Работа опубликована в журнале International Conference on Robotics and Automation и представляет собой важный шаг в развитии тактильного интеллекта роботов. Исследователи предложили метод, при котором роботу достаточно взять в руку предмет и немного его потрясти, чтобы с высокой точностью оценить его массу, мягкость или даже наличие содержимого внутри. И при этом не требуется ни камер, ни дополнительных датчиков — только собственные сенсоры движения, встроенные в суставы.
Ключ к этой технологии — моделирование поведения предмета и самого робота в виртуальной среде. Алгоритм использует данные с внутренних датчиков, чтобы «понять», как двигается объект под действием силы, и на этой основе вычисляет его физические характеристики. Например, тяжелый предмет будет реагировать на усилие медленнее, чем легкий, а мягкий — деформироваться иначе, чем твердый.
Сердцем метода стал подход, основанный на так называемой дифференцируемой симуляции — математической модели, позволяющей определить, как изменение одного параметра, например массы, влияет на движение объекта. Это позволяет алгоритму за считанные секунды определить нужные свойства. Для расчетов исследователи использовали инструмент NVIDIA Warp, предназначенный для высокоточной симуляции физических процессов.
Один из важных плюсов новой системы — экономичность. Почти все промышленные роботы уже оснащены внутренними датчиками углов и усилий в суставах, поэтому технология может быть внедрена без установки дополнительных компонентов. Кроме того, поскольку метод не требует больших обучающих выборок, он особенно устойчив к новым и непредсказуемым условиям.
По словам авторов, в будущем метод можно будет адаптировать для работы с более сложными материалами, например, жидкостями или песком, а также для мягких роботов. Возможна и интеграция с компьютерным зрением — чтобы роботы «видели и чувствовали» одновременно, получая полную картину объекта.
Разработчики надеются, что в перспективе роботы смогут самостоятельно исследовать окружающий мир, определяя свойства объектов без помощи человека. Это особенно актуально в условиях ограниченной видимости — например, при разборе завалов после землетрясений или сортировке предметов в темных помещениях.
Интерес к роботам все чаще проявляется в передовых исследованиях, включая космос и экстремальные условия. О том, какие медицинские задачи доверяют роботам уже сейчас и что ждет нас в будущем, вы можете прочитать в нашем материале.