Ученые из Московского физико-технического института предложили новый метод управления движением человекоподобных машин. Разработка призвана научить роботов уверенно и безопасно передвигаться по неструктурированному рельефу, включающему ступеньки, узкие проходы и края обрывов. Как пояснили в Минобрнауки РФ, в отличие от традиционных систем, которые часто жертвуют точностью шага ради сохранения равновесия, новый алгоритм заставляет робота с высочайшей точностью ставить стопу в заранее запланированную точку.
Управление моторами осуществляется с помощью нейронной сети, которая обучалась именно точному позиционированию ног. Такой подход позволяет разделить процессы восприятия окружающей среды и непосредственного управления, что значительно повышает предсказуемость и безопасность всей системы.
Как пояснил один из авторов разработки, аспирант и ведущий инженер лаборатории интеллектуальных технологий робототехники Института искусственного интеллекта МФТИ Вильям Сулиман, работа системы состоит из двух основных этапов. Первый этап заключается в анализе данных с камеры о рельефе и окружающей обстановке, после чего встроенный компьютер генерирует точные целевые позиции для каждого последующего шага. На втором этапе политика управления отправляет конкретные сигналы на моторы, заставляя робота в точности следовать по запланированной траектории.
Ключевой особенностью метода является использование двухшагового предвидения. Это означает, что робот планирует расположение своих стоп не на один следующий шаг, а сразу на два шага вперед. Исследования показали, что прогнозирование на один шаг приводит к «близорукому» поведению, при котором машина не успевает адаптироваться к внезапным препятствиям. В то же время планирование на три шага не дает существенного выигрыша в стабильности, но при этом перегружает вычислительные ресурсы и может ухудшить ориентацию.
Двухшаговое же предвидение является оптимальным, предоставляя роботу достаточный запас времени для реакции на изменение рельефа и команд оператора. Эффективность предложенного алгоритма была подтверждена в ходе серии экспериментов в виртуальном симуляторе с использованием платформы-прототипа Bruce — человекоподобного робота размером с ребенка. В испытаниях робот успешно адаптировался к меняющимся командам, демонстрировал устойчивую походку на неровных поверхностях и точно отслеживал заданную траекторию шагов. По словам разработчиков, внедрение этого подхода в серийное производство роботов-гуманоидов может дать производителям стратегические конкурентные преимущества, в первую очередь за счет существенного упрощения системы управления и программирования устройств.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в России запустили открытую платформу тестирования управления роботами.
