Немецкие инженеры научили человекоподобного робота LOLA помогать себе руками для стабильной ходьбы по сложному рельефу — например, упираться руками в дверной проем или придерживаться за стены. Видео с испытаниями опубликовано на YouTube-канале Мюнхенского технического университета, подробности о разработке авторы рассказали в интервью IEEE Spectrum.

Практически все двуногие человекоподобные роботы во время ходьбы используют для активной стабилизации лишь ноги. Применяя динамическую или квазистатическую походку, они принимают высокоуровневую команду на движение в заданную точку и рассчитывают низкоуровневые команды для моторов, которые позволят реализовать это движение. У многих двуногих роботов также есть подвижные руки, но, как правило, они либо не используют их во время стабилизации, либо используют лишь для смещения центра масс. Люди же во время движений используют многоточечную контактную стабилизацию и поддерживают себя любыми доступными частями тела.

Инженеры из Мюнхенского технического университета, разработавшие человекоподобного робота LOLA и уже более десяти лет использующие его в качестве платформы для отработки алгоритмов, показали новую способность, нетипичную для таких роботов: использование рук для активной контактной стабилизации. Робот имеет классическую конструкцию с руками, ногами и головой. У него есть 26 активных суставов, приводимых в движение электромоторами. В голове у робота установлена пара камер глубины, позволяющая ему составлять объемную карту окружающего пространства.

Робот LOLA и его кинематическая схема / Chair of Applied Mechanics, TUM Department of Mechanical Engineering, Technical University of Munich

Новый алгоритм использует проактивный, а не реактивный подход в многоточечной контактной стабилизации — то есть робот заранее просчитывает движения руками и точки контакта рук с окружающими объектами. Низкоуровневая часть алгоритма стабилизации способна учитывать различные внешние возмущения или ошибки локализации, но не способна в реальном времени инициировать поддерживающее движение рукой, которое не было запланировано заранее. Кроме того, в текущем виде робот использует заранее определенные инженерами точки опоры для ног и рук.

Тем не менее уже в текущей реализации LOLA может составлять карту окружающего пространства и размечать на нем зоны, соответствующие полу, стенам и отдельным объектам. В будущем разработчики также планируют научить робота учитывать другие свойства поверхностей, важные для использования их в качестве опоры: шероховатость, мягкость и другие.

Разработчики показали текущий уровень работы алгоритмов стабилизации и многоточечной контактной стабилизации на видео. В ролике можно увидеть разные сценарии, в одном из которых робот потерял равновесие в ногах из-за съехавшей вбок пластины под ногой, но смог удержаться в вертикальном положении именно благодаря поддержке руками.