Разработка двуногих роботов — крайне непростая задача. Они дорогие, сложные, хрупкие и постоянно падают. Но если нужна машина, которая сможет выполнять все то, что делает человек, то лучше всего оснастить ее двумя нижними конечностями и научить выполнять сложные движения — например, пониматься и спускаться по ступеням, в том числе оступаясь на них. Американские инженеры нашли рискованный, но действенный метод решения этой задачи.

Ступени всегда были большой проблемой для роботов любых видов — двуногих, четвероногих, на гусеницах и так далее. И обычно, если такая машина осваивает перемещение по лестнице, это значит, что она использует массу сенсоров и много вычислительных мощностей. Команда инженеров из Университета штата Орегон и Agility Robotics решила совсем отказаться от датчиков — и это сработало на удивление хорошо.

Изобретатели описали свой подход в статье для конференции по робототехнике, рассказывает Spectrum.

Робот Casssie слеп, то есть не получает информации о ступенях, по которым поднимается и спускается. Он получает только проприоцептивную обратную связь — знает только то, что его конечности расположены определенным образом по отношению к остальному телу и касаются какой-то поверхности. Страхующий трос ни коим образом не поддерживает робота, только предотвращает падение дорогого оборудования.

Как видно на видео, Кэсси движется крайне неуклюже: бьется о перила, спотыкается, соскальзывает со ступеней, ставит ногу не туда и иногда возвращается. Но каким-то образом ему удается не только не упасть, но и добраться до цели назначения. В этом и заключается уникальность подхода — вместо того чтобы разрабатывать идеальную систему преодоления лестниц с качественными сенсорами и серьезной обработкой данных, эта технология позволяет добиться результата быстрее, пусть и не так элегантно.

Секрет мастерства Кэсси в методе обучения с подкреплением. Сначала тренировки проходили в смоделированной среде типичного городского здания, а затем полученные знания пришлось закрепить в реальных условиях, в которых присутствовали помехи, которые трудно точно смоделировать.

Как это часто бывает с машинным обучением, разработчики не знают доподлинно, почему один подход оказывается удачным, а другой — нет. Например, Кэсси лучше справляется с подъемом по ступеням, если движется быстрее. Когда он ставит ногу медленно и аккуратно, то часто рискует упасть (ведь он слепой), но на средней скорости это не так страшно, потому что импульс движения вперед оказывается сильнее, чем силы, толкающего его назад.

«Эта работа демонстрирует удивительные способности слепого движения и оставляет открытым вопрос, где находится их граница», — говорится в конце статьи.

Другая разработка Agility Robotics — робот Digit. Он тоже двуногий и предназначается для доставки посылок от машины до двери дома. Во время поездки робот в сложенном виде будет лежать в салоне, а затем пройдет по садовой дорожке, куда беспилотному фургону въезд запрещен. Заказчик системы — компания Ford — планировала запустить уже в этом году.