Disney учит роботов правильно падать (ВИДЕО)

Двуногие роботы — сложные и дорогие машины, но при падении они обычно ведут себя совсем не изящно: одно неловкое движение или толчок — и робот жёстко врезается в пол, рискуя повредить камеры и другие чувствительные компоненты.

Команда Disney Research в Цюрихе (Швейцария) представила систему, которая учит робота падать мягко, контролируемо и даже красиво, сообщает Techxplore.

Традиционные подходы к защите роботов при падении малоэффективны. Приводы могут «застывать», превращая робота в жёсткую конструкцию, которая бьётся о пол с максимальной силой. Альтернатива — полностью «обездвижить» механику, позволив роботу кувыркаться как получится, но тогда движение превращается в хаотичное падение. Другой вариант — заранее запрограммированные сценарии падения, которые работают только при простых, медленных движениях и предсказуемых ситуациях.

В новой работе, выложенной на сервер препринтов arXiv, инженеры Disney описывают, как использовали обучение с подкреплением (reinforcement learning), чтобы научить робота безопасным и «стилизованным» падениям. В компьютерном симуляторе они запустили тысячи виртуальных двуногих роботов и заставили их падать под самыми разными углами и из разных поз.

За каждое падение виртуальный робот получал «награду» за два ключевых результата: минимизацию силы удара о поверхность и достижение заданной конечной позы из заранее определённого набора. Постоянная обратная связь позволила системе выработать общую стратегию «грациозного крушения» — независимо от того, как именно началось падение.

Полученная политика управления была затем перенесена на реального двуногого робота. Команда выбрала 10 эффектных конечных поз, которые заранее разработали художники. Робота намеренно толкали или подбивали палкой с разных сторон и под случайными углами, чтобы спровоцировать падение.

В результате робот многократно падал, но не получил заметных повреждений и полностью сохранил работоспособность. Каждый раз он выполнял контролируемое движение, стараясь завершить падение в одной из заданных артистичных поз.

«Наш метод обеспечивает мягкое поведение при падении и защищает наиболее чувствительные части робота независимо от направления падения», — пишут авторы. По их словам, это первый общий подход, демонстрирующий управляемые пользователем падения двуногого робота в реальных условиях.

Теперь команда Disney планирует проверить, насколько подход универсален. В планах — испытания на других типах роботов, например четвероногих, чтобы понять, можно ли таким же образом обучать безопасным падениям и их.

Ещё одна задача — научить робота предсказывать начало падения. Сейчас система включается только после того, как падение уже началось. Исследователи хотят, чтобы алгоритм заранее распознавал потерю баланса и запускал защитный манёвр до критического момента.

Кроме того, разработчики намерены научить робота не только красиво падать, но и столь же уверенно и плавно подниматься с пола — то есть замкнуть цикл «падение–вставание», сохраняя впечатление живого, естественного движения.