Atrodo, kad vis labiau artėjame prie vizijos, kurioje mašinos gali laisvai ir saugiai judėti mūsų aplinkoje. „Georgia Tech“ inžinieriai sukūrė novatorišką valdymo sistemą, leidžiančią dviem kojomis vaikštantiems robotams net 81 proc. geriau išlaikyti pusiausvyrą ant nelygaus ar judančio paviršiaus.
Kalbama ne apie įprastą programinės įrangos atnaujinimą, o apie esminį pokytį tame, kaip mašinos „mąsto“ apie savo pusiausvyrą. Vietoj griežto laikymosi iš anksto užprogramuotų ėjimo modelių robotai dabar gali realiuoju laiku numatyti artėjantį griuvimą ir pakoreguoti kojų padėtį dar iki tol, kol situaciją galutinai „perima“ gravitacija.
Proveržio šerdis – nauja judėjimo planavimo struktūra, išbandyta su robotu „Cassie“
Komanda, vadovaujama Ye Zhao ir doktoranto Zhaoyuano Gu, nusprendė išbandyti robotą sąlygomis, kurios daugumai humanoidinių robotų paprastai baigiasi kietu nusileidimu ant apsauginio kilimėlio. Bandymams pasitelkta pažangi CAREN bėgimo takelio sistema, galinti neprognozuojamai keisti judėjimo greitį ir kryptį. Taip imituojamos situacijos, panašios į audros blaškomo laivo denį ar judančio autobuso grindis.
Kodėl naujoji sistema tokia efektyvi? Esminis elementas – formaliosios logikos ir vadinamojo modelinio predikcinio valdymo (angl. model predictive control) derinys. Praktikoje tai reiškia, kad robotas „Cassie“ nuolat tarsi klausia savęs: „Ar mano dabartinis judėjimo planas leis man po akimirkos išlikti vertikalioje padėtyje?“ Jei atsakymas neigiamas, sistema akimirksniu perskaičiuoja ir atnaujina kito žingsnio trajektoriją.
Norėdami dar labiau apsunkinti užduotį, tyrėjai naudojo įrenginį „BumpEm“, kuris roboto ėjimo metu suduoda stiprius fizinius smūgius. Rezultatai – įspūdingi: ankstesnės programinės įrangos versijos dažnai nesusitvarkydavo ir baigdavosi efektingais griuvimais, o naujoji architektūra leido „Cassie“ itin greitai atgauti pusiausvyrą. 81 proc. padidėjęs stabilumas, pasak Zhao, yra „sudėtingiausias ir plačiausias praktinis pasiekimas“, kurį jo komanda iki šiol yra publikavusi.
Iššūkiai realiame reljefe: kada robotas praranda pasitikėjimą savimi?
Nors rezultatai labai sėkmingi, sistema dar nėra neklystanti. Bandymuose paaiškėjo, kad „Cassie“ vis dar susiduria su sunkumais leisdamasis žemyn nuolydžiu. Nusileidimas reikalauja rizikingesnių manevrų ir ypač tikslaus pėdų statymo, o dinamiškai besikeičiančiame paviršiuje tai išlieka rimtu iššūkiu algoritmams.
Viename iš ekstremalių scenarijų, kai robotas turėjo žengti labai platų žingsnį ir sukryžiuoti kojas, bandymas baigėsi nesėkme – robotas griuvo. Vis dėlto tyrėjai pabrėžė, kad lemiamą vaidmenį čia suvaidino ir ribota bėgimo takelio erdvė: mašinai tiesiog nebeliko vietos saugiam „gelbėjančiam“ žingsniui.
Šie tyrimai – gerokai daugiau nei vien laboratorinis eksperimentas. Mokslininkai aiškiai mato praktines technologijos taikymo galimybes, o viena prioritetinių sričių – jūrinis sektorius. Priežiūros ir remonto darbai laivuose žmonėms yra itin pavojingi dėl nuolatinio siūbavimo ir slidžių paviršių. „Georgia Tech“ sukurta sistema ateityje turėtų būti bandoma realiomis jūrinėmis sąlygomis, bendradarbiaujant su „Office of Naval Research“.
Zhaoyuanas Gu į perspektyvas žvelgia dar plačiau. Jo nuomone, humanoidiniai robotai yra neišvengiama mūsų ateities dalis – ne tik laivuose ar kasyklose, bet ir namuose, gamyklose bei viešosiose erdvėse. Kad jie galėtų saugiai veikti greta žmonių, jų judėjimas turi būti nuspėjamas, o sistema – atspari atsitiktiniams stuktelėjimams ar šaligatvio nelygumams. „Georgia Tech“ komandos pasiekimas priartina mus prie momento, kai kliūtys, kurias žmogus įveikia beveik nesusimąstydamas, taps taip pat lengvai įveikiamos ir robotams.
Vis dėlto, nepaisant daug žadančių bandymų rezultatų, iki plataus komercinio pritaikymo dar laukia ilgas kelias. Reikės daugiau bandymų realiomis sąlygomis, patikimumo ir saugumo įrodymų, taip pat papildomų techninių patobulinimų.
