Робототехніки зі Швейцарської вищої технічної школи Цюриха навчили робособаку на ім’я ANYmal стрімко переміщатись кортом, відстежувати рух волана, дотягуватись до нього ракеткою та успішно перекидати його через сітку.
Таким чином дослідники засвідчили, що чотириногих роботів зі штучним інтелектом можна використовувати як суперників у «складних і динамічних спортивних сценаріях».
Як робособака став бадмінтоністом
Собакоподібний робот ANYmal вагою 50 кілограмів та зростом пів метра, впевнено пересувається складною місцевістю на своїх чотирьох, долаючи перешкоди.
Раніше дослідники навчали таких роботів приносити предмети та відчиняти двері. Однак координація управління кінцівками та зорового сприйняття в динамічному середовищі досі залишалася складним завданням робототехніки.
«Спорт – гарна сфера для такого роду досліджень, оскільки можна поступово збільшувати змагальність або складність», – розповів виданню Live Science провідний автор роботи Юньтао Ма.
Його команда забезпечила робота-собаку динамічною рукою, що тримає бадмінтонну ракетку під кутом 45 градусів. Завдяки прикріпленій руці висота робота збільшилась до 1,6 метра.
Загалом на кінцівках спортсмена-початківця налічувалось 18 суглобів. Науковці розробили складну вбудовану систему, що управляє рухами ніг. Команда також додала стереокамеру з двома лінзами, що допомагали робособаці обробляти візуальну інформацію про наближення волана, а також визначати його напрямок.
А потім робот опановував навички гри в бадмінтон за допомогою навчання з підкріпленням. Завдяки цьому типу машинного навчання робот досліджував довкілля та методом спроб і помилок виявляв та відстежував волан, наближаючись до нього та замахуючись на нього ракеткою.
Науковці створили імітацію корту для бадмінтону, в центрі якого стояв віртуальний робот. Віртуальні волани подавалися з центру поля суперника, а робот мав відстежувати та оцінювати траєкторію їхнього польоту.
Етап тренувань
Потім дослідники розробили сувору програму тренувань, щоб навчити робособаку відбивати волани. Віртуальний тренер «нагороджував» ANYmal за правильний кут нахилу ракетки, швидкість замаху, точність удару, а також ефективне переміщення простором.
Унаслідок 50 мільйонів спроб дослідники створили нейромережу, що може контролювати рух усіх 18 суглобів під час реакції на волан.
Крок до справжньої гри
Після моделювання вчені випробували ANYmal у реальних умовах. Він відстежував яскраво-помаранчевий волан, що подавався іншою машиною. А дослідники тим часом контролювали швидкість, кути та точки приземлення волана.
Робособака мав швидко перетинати корт, щоб ударяти по волану так сильно, щоб той перелітав через сітку та опинявся в центрі.
Після інтенсивних тренувань робот міг відстежувати волани і точно відбивати їх зі швидкістю близько 12 метрів за секунду: це майже половина швидкості замаху середньостатистичного аматора. ANYmal також вправно коригував траєкторію свого руху залежно від відстані до волана.
Юньтао Ма здивувався, як скоординовано робот-собака рухав усіма 18 суглобами. Це особливо складне завдання, оскільки кожен суглоб навчається незалежно, але для виконання руху потрібна злагоджена робота всіх разом.
Команда також захоплено констатувала, що ANYmal повертався в центр майданчика після кожного удару, подібно до того, як це роблять люди-гравці.
Однак, на жаль, робособака не враховував руху суперника. Дослідники планують навчити цього ANYmal на наступному етапі.
Ма вважає, що це дослідження зрештою знайде застосування не лише у спорті. Воно може допомогти, наприклад, у розчищенні завалів під час ліквідації наслідків стихійного лиха, сказав учений. Адже ANYmal добре поєднує візуальне сприйняття ситуації з динамічними рухами.
Результати дослідження опублікував журнал Science Robotics.
