster, billiger und allgemein verfügbar werden.

Internationale Wissenschaftswettbewerbe haben in der Vergangenheit ein großes Potenzial gezeigt, Leistungen zu vereinheitlichen und zu vergleichen und dadurch die Forschung in den jeweiligen Bereichen zielgerichtet zu beschleunigen. Bemerkenswerte Beispiele sind die DARPA Grand Challenge in den frühen 2000er Jahren, die das autonome Fahren einleitete, die DARPA-Robotik-Challenge, die fortlaufende Reihe von RoboCup-Herausforderungen und zahlreiche Computer-Vision- und KI-Herausforderungen.

ATLAS von Boston Dynamic zeigt komplexe Fortbewegung auf zwei Beinen, einschließlich Sprüngen in einer Parkour-ähnlichen Herausforderung.
Der Mini Cheetah von MIT zeigt eine beispiellose dynamische Leistung bei Vierbeinern, einschließlich Rückwärtssaltos.

Ausführungsform

Ein zentraler Ansatz, um Roboter zu bauen, die mit der realen Welt interagieren, heißt Embodiment. Anstelle des klassischen Ansatzes, starre Roboter zu bauen und dann Controller zu finden, die die Fortbewegung in der gegebenen Umgebung handhaben können, besteht der Ansatz der Verkörperung darin, das elektromechanische System des Roboters zusammen mit dem Controller zu entwickeln. Dies ermöglicht es, Aufgaben wie Vibrationsdämpfung oder Stoßdämpfung auf Materialeigenschaften des Roboters auszulagern, anstatt eine sehr hohe Bandbreitensteuerung zu erfordern.

Bis heute gibt es jedoch keine Herausforderungen, die explizit auf dieses Prinzip fokussieren und es bleibt daher zu wenig erforscht. Wir glauben jedoch, inspiriert von der Leistung biologischer Muskel-Skelett-Systeme, dass die Verkörperung ein vielversprechender Weg zur agilen Fortbewegung von Robotern in unstrukturierten Umgebungen ist.

Anatomie einer guten Robotik-Herausforderung

Anforderungen

  • Roboter gehen leicht kaputt
  • Die Umgebung soll statisch stabile Lösungsansätze verhindern
  • Die Umgebung sollte nicht trivial zu navigieren sein
  • Die Umgebung sollte replizierbar sein
  • Anspruchsvoll, aber machbar

Lösung

  • Schaffen Sie eine weiche Umgebung, die harte Stöße verhindert
  • Verwenden Sie eine weiche Umgebung, wo statisch stabil keine Option ist
  • Verwenden Sie eine Umgebung mit mehreren Hindernissen, einschließlich eines Kletterabschnitts.
  • Erstellen Sie eine standardisierte Umgebung, die von jedem Interessenten einfach nachgebildet werden kann.
  • Arbeiten Sie mit der Community zusammen, um die Herausforderungs-Roadmap zu definieren

Herausforderungsstruktur

Die Herausforderung wurde aufgrund der anhaltenden COVID-19-Pandemie auf unbestimmte Zeit ausgesetzt.

BASISEINRICHTUNG – SEIT 7.9.2019

Sammeln von Video-, Timing- und Bewegungsverfolgungsdaten, um eine menschliche Grundleistung zu ermitteln und einen Datensatz dynamischer Interaktion mit der Rennstrecke zu erstellen, mit dem zusätzlichen Ziel, verschiedene Strategien zu verstehen, die von den Teilnehmern verwendet werden, um die Hindernisse zu bewältigen, zwischen Hindernissen und ihrem Kurzschluss zu sequenzieren - und Bewegungs-/Pfadplanung über einen langen Horizont.

Zeitlupe der komplexen menschlichen Interaktion mit der weichen Oberfläche
Zweite Perspektive auf den ersten Lauf

Simulationsherausforderung

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Bauen Sie anhand des 3D-Modells der Strecke einen simulierten Roboter, der am schnellsten durch die Strecke kommt.

Die „Roboter“ in dieser Simulationsherausforderung bestehen aus einem willkürliche Kombination starrer Formen, mit beliebiger Geometrie, verbunden durch Dreh- oder Kugelgelenke.

Der Roboter und die Simulation müssen den Einschränkungen auf der rechten Seite genügen.

Wertung: Die summierte Zeit der besten 8 von 10 Läufen. Läufe, bei denen der Roboter von der Strecke fällt, werden als gleichwertig mit dem langsamsten Lauf + 10 Sekunden pro Lauf gezählt.

  • max 9 Starre Körper
  • Nur Dreh- und Kugelgelenke
  • Keine Selbstkollision zwischen den Roboterkörpern
  • Minimale Gesamtmasse: 5kg
  • Mindestmasse pro starrem Körper: 0,1 kg
  • Der Roboter muss beim Start in eine Kiste von 1 x 1 x 1 m passen
  • Maximales Drehmoment pro Rotationsaktuator: 2Nm
  • Ausgangsposition auf der Strecke: COM wird zufällig in einem Bereich von 0,5 x 0,5 m am Anfang der Strecke initialisiert.
  • Ein Lauf ist erfolgreich, wenn der Roboter berührt die Ziellinie, ohne aus der Bahn zu fallen
  • Gehen Sie davon aus, dass Sie die Position des Roboters und die Eigenschaften der Welt vollständig kennen
  • Der Controller muss auf einem modernen Laptop in Echtzeit laufen. Sie können jedoch einen vortrainierten Controller einreichen.

Ressourcen

KÖRPERLICHE HERAUSFORDERUNG

Wenn Sie sich dieser Herausforderung stellen möchten, wenden Sie sich bitte an win@devanthro.com – wir rechnen mit einem frühestmöglichen Start der Herausforderung in Q3/2022.

Häufig gestellte Fragen

Die ersten Läufe richten sich an interessierte Forscher und Labore, um ein grundlegendes Interesse zu schaffen. Später hoffen wir, eine Community rund um diese Herausforderungen aufzubauen, sei es bei fortgeschritteneren Hardware-Herausforderungen für Forschungsgruppen und größere Teams, während Simulationsherausforderungen von einzelnen Forschern, Studententeams oder sogar als Teil von Kursarbeiten abgeschlossen werden können.

Wir haben einen Telegram-Kanal, den wir nutzen, um über das Gewinnspiel zu diskutieren: https://t.me/roboyparkourchallenge

Da die Herausforderung aus einer Reihe sich wiederholender kleinerer Herausforderungen besteht, ist die Metrik für jede Runde anders. Bitte erkundigen Sie sich bei ihren jeweiligen Funden, dass einige gerade jetzt oder in Kürze stattfinden, um zu sehen, wie Sie gewinnen können.

Wir stellen alle Daten zur Verfügung, die unter der Lizenz CC-BY 4.0 aufgezeichnet werden. Daten, die Personen darstellen, werden entweder anonymisiert oder es werden die erforderlichen Formalitäten erledigt, um eine Freigabe zu ermöglichen.

Am wichtigsten ist, dass wir keine Erfahrung mit Robotik haben, aber Menschen sehr gut darin sind. Die traditionelle Art der Robotik besteht darin, die Komplexität so weit wie möglich zu reduzieren – so genannte Laborbedingungen zu schaffen – und dann zu versuchen, sich langsam auf immer komplexere Umgebungen auszudehnen.

Wir glauben, dass eine wenig erforschte Variable die Robotermorphologie ist. (dh sich ändernde Eigenschaften des Roboterkörpers, einschließlich seiner Morphologie, Kinematik, Betätigung, …), und diese können natürlich nicht unter Laborbedingungen untersucht werden, da das Ergebnis eine Funktion der Umgebung ist. Eine weiche Parkour-Strecke ist der ideale Mittelweg zwischen Laborbedingungen und der realen Welt. Jedes Team kann sich einfach günstig eins kaufen und hat somit identische Konditionen. Aber die weiche Natur macht die Aufgabenstellung variabel und verbietet zu einfache Lösungen!

Die Schienen werden von Viva Inflatables BV in den Niederlanden produziert. Sie können sich entweder direkt an sie wenden oder wir kümmern uns um die Logistik und liefern ein Gleis für 6999 € + MwSt. an Ihre Haustür. Wenn Sie daran interessiert sind, senden Sie uns bitte eine E-Mail an: parkour@devanthro.com

Derzeit stellen wir ein vereinfachtes starres Oberflächenmodell und eine begleitende SDF bereit.

Live-Events

7.9.2019 – Roboy-Finale

19. + 20.9.2019 – IEEE Conference of Cyborgs & Bionic Systems, München

Während der IEEE-Konferenz für Cyborgs und bionische Systemehaben wir den Wettbewerb offiziell der Öffentlichkeit bekannt gegeben.

Wissenschaftlicher Beirat

Der Vorstand wird irgendwann bekannt gegeben.

Sind Sie daran interessiert, diese Zusammenarbeit aus wissenschaftlicher Sicht zu gestalten, um uns dabei zu helfen, das Ziel zu erreichen? Schreiben Sie an parkour@devanthro.com Wir freuen uns, Sie dabei zu haben!