Американские исследователи разработали структуру, которая позволяет гуманоидным роботам выполнять сложные задачи, используя данные о движениях человека.
Гуманоидный робот, балансирующий на одной ноге
Источник: Hybrid Robotics/Youtube
Роботы обучены ходить, поднимать тяжести и эффективно выполнять повторяющиеся задачи. Однако фиксация плавных движений, свойственных человеческим действиям, остаётся для инженеров непростой задачей.
Исследователи из Корнелльского университета выпустили платформу под названием BeyondMimic, которая позволяет гуманоидным роботам выполнять сложные задачи, используя отслеживание движения.
Основная цель проекта — сделать гуманоидов адаптируемыми и универсальными, без необходимости программировать их для каждой задачи.
Группа выпустила видео, на котором гуманоид выполняет различные человеческие действия, такие как сальто назад, танцевальные движения, бег и многое другое, демонстрируя, как система снижает объем мыслительной работы, необходимой для его тренировки.
Проверка способностей
В первой минуте видео робот также исполняет знаменитое празднование «Сиу», которое использовал Криштиану Роналду при праздновании гола.
Важно отметить, что эти выступления не были заранее запрограммированными. Вместо этого система трансформировала человеческие демонстрации в единую роботизированную политику, позволяя гуманоиду пробовать выполнять новые задачи даже во время тестирования без предварительной подготовки.
Расшифровка системы
В основе этого механизма лежит платформа BeyondMimic — система отслеживания движений, которая позволяет гуманоидам обучаться на основе данных захвата движений человека, записанных в длительных последовательностях.
Роботы могут освоить человеческие действия за считанные минуты, избегая трудоемкой работы инженеров, которая заключается в их программировании для выполнения этих задач.
Платформа BeyondMimic использует марковский процесс принятия решений (MDP) и набор гиперпараметров для обработки всех движений без точной настройки, необходимой для каждой задачи.
Это означает, что робот не просто воспроизводит шаг или прыжок; он может плавно переходить между различными движениями, сохраняя при этом стиль, темп и выражение оригинального человека.
При использовании на реальных роботах BeyondMimic может выполнять различные задачи, такие как следование заданным траекториям, управление с помощью джойстика и избегание препятствий, плавно сочетая движения, характерные для человека, с управлением реальным роботом.
Все о диффузии с учетом потерь
Диффузия с учётом потерь — ключевое нововведение в фреймворке BeyondMimic. Этот подход позволяет гуманоидному роботу адаптировать действия в режиме реального времени, используя простые дифференцируемые функции стоимости.
Движения робота контролируются в каждый момент времени, что обеспечивает точность и гибкость.
Унифицированная политика различных датчиков движения позволяет гуманоиду выполнять динамические маневры по требованию: от ударов ногами в боевых искусствах до танцевальных вращений.
Надежная структура
Реализация BeyondMimic гарантирует, что гуманоид выполняет не только плавные движения, но и сохраняет равновесие и устойчивость. Весь процесс обучения имеет открытый исходный код и воспроизводим, предоставляя исследователям и разработчикам основу для дальнейшего развития.
Баланс и устойчивость конструкции имеют решающее значение для её использования в различных приложениях. Гуманоидные роботы могут работать в условиях, требующих ловкости и устойчивости, — от ухода за больными до реабилитации, образования и интерактивных развлечений.
Воплощение научной фантастики
Замена людей человекоподобными роботами на некоторых задачах — давняя мечта исследователей и инженеров по всему миру. С BeyondMimic эта мечта становится всё ближе к воплощению в повседневную технологию.
Сочетание адаптивности, выразительных движений и доступности с открытым исходным кодом позволяет сделать шаг вперед в продолжающемся стремлении к сближению людей и машин.
Sourse: interestingengineering.com
