Один навык человека адаптируется к разным конструкциям роботов

Сегодня, когда на производстве приходит время обновить парк роботов, компании фактически начинают все с нуля. Мало того, что приходится менять железо, — нужно заново прописывать все рабочие сценарии. Даже если два робота созданы для похожих операций, из-за разных сочленений или ограничений по движению программа, написанная для одной модели, совершенно бесполезна для другой. Если бы навыки можно было переносить с машины на машину, это сделало бы системы гораздо более устойчивыми и выгодными с экономической точки зрения.

Эту задачу взялись решить исследователи из Лаборатории алгоритмов обучения и систем (LASA) при Школе инженерии EPFL. Они предложили новый метод управления роботами под названием «Кинематический интеллект». Суть в том, что сначала человек показывает, что нужно сделать, а система переводит это в общую математическую стратегию движения. Затем эта стратегия подстраивается под конструктивные особенности каждой конкретной машины. Работа вышла в журнале Science Robotics.

Руководитель лаборатории Ода Биллард поясняет:

Наша работа направлена на давнюю проблему робототехники: как передать изученное движение другому роботу с иным механическим устройством, но при этом гарантировать, что движения будут безопасными и предсказуемыми. Такой подход может серьезно сократить время и снизить требования к квалификации персонала при внедрении роботов в реальных условиях.

Чтобы создать этот механизм, исследователи сделали следующее. Сначала они записали с помощью систем захвата движений, как человек выполняет типовые задачи с предметами: кладет, толкает или бросает их. Затем эти записи превратили в универсальные алгоритмы перемещения. Параллельно они разработали подробную классификацию физических ограничений для разных конструкций роботов. В нее вошли данные о том, насколько сильно могут сгибаться сочленения, и какие положения опасны, потому что нарушают устойчивость. Полученная классификация позволяет системе автоматически подгонять общую стратегию под каждое конкретное тело робота — так, чтобы движения всегда оставались в безопасных пределах.

Простая команда человека — и навык безопасно переходит между платформами

В одном из экспериментов, который моделировал сборочную линию, человек сначала показал задачу. Он толкал деревянный брусок с конвейерной ленты на верстак, затем ставил его на стол и в конце бросал в корзину. Благодаря новой системе три совершенно разных промышленных робота смогли безошибочно повторить всю эту последовательность.

Один из аспирантов лаборатории, Ститпрагья Гупта, отметил, что каждому роботу достались разные этапы одной задачи, и при этом все работало безупречно, даже когда распределение шагов между машинами меняли. Каждый робот интерпретирует один и тот же навык по-своему, но всегда остается в границах безопасного и выполнимого.

В планах у ученых — расширить свою разработку на области, где роботы работают вместе с людьми или где управление происходит через голосовые команды на естественном языке. Представьте: вы отдаете роботу простое указание голосом, и ему не нужен программист, чтобы понять, что делать. Это особенно актуально в свете быстрого развития робототехнических платформ, когда сегодняшние модели стремительно устаревают и сменяются новыми. Если навыки будут легко переходить от одной версии к другой, такие системы станут действительно практичными и массовыми.

Ученый из LASA Дургеш Харибхау Салункхе резюмирует:

Мы хотим убрать необходимость в технических знаниях, но при этом сохранить надежность и безопасность. Человек приносит идею и показывает желаемое поведение, а робот уже сам отвечает за всю остальную механику.