Stanford Cart [Romanian]

Original at: http://www.stanford.edu/~learnest/cart.htm

Căruța din Stanford 

De  Les Earnest

Martie 2011  

Căruța din Stanford a avut o carieră de 45 ani cu suişuri şi coborâşuri. Ea s-a născut ca o platformă de cercetare pentru studierea problemei controlului  mașinilor aterizate pe Lună de pe Pamant. Apoi a fost reglat ca un vehicul-robot pentru cercetare în navigare vizuală, și mai apoi pentru câţiva ani a intrat în show-business. Acum locuieşte într-o casă pentru roboți-pensionari la Muzeul de Istorie a Computerilor și aşteaptă o nouă revenire. 

Căruța din Stanford cu cablu, 1961 

1960-1961 – Căruța din Stanford a fost iniţial construită de absolventul facultații Inginerie Mecanice (IM), studentul James L. Adams pentru a sprijini cercetările sale în privinţa problemei controlului distanţiat a vehiculului cu ajutorul videocamerei. El a lucrat la Jet Propulsion Laboratory la NASA cu un proiect numit Project Prospector, care a fost pornit cu presupunerea că cineva ar putea controla robotul de pe pământ ce se învîrtește în jurul Lunii cu ajutorul unui aparat video de pe un vehicul şi legat cu controlul radio. Cu toate acestea Adams a arătat că ipoteza a fost falsă.

Căruța a avut patru roţi mici de bicicletă cu motoare electrice alimentate de o baterie de maşină şi a cărat o camera de televiziune, cu o privire fixată în direcţia înainte. Testele au fost efectuate utilizând atât  direcţionarea cu 2 roţi, cum ar fi o maşină, cît şi  direcţionarea cu 4 roti, în care roţile şi camera se întorceau împreună. Căruța a fost conectată printr-un cablu foarte lung la o consolă de control cu ​​un ecran de televiziune şi mecanizme de control pentru direcţie şi viteză. O buclă de bandă magnetică a făcut posibil de a varia intîrzierea comenzilor de direcţie, pentru a simula întârzieri de comunicare.

Adams a explorat controlabilitatea a vehiculului evitând în acelaşi timp obstacole cu diferite combinaţii de întârziere de comunicare şi de viteză. Atunci când comenzile de direcţie sunt întârziate de comunicaţii există o tendinţă pentru operator de a supraîntoarce și de a pierde controlul. Printre alte lucruri, Adams a arătat în teza sa de doctorat, cu o întârziere de comunicare corespunzătoare pentru o înconjurare a  Lunii (aproximativ 2 1 / 2 secunde) vehiculul nu a putut fi controlat în cazul în care merge în mod credibil mai rapid decât aproximativ 0,2 mile / h (0.3 km / h).

Căruța din Stanford cu legături de radio, 1963

1962-1963 – studentul absolvent a facultății de Inginerie Mecanică Paul W. Braisted a conceput un sistem pentru a îmbunătăţi controlabilitatea a vehiculului prin adăugarea unui computer analog care a funcționat ca un predictor ce a luat în considerare comenzile direcţionale precedente şi a pus un punct luminos pe ecran de televiziune la locaţia prezisă a căruței atunci când o comandă de direcţie actuală trebuia să înceapă să aibă efect. Cu această adăugare, vehiculul ar putea fi controlate de la distanța de 5 m/h (8 km / h). Totuși a existat o limitare fundamentală a teleoperațiunii în faptul că dacă în timpul călătoriei intervalul de timp este mai mare decât distanţa de la vehicul pînă la un obstacol nevăzut nu există nici o modalitate de a evita lovirea. Braisted a terminat disertaţia sa în 1963.

Cu toate acestea, perspectiva imediată a aplicării acestei tehnologii a fost întîrziată, ca urmare  fiind dat anunțul presedintelui John F. Kennedy, pe data de 12 septembrie 1962, despre misiunea SUA cu echipaj uman pe Lună.

 

Căruța din Stanford la SAIL, configurată ca robot de drum

1964-1971 – Căruța evident stătea neutilizată într-un laborator IM până în 1966 când Les Earnest, un cercetător superior care a aderat recent la Stanford Artificial Intelligence Lab (SAIL), a găsito şi a vorbit cu creatorul ei, James Adams, referitor la utilizarea de SAIL a aceastiea pentru a încerca navigarea pe drumul din jurul laboratorului sub control calculatorului folosind referinţe vizuale. Cu toate acestea, legături radio si alte aparate electronice care au existat anterior au dispărut, aşa că el a recrutat pe doctorantul de Inginerie Electrică Rodney Schmidt pentru a construi un mic transmiţător de televiziune şi de putere legăturii de control a radioului şi efectuat proiectul de orientare vizuală.

Lui SAIL a fost acordat o licenţă de televiziune experimentală de către Commisia Federală de Communicații pentru Canalurile 22 şi 23 şi operații experimentale s-au început cu un operator uman care controla căruța prin intermediul unui calculator bazat pe imagini de televiziune.  Prof. John McCarthy în acest moment a devenit interesat de proiect şi, ca directorul al SAIL a preluat supravegherea acestui experiment. Folosind procesorul KA10, care lucrat la aproximativ 0.65 MIPS, Schmidt a fost în cele din urmă în stare să facă ca căruța să urmeze automat o linie de contrast albă ridicată în condiţii de iluminare controlate la o viteza de aproximativ 0.8 m/h (1.3 km / h). Schmidt a completat disertaţia sa în 1971.

Căruța din Stanford cu slider, 1979

1971-1980 – doctorantul Bruce Baumgart şi câţiva alți studenţi absolvenți au experimentat cu căruţa înainte de a trece la subiectele unei altei tezei. Căruța a fost schimbată în această perioadă de la direcţionarea de 4 roţi  la 2 roţi. Hans Moravec, care venise la Stanford în special pentru a lucra cu navigare vizuală, a lucrat cu ea, dar a suferit un regres în octombrie 1973 când căruța s-a rasturnat peste o rampă de ieşire în timp ce era sub control manual şi cînd a nimerit un acid în baterie peste toate aparate electronice sale.

Moravec a fost capabil să ceară ajutorul roboticistului Victor Scheinman în 1977 pentru a construi un "slider", un mecanism cu articulaţie mobilă care muta camera de televiziune dintr-o parte în alta pentru a obţine mai multe vizualizări fără mişcarea căruței. Folosind procesorul KL10 disponibile de pe atunci, care a lucrat la aproximativ 2,5 MIPS, Moravec  în cele din urmă putea utiliza viziune binoculară pentru a naviga încet în jurul obstacolelor într-un mediu controlat. Căruța s-a mutat într-un metru punctînd de la zece la cincisprezece minute pentru pauze de procesare a imaginii şi planificarea rutelor. În 1979, căruța a traversat cu succes o cameră umplută cu scaune fără intervenţie umană, în aproximativ cinci ore. Moravec a terminat disertaţia sa în 1980 şi există un scurt video despre căruța în acţiune.

1980-2000 – Dupa ce SAIL a fost închis în 1980 cărușa din nou a intrat în depozitare până în anul 1987 când, la cererea Muzeului de Calculatoare din Boston, o serie de dispozitive robotice înechite au fost trimise la o expoziție nou asamblată de Oliver Strimpel.  Teatrul Mașinilor Deștepte, mai târziu redenumit în Teatrul Roboților (Robot Theater), a fost o colectie de artefacte pe scenă, luminate în ordine,cu unele mișcări în momentele lor de glorie, sincronizate  într-un film, dovedind că, chiar şi roboţi vechi pot avea o doua carieră în show-biz.

2000-și în prezent După ce muzeul din Boston s-a închis, roboţii şi alte artefacte au fost trimise la succesorul său, Muzeul de Istorie a Computerilor din Mountain View, California, unde căruța se află și astăzi. Ea probabil va reapărea într-o expoziţie viitoare.

 Succesorul

SAIL astăzi, sub conducerea lui Sebastian Thrun, a dezvoltat un vehicul-robot numit Stanley, care în 2005 a câştigat concursul DARPA, o goană prin deşertul Nevada

Mulțumiri

Mulţumim pe James Adams, Bruce Baumgart, Hans Moravec, şi Oliver Strimpel pentru furnizarea de informaţii sau revizuirea versiunilor anterioare ale acestui cont.

Referinte

Următoarea disertație de doctorat de la Universitatea din Stanford a ieșit după investigațiile efectuate cu căruța din Standford.

[1] Adams, James Lowell, Remote control with long transmission delays, PhD in Mechanical Engineering, 1961.

[2] Braisted, Paul Wilder, Study of a predictor for remote control systems operating with signal transmission delays, PhD in Mechanical Engineering, 1963.

[3] Schmidt, Rodney Albert, Jr., A study of the real-time control of a computer-driven vehicle, PhD in Elecetrical Engineering, 1971.

[4] Moravec, Hans Peter, Obstacle avoidance and navigation in the real world by a seeing robot rover, PhD in Computer Science, 1980.