Szimulált ugráló mozgás irányítása mesterséges intelligenciával
Az ugrálás egy nagyon sajátos mozgásforma. A lábakon történő más mozgásformákhoz képest, mint például a gyaloglás, a futás, az ugrálás vagy a galopp, nagyon speciális problémákat vet fel az energiafogyasztással, az irányítással és a dinamikai jelenségekkel kapcsolatban. Az irányítási stratégiák főként az metabolikus költségeken alapulnak. Nincs bevett módszer egy olyan mennyiség kiszámítására, amely a mozgáshoz felhasznált teljes energiát reprezentálja. Sok esetben a metabolikus költség költségfüggvényként reprezentálható a vezérlési stratégiákban, ezért nagyon fontos, hogy különböző lehetőségeket próbáljunk ki a következtetések levonásához. Modellünk egy egylábú, síkbeli, 6 DoF mechanikus rendszer, amely egy egyszerűsített emberi testet modellez. A számítási költséghatékonyság érdekében a rendszer PD-szabályozója, amely egy periodikus közvetlen sajátérték-elemzésen alapul, ez az alap szabályozási stratégiánk. A metabolikus költségek szempontjából optimális szabályozási paraméterek kiválasztására genetikus algoritmust alkalmazunk. A genetikus algoritmusban az egyedek metabolikus költség által reprezentált költségfüggvényét minimalizáljuk az algoritmus mentén, mutációval és keresztezéssel. Ez a megközelítés azonban még mindig egy PD-szabályozóra korlátozza a szabályozási törvényt, ami nyilvánvalóan a lehetséges szabályozási bemenetek korlátozásával jár. A lehetséges szabályozási stratégiák növelése és a mozgás további optimalizálása érdekében a szabályozóhoz egy mély neurális hálózattal összekapcsolt megerősítő tanulási algoritmust alkalmazunk. Ehhez különböző típusú algoritmusokat és ügynököket használunk fel. Ez a megközelítés lehetővé teszi a mozgás szinte teljes optimalizálását, de jelentős számítási költséggel jár. Ezt a korlátozást úgy küszöböljük ki, hogy a mély neurális hálózatot a korábban optimalizált PD-vezérlőnek megfelelően előzetesen betanítjuk.
szerző
-
Weinhardt-Kovács Ádám
Mechatronikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Habib Giuseppe
Docens, Műszaki Mechanikai Tanszék
