المصدر: Jiangsu University of Science and Technology
الفكرة الأساسية
تقديم استراتيجية تحكم مبتكرة تعتمد على دمج خوارزمية التعلم المعزز العميق (DDPG)* مع مولدات الأنماط المركزية (CPG)* لتحسين قدرة الروبوت الشبيه بسمكة شيطان البحر* على السباحة الذاتية بكفاءة ومرونة في البيئات المائية المعقدة.
تفاصيل القصة
لقد أثارت الروبوتات الشبيهة بسمكة شيطان البحر* اهتمامًا كبيرًا نظرًا لقدرتها الفائقة على المناورة، وكفاءتها في السباحة، وقدرتها على العمل بخفاء. ومع ذلك، فإن تحقيق سباحة ذاتية فعالة في البيئات تحت المائية المعقدة يمثل تحديًا كبيرًا.
للتغلب على هذا التحدي، قامت هذه الدراسة بدمج خوارزمية التعلم المعزز العميق DDPG* مع مولدات الأنماط المركزية CPG*، واقترحت استراتيجية تحكم تعتمد على هتان التقنيتين. في البداية، قامو بتصميم استراتيجية تحكم بمولدات الأنماط المركزية CPG* يمكنها تقليد سلوك السباحة لسمكة شيطان البحر بدقة أكبر، ثم قامو بتنفيذ خوارزمية التعلم المعزز العميق DDPG* كمتحكم عالي المستوى يعدل بشكل تكيفي معلمات تحكم بمولدات الأنماط المركزية CPG* بناءً على معلومات الحالة في الوقت الفعلي للروبوت الشبيه بسمكة شيطان البحر*. تتيح هذه التعديلات تنظيم أنماط السباحة لأداء مهام محددة. كما خضعت الاستراتيجية المقترحة لتدريب واختبار مبدئي في بيئة محاكاة قبل نشرها على نموذج أولي للروبوت الشبيه بسمكة شيطان البحر* لإجراء تجارب ميدانية. أظهرت النتائج من التجارب والمحاكاة فعالية واستدامة استراتيجية التحكم المقترحة.
تعتبر البيئة البحرية جزءًا أساسيًا من الأرض وتحتوي على ثروة من الموارد. نظرًا لطرق الدفع الشبيهة بالأسماك وتوافقها البيئي الاستثنائي، تم استخدام الروبوتات الشبيهة بالأسماك في استكشاف البحار، ومراقبة البيئة، وتربية الأحياء المائية، ومجالات أخرى.
يمكن تصنيف أنماط سباحة الروبوتات الشبيهة بالأسماك إلى مجموعتين بناءً على آليات الدفع:
تتميز الروبوتات التي تستخدم الدفع بالجسم والذيل BCF بقدرتها العالية على المناورة، بينما تشتهر تلك التي تستخدم الدفع بالزعانف الوسطى والمزدوجة MPF بثباتها الكبير عند السرعات المنخفضة.
لقد أثارت طرق الدفع بالزعانف الوسطى والمزدوجة MPF، كما تمثلها سمكة شيطان البحر، اهتمامًا متزايدًا من قبل الصناعة والأكاديميا بفضل كفاءتها في السباحة وخفتها ومقاومتها للتداخلات. حيث تتمثل استراتيجيات التحكم الرئيسية في الروبوتات الشبيهة بالأسماك في التحكم الترددي* والتحكم بمولد الأنماط المركزية (CPG)*، على الرغم من أن التحكم الترددي* يمكنه توليد مجموعة متنوعة من أنماط السباحة بشكل مستمر، إلا أنه لا يمكنه التعامل بسلاسة طبيعية مع تغييرات تردد السباحة وسعتها. على نقيض ذلك، ينسق التحكم بمولد الأنماط المركزية CPG* الحركات الإيقاعية بإنتاج إشارات دورية مستقرة، مما يوفر مزايا كبيرة مثل الاستقرار والمتانة والانتقال السلس وإمكانية التعديل، مما جعله يحظى باهتمام متزايد وتطبيق واسع في التحكم في حركة روبوتات المحاكات البيولوجية المختلفة.
المصطلحات الأساسية*
