Инженеры дополнили систему управления робота, научив алгоритм учитывать физическое воздействие со стороны человека не как помеху, а как обучающий стимул. Благодаря этому робот после толчка или нажатия на манипулятор корректирует траекторию движения, говорится на сайте Университета Райса, подробно система описана в IEEE Transactions on Robotics.
Обычно при автономной работе робота физический контакт с человеком рассматривается управляющей системой как помеха. Если при этом человек отклоняет робота от изначальной траектории движения, то алгоритм обычно постарается вернуться к изначально запрограммированному пути кратчайшим образом. Несмотря на то, что это вполне понятный механизм компенсации случайного внешнего воздействия, он не позволяет скорректировать движения робота наиболее понятным и естественным путем, то есть в буквальном смысле «показать, как надо делать». Существуют системы прямого обучения, когда движения робота программируются физическим перемещением его частей в пространстве, но они при этом не позволяют этого делать «на лету», корректируя действия уже работающего устройства.
Теперь инженеры предложили научить роботов корректировать свои движения с учетом физического взаимодействия со стороны человека прямо в процессе выполнения задачи. Для этого Дилан Лоузи (Dylan P. Losey) и Марсиа О’Мэлли (Marcia K. O’Malley) из Университета Райса разработали алгоритм, который воспринимает внешнее физическое воздействие на манипулятор и корректирует траекторию движения, но вместо возврата к заранее заданному пути робот рассчитывает новую траекторию, которая учитывает поправку со стороны человека. При этом робот запоминает изменения и в будущем может использовать уже улучшенную траекторию для выполнения задачи.
Для демонстрации возможностей алгоритма авторы протестировали робота, переносящего кружку над столом, в разных сценариях, причем для наглядности разработчики записали на видео как действия стандартного алгоритма, который старается следовать изначально заданному пути, так и действия модифицированной системы, которая воспринимает толчки и нажатия человека. В некоторых примерах манипулятор действительно заметно поменял траекторию с учетом действий человека, в то время как манипулятор, управляемый стандартным алгоритмом, приходилось постоянно отталкивать для изменения траектории.
«Смена парадигмы в этой работе заключается в том, что робот должен относиться к человеку не как к случайной помехе, а как к рациональному существу, у которого есть причина для физического взаимодействия,» — отметил Дилан Лоузи. «Робот вместо того, чтобы просто избегать контакта с человеком, должен уметь понять, что происходит, чтобы улучшить свою работу».
Вопрос физического взаимодействия роботов и людей также нередко рассматривается с точки зрения безопасности человека. В прошлом году американские исследователи создали алгоритм для роботов, работающих в группе, который позволяет им избегать столкновений друг с другом и даже с роботами, которые не соблюдают такие правила безопасности. А немецкие исследователи представили воздушную подушку для робота-манипулятора, которая надувается как только он начинает движение, и тем самым защищает окружающих людей от столкновений с жесткими или острыми частями робота.