Обычно роботизированная кисть — это часть робота, которую переносят с места на место. Исследователи из ETH Zurich перевернули эту схему: взяли роботизированную кисть Wuji, поставили её на пол и научили передвигаться самостоятельно. Она ползает, меняет направление и поднимается после падения — без колёсной платформы или манипулятора под ней.
Кисть — это весь робот
В обычной конструкции задачи разделены. Платформа перемещается, манипулятор дотягивается до цели, а кисть на его конце выполняет тонкую работу. Здесь все три задачи выполняют пальцы. Они поддерживают корпус, толкают его вперёд и при необходимости манипулируют предметами.
Это делает устройство компактным — в этом и смысл. Но это также означает, что пальцы должны одновременно хорошо справляться с двумя очень разными задачами: передвижением, требующим устойчивых и повторяемых движений, и манипулированием предметами, где нужна точность.
Как кисть научилась двигаться
Команда использовала обучение с подкреплением, при котором система совершенствуется, получая оценку за то, насколько хорошо она выполняет задачу. Обучение проходило в компьютерной симуляции, настроенной по результатам измерений реального устройства, чтобы виртуальная кисть была похожа на физическую.
Алгоритм также учитывал, что пальцы неодинаковы. Они различаются по длине и другим характеристикам, и контроллер, который этого не учитывает, обычно осваивает походку, которую реальное устройство не способно воспроизвести.
По словам авторов, их схема вознаграждения обеспечила в симуляции более быстрое передвижение, чем настройки, изначально разработанные для четвероногих роботов. Такое сравнение вполне уместно: кисть, которая ходит на пальцах, имеет больше общего с четвероногим роботом, чем с обычным захватом. Однако стоит помнить, что это результат симуляции, а в отчёте нет ни значений скорости, ни других численных показателей.
Что показали испытания на реальном устройстве
На реальном оборудовании кисть двигалась без внешнего питания и внешних вычислительных устройств. Источник энергии и вычислительные компоненты были встроены в саму систему. Вместить всё это в робота, который, по сути, представляет собой ладонь с пальцами, — вполне достойное достижение.
Исследователи также проверили, может ли то же самое устройство выполнять точную работу. Особенно выделяются два эксперимента:
- Печать вслепую. Робот поочерёдно нажимал клавиши клавиатуры, не используя зрение.
- Толкание с визуальным наведением. Во втором испытании он толкал предмет к заданным точкам, ориентируясь по изображению с камеры, установленной сверху.
Камера сверху — небольшая оговорка к заявленной автономности. В отчёте говорится, что кисть работала без внешнего питания и вычислительных устройств, но не объясняется, как в этом эксперименте обрабатывался видеопоток с камеры. А вот испытание с клавиатурой вообще не требовало зрения.
Чего мы не знаем
Отчёт краток, и в нём не хватает ряда сведений. В нём нет данных о скорости ползания, доле успешных попыток в задачах с клавиатурой и толканием, числе подъёмов после падений, а также подробностей о времени работы от аккумулятора и бортовом компьютере. Не приводится и название публикации или научной статьи.
Поэтому это заявление лучше воспринимать как демонстрацию возможностей, а не как бенчмарк. Один и тот же робот ходил по поверхности, поднимался после падений, нажимал клавиши и перемещал предметы. О том, насколько быстро и надёжно он справляется с этими задачами, по имеющимся материалам судить нельзя.
Почему это всё равно интересно
Главное здесь — совмещение функций. По мере расширения круга задач роботы обычно обрастают деталями: тут платформа, там манипулятор, сверху захват. Этот проект идёт в обратную сторону и ставит вопрос: как много способна сделать одна кисть, если позволить ей перестать быть вспомогательным элементом?
Пока ответ такой: она может ходить, вставать, печатать и толкать предметы. Неплохо для придатка, который раньше ждал, пока кто-нибудь другой принесёт его на работу.