Квадрокоптер навчив двоногого робота походці, що летить

Японські інженери створили двоногого робота із закріпленим на ньому квадрокоптером. Дрон у цій системі задає рух, а ноги самостійно підлаштовують походку під швидкість дрона, розповіли розробники виданню IEEE Spectrum. Автори представили доповідь на конференції SIGGRAPH 2018.

Через свою конструкцію двоногі роботи нестабільні і інженерам доводиться знаходити різні способи підтримки балансу. При цьому навіть передовим роботам, які беруть участь в DARPA Robotics Challenge, часто не вдається зберегти рівновагу в досить простих ситуаціях. Деякі інженери спрощують завдання, додаючи двоногому роботу підтримуючу конструкцію, що не дає йому впасти. Наприклад, у робота BALLU такою конструкцією виступає повітряна куля, а двоногий робот ATRIAS закріплено на жорсткій поворотній балці. Хоча такі конструкції дійсно спрощують підтримання балансу, вони також обмежують рухи робота.

Сюндзі Яманака (Shunji Yamanaka) і його колеги з Токійського університету використовували для підтримки балансу квадрокоптер, що закріплюється над корпусом двоногого робота. Вони вибрали саме таку схему, тому що дрон дозволяє не тільки підтримувати робота у вертикальному положенні, але і з великою точністю направляти його в потрібну сторону.

Кожна нога робота складається з двох сегментів, і в кожному з двох з'єднань встановлено сервомотор. Алгоритм, що керує ногами, отримує як вихідні дані швидкість квадрокоптера, і планує руху ніг таким чином, щоб при контакті із землею швидкість ноги була нульовою. Інженери використовували алгоритм машинного навчання, який отримує нагороду відповідно до того, наскільки швидкість ноги близька до нуля в момент контакту.

Варто зазначити, що для вимірювання швидкості інженери використовують зовнішню стаціонарну систему відстеження рухів, тому поки робота не можна використовувати поза спеціально обладнаним приміщенням. Автори розповіли, що розглядають робота як дослідницький проект, який можна застосовувати на практиці тільки для розваги, наприклад, для створення реалістично прибуткового персонажа мультфільму.

Цікаво, що в області двоногих роботів є й інший напрямок - деякі інженери розробляють системи, що дозволяють вже падаючим роботам мінімізувати наслідки падіння. Нещодавно американські інженери навчили двоногого робота при падінні хапатися руками за довколишні предмети і, по можливості, навіть повертатися у вихідне положення, а в 2016 році інша дослідницька група створила алгоритм, що дозволяє роботу пом'якшити удар при падінні на підлогу.