Cómo los gemelos digitales aumentan el diseño y el control de la autonomía todoterreno

Los gemelos digitales son áreas de movimiento rápido en ingeniería, que van más allá del modelo estable para obtener continuamente datos del mundo físico y hacer predicciones que afectan esa realidad. Tienen aplicaciones en áreas como el sistema de energía, la fabricación y la medicina. El Centro de Investigación Automotriz (ARC) de la UM los utiliza para ayudar a los vehículos todoterreno autónomos que trabajan en equipos elevados de humanos a diseñar, probar y controlar.

Si bien el Ejército apoya el Centro de Excelencia Arch con el ojo para introducir la fuerza militar sin soldados en el camino del Hormo, los resultados pueden mejorar los equipos autónomos de humanos y máquinas que funcionan en muchas otras situaciones que son peligrosas para los humanos. Estos incluyen incendios forestales y otras operaciones de socorro en desastres, actividades mineras y exploración de otros planetas.

El Director de ARC Bogdan Empirian, Roger L. Profesor de Ingeniería Mecánica McCarthi, Arthur F. Thaarnau es profesor y profesor de ingeniería eléctrica e informática. En una entrevista con el ingeniero de Michigan, compartió la idea de cómo ARC Digital aprovecha a los niños y examina la capacidad del equipo humano -robot en varios escenarios.

¿Por qué los gemelos digitales son tan útiles para diseñar y conducir vehículos todoterreno autónomos?

La ingeniería digital acelera el proceso de desarrollar mejores vehículos todoterreno autónomos. Por lo tanto, nuestro objetivo es ensamblar rápidamente la entrada del usuario para incluir a los humanos en el uso de estos sistemas desde el principio. Queremos preguntar a los usuarios: si tiene un sistema con estas características, ¿cómo lo usará? ¿Qué opciones de diseño te gustan? ¿Cuáles son las implicaciones de las principales opciones de diseño que hicimos?

Esto significa que necesitamos construir un sistema y proporcionarlo a los humanos para las pruebas, o diseñarlo en un entorno digital y permitirles intentar virtualmente. A la larga, el desarrollo de un entorno computacional es más rentable cuando los humanos pueden estar inmersos y pueden experimentarse sin interacción para construir una flota de vehículos autónomos. Nuestro objetivo es hacer una representación físicamente precisa y cinematográfica del mundo con mucha lealtad, lo que permite a los humanos usar todos sus sentidos mientras interactúan con el sistema de vehículos de entorno e ingeniero.

Esto no es solo una teleperación de vehículos. En cambio, el humano está trabajando en un alto nivel de abstracción, gestionando el trabajo de muchos vehículos, cada uno trabajando con sus propios objetivos como agente independiente que se alinea con el comandante humano.

Los médicos humanos que usan vehículos autónomos a menudo encuentran nuevas formas de operarlos. Si no mantenemos su opinión en el proceso de diseño rápidamente en consideración, corremos el riesgo de crear un sistema que se usa de manera diferente a lo previsto. La inclusión de usuarios desde el principio ayuda a resaltar la necesidad de una nueva estrategia, nuevos métodos de interacción y nuevas habilidades, lo que proporciona orientación sobre el desarrollo de nuevas habilidades.

Una experiencia cinematográfica: está muy desarrollada. ¿Qué entra en eso?

En primer lugar, escaneamos el área que queremos modelar. Nuestros modelos incluyen terreno, tipos de suelo, vegetación, estructuras y más. Luego lanzamos un modelo digital de un vehículo con sensores sintéticos en ese entorno digital. Inspeccionamos sus movimientos y acciones.

En algunos casos, también podemos tener un vehículo físico en la versión del mundo real del paisaje. Podemos monitorear el mundo real y ver a dónde va el vehículo y qué está haciendo. El entorno digital cinematográfico visto en la pantalla grande predice las funciones de los vehículos durante los próximos cinco a diez segundos. También actualiza su representación varias veces cada segundo usando datos de vehículos. Digital Twin sirve como una interfaz entre el entorno sintético que opera humanos y tiene un entorno peligroso y real del mundo.

Esta reacción es muy importante porque es difícil predecir en cada situación lo que hará el vehículo. Hay muchos factores que afectan las decisiones individuales del vehículo, y nadie puede atraparlos a todos. En la simulación, el vehículo puede optar por girar a la izquierda en cierto punto, mientras que, de hecho, opta por un giro derecho en el mismo punto debido a pequeñas diferencias.

En un entorno falso, no solo los humanos pueden ver dónde se encuentra cada vehículo, ampliar y transmitir el medio ambiente, sino que también son capaces de sentir vibraciones de vehículos, los vehículos, rollos y yavas, y escuchan sonidos que hacen vehículos a medida que interactúan con el entorno. Estos signos sensoriales proporcionan una mejor conciencia del estado y consumen humanos con problemas emergentes, como la presencia de una adversa o daño de daño a través de la estructura del vehículo.

Dijiste que los humanos manejarán una flota de vehículos. ¿Cómo puede sentirse?

Nos imaginamos administrar agentes humanos que administran agentes autónomos con diferentes capacidades que pueden trabajar en equipo para completar la misión. Por ejemplo, varios vehículos autónomos en el equipo de lucha contra incendios pueden centrarse en transportar agua para hundir el fuego, pero otras personas pueden ser diseñadas para ayudar a los humanos a detectar y ayudarlos a obtener seguridad.

Los equipos del equipo actuarán como el equipo, cambiando las instrucciones de los vehículos, cambiarán como nuevos detalles sobre la situación. Pueden ayudar a sus vehículos de situaciones difíciles que la autonomía no puede manejar solo, como la dirección coordinada y se requirió el acelerador en una colina empinada y arenosa.

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A veces, los humanos pueden manejar más información porque pueden administrar a todos a la vez. Por esta razón, también estamos construyendo un sistema para atrapar mediciones físicas que proporcionan a los agentes de IA pistas de estados psicológicos de clientes potenciales humanos. Por ejemplo, si la sobrecarga cognitiva humana, los agentes de IA harán la preferencia de la información y simplificarán la información que proporcionan y tomarán menos riesgo que puede conducir a la necesidad de intervención humana.

¿Cómo encajan los gemelos digitales con las preferencias e historia de arco?

El arco se ha instalado en una larga tradición, y ha sido pioneros en investigación traslacional desde su instalación. Esto no se ha centrado en los gemelos digitales para toda su historia, pero cuando me convertí en director, estamos construyendo este campo alrededor de 2018. Todavía pretendemos fabricar máquinas flexibles con fuertes tren motores, neumáticos o pistas que pueden manejar las superficies requeridas y proporcionar un entorno rígido y protección de los oponentes. Sin embargo, la autonomía es una disruptiva fundamental en muchos sentidos.

Por ejemplo, el uso de vehículos autónomos en el ejército es fundamentalmente diferente del uso de vehículos tradicionales. Porque no hay seres humanos en el camino hacia la pérdida en el vehículo autónomo, los cambios en la estrategia y la estrategia y, por lo tanto, las técnicas que seguimos.

Además, los objetivos de diseño varían mucho. Ser humano en un vehículo tradicional determina nuestros obstáculos más rigurosos en el diseño en el pasado. Necesitábamos un sistema de restricción y una forma de entrar y salir del vehículo. No pudimos exponer el vehículo a una vibración excesiva, y tuvimos que controlar la temperatura interna. También limita las misiones que fueron posibles, ya que un humano necesitará regresar a un lugar para la comida, la comodidad y la recuperación. Todos ellos son abolidos por un vehículo autónomo.

Cuando un vehículo puede entrar en una situación o área durante meses, tenemos que pensar en varios obstáculos en el diseño. Por ejemplo, los vehículos requieren nuevos métodos para administrar su energía y mantener una conciencia estatable, seguir el medio ambiente de forma autónoma y tomar decisiones.

Por lo tanto, actualmente estamos diciendo qué podemos hacer un vehículo todoterreno actualmente. Con un espacio de diseño tan grande, es extremadamente valioso probar ideas en el entorno digital antes de producir el prototipo del vehículo físico. Pero todos los aspectos de un vehículo no pueden simularse con precisión.

Por lo tanto, hemos hecho un progreso significativo para hacer formas de mezclar el rango entre el mundo digital y la realidad, donde estamos involucrados en representaciones digitales, los aspectos que podemos modelar con más facilidad e interactuar con elementos del mundo físico que son difíciles para los modelos. Los gemelos digitales son una parte integral de este enfoque. También son uno de los aspectos que estamos haciendo en la Alianza de Vehículos Ground para la Ingeniería Digital realizada en asociación con el Comando de Futuros del Ejército de EE. UU.

¿Por qué son necesarios los gemelos digitales para la misión de ARC hoy?

Los gemelos digitales son más importantes que antes en la iniciativa actual. Habilitan la integración de datos en tiempo real y el modelado de paisajes, que son necesarios para llevar a cabo un equipo humano-masino en paisajes operativos complejos.

Un ejemplo destacado es un proyecto que tiene como objetivo desarrollar una estructura dinámica del sistema de aplicaciones operado por datos (DDDAS) para aumentar la misión de búsqueda y rescate de coincidencias. Este marco se centra en la personalización de la integración de datos en tiempo real, el modelado humano en el circuito y la cooperación humana masina, que muestra el importante papel de los gemelos digitales en las funciones militares modernas.

Al simular varios entornos operativos y resultados potenciales, los gemelos digitales ayudan a tomar decisiones adecuadas, lo que lleva a resultados de la misión más exitosos. Subraya el compromiso del Arch para aprovechar el estado de las técnicas gemelas digitales de arte para resolver desafíos contemporáneos en sistemas autónomos y aplicaciones de defensa.