Двуногий робот Кэсси вошел в историю — научился бегать и преодолел 5 км
Робот Кэсси, изобретенный в Университете штата Орегон (OSU), вошел в историю, преодолев дистанцию в 5 км чуть более чем за 53 минуты.
Кэсси была разработана под руководством профессора робототехники Джонатана Херста в течение 16 месяцев с помощью $1 млн гранта от Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA).
С момента появления Кэсси в 2017 году в сотрудничестве с профессором искусственного интеллекта Аланом Ферном студенты OSU, финансируемые Национальным научным фондом и программой DARPA Machine Common Sense, изучали возможности машинного обучения для робота.
Кэсси стала первым двуногим роботом, который использовал машинное обучение для управления беговой походкой на открытой местности, чтобы пробежать 5 км в кампусе Университета штата Орегон на одной зарядке аккумулятора и без привязи.
«Студенты Лаборатории динамической робототехники инженерного колледжа OSU объединили опыт биомеханики и существующих подходов к управлению роботами с новыми инструментами машинного обучения. Этот тип целостного подхода позволит достичь уровня производительности, подобного животному. Это невероятно захватывающе»
Колени робота сгибаются, напоминая страуса. Он научился бегать с помощью так называемого алгоритма обучения с глубоким подкреплением. Бег требует динамической балансировки — способности сохранять равновесие при смене положения или иным образом находясь в движении. Кэсси научилась невероятно тонким корректировкам, чтобы оставаться в вертикальном положении во время движения.
«Кэсси — очень эффективный робот благодаря тому, как он был спроектирован и построен, и мы действительно смогли достичь пределов возможностей оборудования и показать, на что он способен»
Глубокое обучение с подкреплением — это мощный метод в искусственном интеллекте, который развивает такие навыки, как бег, прыжки и ходьба вверх и вниз по лестнице. Когда-нибудь стабильно шагающие роботы станут обычным явлением, похожим на автомобиль. Ограничивающим фактором были наука и понимание передвижения на ногах, но исследования Университета штата Орегон сделали несколько прорывов.
ATRIAS, разработанный в лаборатории динамической робототехники, был первым роботом, воспроизводящим динамику ходьбы человека. Следом за ним была Кэсси, после чего появился человекоподобный робот Agility Digit.
Херст заявил: «В не очень далеком будущем каждый увидит и будет взаимодействовать с роботами во многих местах своей повседневной жизни, роботами, которые работают вместе с нами и улучшают качество нашей жизни». По его словам, помимо логистической работы (к примеру, доставка посылок) двуногие роботы в конечном итоге будут обладать интеллектом и безопасностью, чтобы помогать людям в их собственных домах.
Кэсси часто сравнивают со страусом из-за ее походки и ног. У робота есть три степени свободы в бедрах и мощные, гибкие лодыжки, но колени сгибаются только в одну сторону. Все это создает не только естественную походку, но и способ управления, аналогичный нашему собственному. Как и в случае с ATRIAS, быстрое и осторожное размещение ступней делает Кэсси устойчивой к скольжению, спотыканию и случайным злонамеренным действиям аспирантов.
Все шасси очень легкое и спроектировано таким образом, чтобы поглощать удары естественным образом, как мы делаем это при ходьбе. Однако робот достаточно прочный, чтобы не нуждаться в ремнях безопасности на случай падения. Это впечатляюще для бота, созданного с нуля за не слишком длинный промежуток времени.
В течение 5 км, которые Кэсси пробежала за 53 минуты и 3 секунды, произошел сброс на время 6,5 минут после двух падений — одно из-за перегрева компьютера, другое из-за того, что робота попросили выполнить поворот на слишком высокой скорости.
Сама по себе Кэсси служит основой для робота-курьера Agility Robotics Digit. Инженеры Университета штата Орегон смогли обучить Кэсси на тренажере, чтобы она могла подниматься и спускаться по лестнице без использования камер и лидаров.
Однако двуногие устройства — непростое дело. Их большим преимуществом является то, что они могут легко перемещаться по пространствам, предназначенным для людей — по лестницам и узким коридорам. Но две ноги означают, что они по своей природе менее устойчивы, особенно по сравнению с четвероногими роботами, такими как у Boston Dynamics.
Команда по разработке Кэсси уверена, что это может скоро измениться благодаря новым методам глубокого обучения, которые позволят двуногим роботам разрабатывать новые методы стабилизации во время передвижения. Кто знает, может, когда-нибудь вы увидите таких роботов на утренней пробежке.
Такие эффективные и надежные двуногие роботы, которые могут идти туда, куда идут люди, станут благом для бесчисленных отраслей промышленности, а также для выполнения опасных работ, таких как разведка в зоне бедствия или инспекция атомной электростанции.
