'Палец

От Atlas от Boston Dynamics до SayCan от Google, большинство ручных роботов не обладают необходимой ловкостью, чтобы «чувствовать» то, что они держат. (Если бы они это сделали, возможно, в прошлом году шахматный робот не сломал бы семилетнему мальчику палец.) Заставить робота «видеть», двигаться вперед и хватать объект достаточно сложно; Добавление способности чувствовать этот объект и соответствующим образом регулировать его захват — это совсем другая задача. Но после пяти лет экспериментов группа исследователей из Колумбийского университета, похоже, сделала именно это.

В статье, опубликованной через arXiv (сервер, предназначенный для препринтов научных журналов), ученые-компьютерщики и инженеры-механики говорят, что они создали роботизированную руку, которая использует тактильную и проприоцептивную обратную связь. Проприоцепция — это способность физически ощущать движение и местоположение, и хотя ее обычно обсуждают в отношении мышц и суставов живых существ, рука робота доказывает, что она свойственна не только животным. В сочетании со способностью использовать тактильную обратную связь проприоцепция позволяет руке робота чувствовать объект, который она держит, и соответствующим образом регулировать захват без помощи пассивной опорной поверхности, такой как стол.

Команда пишет, что для обучения робота они использовали обучение с подкреплением (RL) в сочетании с алгоритмами планирования на основе выборки (SBP). Используя RL, роботу подавались сигналы «награды», когда он делал что-то, что хотели исследователи, и аналогичным образом «ругали», когда он делал что-то, чего не должен был делать. Технически команда могла бы использовать только RL, но поскольку этот метод оставляет место для ошибок — малейшее отклонение от ожидаемых «должен» и «не следует» может его сбить — они использовали SBP в качестве дополнения. Каждый раз, когда робот был вознагражден за то, что он должен был сделать, SBP позволял ему добавлять ветку в постоянно расширяющуюся цифровую сеть, которая служит набором вариантов выбора, через которые робот может пройти, когда ему предоставляется новая возможность.

Это обучение прокладывает путь к созданию руки робота, которая может делать гораздо больше, чем просто поднимать предметы. После того, как он что-то схватит, робот команды Колумбийского университета может использовать свои проприоцептивные навыки, чтобы понять суть того, что он держит. Это позволяет роботу регулировать силу давления, которое он использует для сохранения захвата. Робот также может выполнять «пальцевую походку», при которой он перемещает отдельные пальцы, чтобы лучше схватить то, что он держит. Во время регулировки робот держит объект как минимум тремя пальцами, чтобы предотвратить его падение, что устраняет необходимость в столах или других поверхностях. Поскольку робот не полагается на визуальный датчик, он способен регулировать и поддерживать захват в темноте так же, как и в хорошо освещенном месте.

Рука робота — это всего лишь рука, поэтому нам предстоит пройти долгий путь, прежде чем мы увидим роботов-гуманоидов, которые используют аналогичные методы, чтобы «чувствовать» то, что они держат. Однако как только мы приблизимся к этой точке, мы сможем увидеть более способных роботов-помощников, которые смогут захватывать, удерживать и регулировать положение объектов лучше, чем сегодняшние предшественники.