Робота-гепарда навчили долати перешкоди наосліп

Американські інженери навчили робота-гепарда Cheetah 3 ходити по складних поверхнях без використання даних з візуальних датчиків або попередньої інформації про перешкоди. Завдяки цьому робот може, наприклад, підніматися сходами, на сходах яких знаходиться безліч сторонніх рухомих об'єктів, розповідає MIT News. Крім того, розробники показали, як робот застрибує на перешкоду, висота якого в два рази перевищує його зростання.

Розробники крокових роботів, особливо чотирилапих, досягли великих успіхів як у створенні апаратної частини, так і в розробці алгоритмів для ходьби, бігу і підтримки балансу при подоланні перешкод або зовнішніх впливах. Наприклад, широко відомі роботи компанії Boston Dynamics, які не падають, навіть коли їх штовхають ногами. Проте, незважаючи на явний прогрес у цій галузі, чотирилапі роботи все ще значно відстають в ефективності від тварин, якими надихалися інженери при їх створенні.

Як правило, такі роботи спираються на лідари або інші візуальні датчики, і створюють з їх допомогою тривимірну карту навколишнього простору, але «зір» робота може бути ускладнений через зовнішні перешкоди. Крім того, створена за допомогою візуальних датчиків карта місцевості не враховує те, що об'єкти на ній можуть зрушити, коли робот наступить на них.

Інженери з Массачусетського технологічного інституту, які вже кілька років розробляють робота-гепарда Cheetah і в минулому році представили його третю версію, розповіли про нові алгоритми для робота, що дозволяють йому ефективно пересуватися по складному рельєфу, не використовуючи візуальні дані про нього. Один з алгоритмів створює віртуальну модель, що відображає положення робота відносно статі. Він збирає дані з гіроскопів і акселерометрів, а також датчиків, що відображають положення сегментів ніг. Це дозволяє алгоритму планувати руху ніг і сили, які ноги прикладають після контакту з підлогою. Оскільки обчислення відбуваються в реальному часі, робот може адаптуватися до несподіваних змін рельєфу, наприклад сходи або дерев'яного бруску, що лежить на шляху:

Крім того, тепер робот кожні 50 мілісекунд обчислює, як відштовхування ніг від підлоги вплинуть на положення робота і його кінцівок протягом найближчої половини секунди. Це прогнозування дозволяє роботу рухатися не тільки в статичних умовах, але і коли на нього чиниться зовнішній вплив, таке як поштовх у бік. Після виявлення зовнішньої сили робот обчислює, як саме йому потрібно змінити положення ніг і з якою силою відштовхнутися, для того, щоб скомпенсувати вплив і не впасти.

На відеоролику розробники показали деякі можливості робота, про які було відомо раніше, а також деякі нові. Наприклад, роботу вдалося застрибнути з місця на перешкоду, висота якого приблизно вдвічі перевищує його зростання. Для цього робот застосовує динамічні рухи, відштовхуючись від підлоги тільки двома ногами, а також змінюючи положення корпусу на кінцевому етапі.

Нещодавно інша група американських інженерів навчила двоногого робота, здатного пересуватися перешкодами різної висоти, розташованих на різній відстані. При цьому робот не отримує візуальних даних про середовище і знає тільки про наступну перешкоду, але використовує динамічну походку, при якій його центр мас зміщений вперед, а його положення нестабільне.