Четвероногие роботы-собаки в последние годы стали популярны среди ученых и служб быстрого реагирования. И прежде всего — благодаря уникальной способности маневрировать в опасных или недоступных для людей зонах. Некоторые из этих роботов, такие как Spot от компании Boston Dynamics, могут использовать большие когти и другие устройства, которые помогают им взаимодействовать с окружающим миром. Однако эти дополнительные конечности не всегда идеальны, так как они добавляют вес и занимают дополнительное пространство. А оба этих фактора могут ограничить эффективность робособаки в узких пространствах.
Исследователи из лаборатории робототехнических систем Швейцарской высшей технической школы Цюриха попытались решить эту проблему, обучив собакообразного робота использовать одну из четырех конечностей для выполнения задач, таких как открытие дверей и перемещение объектов. А три конечности, которые не были задействованы в этих действиях, тем временем использовались для ходьбы и поддержания равновесия.
В статье по результатам исследования инженеры заявили, что их инновации в использовании конечностей роботом ANYmal могут помочь, в частности, в освоении космоса.
Так как робособака использовала свою ногу?
Исследователи воспользовались моделью обучения с подкреплением, чтобы обучить робота-собаку ANYmal (созданного компанией ANYbotic) выполнять ряд задач по взаимодействию с различными объектами. С помощью созданного нейронного контроллера робособака смогла перемещать переднюю правую конечность в нужное место. После этого робот научился использовать три оставшиеся конечности для балансировки и передвижения по сложной местности.
Как сообщило издание Popular Science, команда управляла роботом-собакой с помощью джойстика на пульте дистанционного управления.
Снимки и видео продемонстрировали, как во время эксперимента робот поднимал переднюю конечность и ставил её рядом с ручкой дверцы, а затем переносил свой вес, чтобы открыть их. Эти движения напомнили исследователям действия настоящей собаки, которая подняла ногу, чтобы справить нужду у пожарного гидранта. Ученые также зафиксировали, как робособака обматывала ремень рюкзака вокруг своей конечности, а затем перекладывала его в пластиковый контейнер. Инженеры экспериментировали и с прикрепленным к конечности маленьким манипулятором в форме когтя. Он помог роботу ANYmal успешно захватывать и поднимать с пола камни.
Также исследователи обучали робота-собаку передвижению по сложным поверхностям. Команде было важно, чтобы он сохранял равновесие, даже когда сталкивается с далеко не идеальными сценариями реального мира. Инженеры, например, поместили робота на гладкую скользкую доску и заставили его балансировать на ней. Он слегка поскользнулся, но не упал.
Чем может быть полезен этот робот-собака?
Исследователи с самого начала договорились, что во время обучения робота новым навыкам они будут избегать добавления лишних механических сложностей. В будущем этот подход проявится в положительных последствиях. В частности, в потенциальном снижении веса робота и меньшем потреблении энергии. А это может быть особенно полезным для освоения космоса или удаленных поисково-спасательных миссий.
До недавнего времени четвероногие робособаки ограничивались лишь функциями проверки и наблюдения. Однако результаты исследователей из Цюриха проложили путь в будущее, в котором эти роботы будут использовать модели искусственного интеллекта, чтобы изучать окружающий мир. А еще они смогут с помощью своих конечностей взаимодействовать с объектами и выполнять сложные задачи.
