Štvornohé roboty sa učia chodiť podľa vzoru voľne žijúcich zvierat

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Softvér autonómne prepína medzi bežným klusom, cvalom a skákaním.

• Učenie prebieha bez vizuálnych senzorov len na základe pohybu.

• Nový prístup dokáže bezpečne zamedziť pádom v akejkoľvek fáze.

Výskumníci z 2 britských univerzít vytvorili výpočtový systém, ktorý učí roboty plynulo chodiť v neznámom teréne. Pri tvorbe tohto moderného softvéru sa inžinieri priamo inšpirovali prirodzeným pohybom cicavcov, ako sú psy, mačky a kone. Výsledky ich práce boli nedávno zverejnené v odbornom vedeckom časopise, ktorý je zameraný na vývoj strojovej inteligencie.

Zvieratá v prírode bežne menia spôsob lokomócie podľa okolia, aby šetrili energiu a udržali stabilitu. Nový výpočtový rámec funguje na rovnakom princípe a umožňuje stroju prechádzať medzi kráčaním, klusom, skákaním a cvalom. Zariadenie tak už nevyžaduje vopred zadané inštrukcie na to, aby vedelo, kedy presne má zmeniť dĺžku kroku.

Základom tohto pokroku je spojenie hlbokého zosilneného učenia s vonkajším optimalizačným procesom v jednom programe. V 1. fáze výcviku je do výpočtu strojových odmien matematicky zabudovaný vzor kontaktu nôh s podložkou. Stroj si vďaka tomu osvojuje rôzne typy pohybových zručností úplne bez pomoci referenčných trajektórií od programátorov.

Následne vstupuje do hry riadiaca sieť 2. úrovne, ktorá plynulo generuje váhy pre jednotlivé štýly pohybu. Robot tak dokáže sám vyhodnotiť vzdialenosť k cieľu a podľa toho prirodzene upraviť svoj pohybový vzorec. Presné body na zmenu štýlu chôdze nie sú pevne zadané, ale systém ich v priestore objavuje automaticky.

Tento výpočtový model bol úspešne otestovaný na štvornohom robotovi vo veľkosti psa od Unitree. Počas voľných testov v reálnom svete prístroj predviedol okamžité reakcie na stratu rovnováhy a bezpečne pokračoval v chôdzi. Robot sa pritom spoliehal len na mechaniku svojho tela a nevyužíval vonkajšie senzory na priestorové videnie.

V niektorých úlohách zameraných na prekážky s modelom Go dosiahol stroj priemernú rýchlosť 1,1 m/s a pri šprinte až 3,2 m/s. Ďalší upravený model dokázal počas bežnej chôdze odniesť náklad s hmotnosťou 0,5 kg, čo tvorilo 126 % jeho vlastnej váhy. Aj keď bol softvér primárne testovaný na prístrojoch s podobným tvarom, jeho základné matematické princípy sú všeobecne platné.

Dostupná metodika sa dá softvérovo aplikovať na akékoľvek štvornohé roboty nezávisle od ich fyzickej veľkosti. Inžinieri plánujú túto kontrolnú sieť čoskoro rozšíriť o ďalšie dynamické schopnosti, ako sú dlhé skoky a lezenie.  

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Algoritmus zvyšuje pohybovú nezávislosť robotov v ťažkom teréne a odstraňuje nutnosť riadiť ich na diaľku.

Zdroj: interestingengineering.com foto: ChatGPT