Технології
Технології

Двоногий робот пробіг п'ять кілометрів менш ніж за годину

Американські інженери відпустили свого робота на ім'я Кессі (Cassie) пройтися стадіоном університетського містечка, а той зміг пробігти п'ять кілометрів з одним зарядом акумулятора за 53 хвилини. Кессі не має зору, але має дві ноги, коліна, що можуть згинатися, та алгоритм машинного навчання, який допомагає їй тримати рівновагу. Повне відео без монтажу подвигу Кессі доступне на YouTube-каналі розробників.

Agility Robotics / YouTube

Agility Robotics / YouTube

Що за Кессі?

Фізика двоногих роботів є однією з найбільш вивчених у робототехніці — вони вже давно розробляються у лабораторіях, а інженери полюбляють їх за простоту у розробці, бо змусити рухатися дві ноги легше за чотири або більше. Втім, щоб бути корисними у реальному світі, двоногі і людиноподібні роботи повинні вміти підніматися і спускатися по сходах, взагалі твердо стояти на ногах та бути безпечними для оточуючих. Але досягнення стійкості на двоногих платформах вже не є таким простим завданням. Чотириногі роботи тут виграють, адже мають принаймні дві додаткові точки опори та можуть стояти на місці без особливих зусиль. Тому таким роботам, як Кессі, залишається покладатися лише на динамічну стабільність.

Кессі - це найперша розробка Agility Robotics 2017 року, яка є чудовим прикладом стабільного двоногого робота. Її хода трохи схожа на страусову, але це не випадково - так вона має можливість поглинати удари при ходьбі та твердо триматися на ногах. Вона має три ступені свободи в стегнах, гнучкі, потужні щиколотки та коліна, що вивертаються в один бік. Кессі є продовженням робота ATRIAS, розробленого в університеті штату Орегон. І хоч той також мав «підстрибуючу» ходу, міг справитися зі спотиканнями та штовханням від інженерів, завдяки ступеням свободи Кессі можна керувати. Також вчені хочуть наділити Кессі руками та сенсорами, щоб та могла самостійно вставати після падіння та керуватися через віртуальну реальність. Вона досить міцна, щоб не потребувати ремені безпеки на випадок падіння та взагалі, за словами розробників, підходить до «суворого життя експериментального робота» - її планують відправляти вам за покупками, працювати у доставці та у дослідницьких інститутах.

Кессі на цьому відео всього три місяці, а вона вже навчилася не звертати уваги на витівки інженерів. Agility Robotics / YouTube

Кессі на цьому відео всього три місяці, а вона вже навчилася не звертати уваги на витівки інженерів. Agility Robotics / YouTube

Вона ходить наосліп?

З час свого існування двоногі роботи непогано витримують несподівані зміни рельєфу, однак переважна більшість підходів вимагає або систем точного зору, або зберігання робота у ретельно контрольованих лабораторних умовах із дбайливо підібраними перешкодами. За межами змодельованих інженерами ситуацій, екстероцептивні сенсори, як-то камери, можуть бути ненадійними, бо страждають від змін умов освітлення. Крім того, щоб інтегрувати сучасну систему комп'ютерного зору додатково до високошвидкісних контролерів робота, необхідно мати більші обчислювальні можливості, які у мобільних автономних роботів достатньо обмежені. За словами вчених, в ідеалі робот повинен мати можливість перетинати якомога більше різних перешкод покладаючись в основному на пропріоцептивні відчуття - інформацію про свій рух та положення у середовищі. А зір має стати допоміжною опцією, щоб допомагати роботам планувати свої подальші дії.

Тому розробники, зокрема і Кессі, використовують підходи, засновані на навчанні з підкріпленням. Алгоритми можуть створювати різноманітну політику керування, вивчаючи пропріорецептивні рефлекси і стратегії, що допомагає роботам справлятися із несподіваними перешкодами, як—то бордюри, обриви чи просто пересічена місцевість. І Кессі зі своїми алгоритмами досить легко справляється із різними завданнями та у попередніх експериментах навчилася стояти на хитких поверхнях, підкидати м'ячик та навіть їздити на гіророликах.

Як Кессі пройшла п'ять кілометрів?

Свої п'ять кілометрів робот по колу стадіона пройшов за 53 хвилини і три секунди, хоча у цей час входить близько шести хвилин перерви після падінь. Впала Кессі всього двічі та, за словами інженерів, що її супроводжували вздовж усього маршруту, це сталося через перегрів комп'ютера та поворот на занадто високій швидкості.