Четвероногого робота научили вставать с колен
Швейцарские, немецкие и американские инженеры научили робота ANYmal ходить, бегать и восстанавливаться после падений, используя нейросетевой алгоритм, а не заданные вручную алгоритмы-контроллеры. Особенность работы также заключается в том, что сначала алгоритм обучался во время симуляции, а затем выученный навык удалось перенести на реального робота, рассказывают авторы статьи в Science Robotics.
Инженеры уже создали множество ходячих роботов разных конструкций, в том числе достаточно совершенных. К примеру, широко известны роботы компании Boston Dynamics, способные удерживаться на ногах после ударов. Однако помимо аппаратной составляющей не менее важна программная. И здесь пока существует явная проблема — обычно инженерам приходится разрабатывать алгоритмы-контроллеры самостоятельно, основываясь на поведении реальных ходячих животных или виртуальных моделей. Такой подход отнимает много времени, а также не гарантирует, что разработчики найдут оптимальную походку для имеющейся конструкции. Существуют работы, в которых инженеры использовали нейросеть для управления и сначала симулировали ее поведение в виртуальном мире, а затем переносили в реальный, но в них использовались роботы с простой конструкцией.
Группа инженеров под руководством Марко Хюттера (Marco Hutter) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха использовала аналогичный подход, но применила его для гораздо более сложного по конструкции робота ANYmal. Он имеет четыре ноги, состоящие из двух сегментов. Всего в роботе установлено 12 электромоторов — по три на каждую ногу, два из которых сгибают ее, а один, установленный в основании, отклоняет всю ногу вбок относительно корпуса.
Исследователи применили двухступенчатый подход, при котором одна нейросеть отвечает за планирование движений сегментов в целом, а вторая получает эти движения и подбирает конкретные значения усилия для каждого электромотора. Обе сети имеют структуру многослойного перцептрона. Для их обучения различным движениям авторы использовали метод обучения с подкреплением, при котором алгоритм получает от виртуальной среды награду за выполняемые действия и благодаря этому постепенно учится оптимальным действиям. После обучения в виртуальной среде обученные нейросетевые модели загрузили в компьютер реального робота ANYmal.
Благодаря новым алгоритмам инженерам удалось получить три основных результата. Во-первых, движения робота стали более стабильными и энергоэффективными. Во-вторых, максимальная скорость движения робота на 25 процентов выше, чем с применением других существующих алгоритмов для него. В-третьих, робот научился самостоятельно вставать на ноги из лежачего положения.
Хюттер и его коллеги давно занимаются экспериментами с роботом ANYmal, причем не только его программным обеспечением. К примеру, недавно они создали его модификацию, на концах ног которой закреплены колеса, приводимые в движение электродвигателями. Благодаря этому робот может переключаться между различными режимами движения и проходить по сложному рельефу эффективнее, чем аналогичные разработки.
Григорий Копиев
Он может поднимать груз до 25 килограмм
Американская компания Apptronik представила раннюю версию прототипа гуманоидного робота общего назначения Apollo. Его рост составляет 173 сантиметра, масса — 73 килограмма. Заряда батареи хватает на четыре часа работы. В текущей версии Apollo может поднимать до 25 килограмм и предназначен для работы на складах, однако в будущем список возможностей и сфер применения будет расширяться, сообщает New Atlas. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера В последнее время сразу несколько компаний анонсировали разработку собственных человекоподобных роботов общего назначения. Среди них, например, производитель экзоскелетов Fourier Intelligence и робототехническая компания Unitree, известная прежде всего своими четвероногими роботами. К разработке собственного человекоподобного робота приступила даже Tesla, которая недавно представила обновленную версию робота Optimus. Такой всплеск интереса к роботам, конструктивно повторяющим анатомию человека, в первую очередь связан с их ключевой способностью функционировать в той же среде, где работает и живет человек. Они могут передвигаться по тем же помещениям, взаимодействовать с теми же инструментами и предметами без необходимости специально что-либо менять и перестраивать. В перспективе человекоподобные роботы смогут заменить собой людей на тяжелых и опасных для здоровья работах. Недавно список компаний-разработчиков пополнила американская компания Apptronik из штата Техас. Основанная в 2016 году сотрудниками лаборатории Human Centered Robotics Lab Техасского университета в Остине, Apptronik за время своего существования уже успела поработать над десятком проектов. Среди них, например, человекоподобный робот Valkyrie, созданный по заказу NASA, а также телеоперационный робот Astra. Прототип человекоподобного робота, разработку которого недавно анонсировала компания, получил название Apollo. Его высота составляет 173 сантиметра. При собственной массе 73 килограмм Apollo может поднимать грузы до 25 килограмм, что, для сравнения, больше грузоподъемности робота Optimus на 25 процентов. Одного заряда батареи хватает на четыре часа работы Apollo. При этом батарею можно быстро заменить на новую без длительного перерыва на зарядку. Также при необходимости Apollo может работать от электросети. https://www.youtube.com/watch?v=uJOA5IDaL5g Робот имеет модульную конструкцию — его верхняя часть может быть установлена на колесную платформу или на неподвижную опору, если нет необходимости в передвижениях робота. Для коммуникации с человеком на лицевой части головы Apollo есть светодиодная подсветка вокруг глаз-видеокамер и индикатор на основе технологии электронных чернил, на котором кроме рта, изображающего эмоции, может отображаться текстовая и графическая информация. Для этой же цели на груди робота расположен большой информационный OLED-дисплей. В ближайшей перспективе основным предназначением Apollo станет работа на складах и в производственных помещениях, где он будет переносить и сортировать грузы. Однако в дальнейшем с развитием аппаратного и программного обеспечения платформы Apollo, которую в Apptronik планируют сделать доступной для сторонних разработчиков, будут расти и возможности робота. В компании считают, что в будущем робот найдет применение и в других сферах, например, в строительстве, нефтегазовой отрасли, производстве электроники, торговле, курьерской доставке, уходе за пожилыми людьми и пациентами, которым требуется реабилитация. На данный момент представлена ранняя альфа-версия. Серийный Apollo компания планирует выпустить в 2024 году, а старт продаж можно ожидать не ранее 2025 года. Основное предназначение робота Digit от компании Agility Robotics также связано с переноской грузов на складах. Его отличительной особенность стала конструкция ног, колени которых выгнуты в обратную сторону. Недавно компания представила обновленную версию Digit, у которой появилась голова и манипуляторы на руках.