Boston Dynamics даде на своя хуманоиден робот Atlas необичайна актуализация: двойка колела, заменящи неговите стъпала. Експерименталната конфигурация позволява на инженерите да тестват как хуманоидът се справя с продължително високоскоростно движение и тежки товари. Тя също така осигурява взискателна среда за тестване на двигателите на робота и базираните на машинно обучение системи за управление.

Колесният Atlas не е планиран търговски продукт. Boston Dynamics го разработи като изследователска платформа за проучване на това колко точно обучените чрез симулация контролери могат да управляват реален хардуер. Проектът също така изследва какво се случва, когато инженерите тласнат задвижващите механизми на робота близо до техните физически граници.

Проста хардуерна конверсия

Инженерството зад модификацията беше изненадващо просто. Boston Dynamics прикрепи стандартни колела за електрически тротинетки към Atlas с помощта на персонализиран адаптер. Адаптерът се свързва директно към съществуващите задвижващи механизми на глезените на робота.

Още по темата:
Мащабна инвестиция: Какво стои зад бъдещето на легендарния робот Atlas

Не бяха необходими други големи хардуерни промени. Инженерите също така избегнаха изграждането на софтуерния модел на робота от нулата. Те просто замениха симулираните стъпала с колела, способни на непрекъснато въртене.

Тази простота отразява модулния хардуерен дизайн на Atlas. Boston Dynamics разработи хуманоида с оглед на производствената скалируемост и по-лесната поддръжка. Същите дизайнерски принципи направиха тази експериментална конверсия сравнително евтина и лесна за изпълнение.

Колелата предложиха още едно предимство по време на тестовете. Те принудиха двигателите да доставят значителен въртящ момент, докато поддържат високи скорости на въртене. Всяко ускорение, завой и спиране поставяше продължителни изисквания към задвижващите механизми.

Обучение на Atlas да се търкаля

Експериментът също така даде възможност на инженерите да проучат обучението с подкрепление (RL). Техниката обучава робот чрез многократни симулации, позволявайки на неговата система за управление да открива ефективни движения.

Въпреки това, пренасянето на тези научени поведения върху физически хардуер представлява значително инженерно предизвикателство. Симулиран двигател може да се държи различно от своя аналог в реалния свят. Това разминаване може да произведе движения, които работят виртуално, но се провалят при действителния робот.

Boston Dynamics реши проблема чрез усъвършенстване на своите симулирани модели на двигатели. Инженерите проведоха физически експерименти за измерване на поведението на задвижващите механизми. След това те коригираха параметрите на симулацията, за да отразят действителната производителност на хардуера.

Екипът модифицира и съществуващите фреймуъркове за обучение с подкрепление. Промените в командите за обучение, функциите за възнаграждение и контрола на позата помогнаха на Atlas да развие гладки търкалящи се движения.

Още по темата:
Няма да повярвате какво може Atlas: Трикът, който сащ подготвиха за робота

Резултатите демонстрираха защо прецизните симулации на двигателите са от значение. Контролер, обучен спрямо реалистично хардуерно поведение, има по-добър шанс да работи надеждно извън симулацията.

Колелата отключват нови движения

Някои от движенията на Atlas черпеха вдъхновение от записи на улавяне на човешкото движение (motion-capture). Инженерите избраха примери със значително плъзгане на краката, за да проучат как колелата могат да възпроизведат подобни движения.

Страничните бързи придвижвания предложиха интересен пример. Вместо да влачи стъпалата си по земята, Atlas се научи да управлява колелата си и да се търкаля настрани.

Роботът извърши и 360-градусов скок с помощта на контролер за проследяване на траекторията. Системата последва записаните данни за човешкото движение и завърши маневрата от първия си опит.

Неговият подход се различава от конфигурацията на Atlas, базирана на стъпала. Преди да скочи, роботът завърта долната част на тялото си в позиция, за да се подготви за излитане. Поведението показа как обучението с подкрепление може да открие нови начини за използване на наличното сцепление.

От Boston Dynamics казват, че констатациите ще повлияят на развитието на стандартната конфигурация на Atlas. Инженерите искат да комбинират точни модели на задвижващите механизми с обучение на цялото тяло, за да подобрят надеждността и да разширят възможностите на хуманоида.

Експериментът с колела в крайна сметка предостави нещо повече от развлекателна демонстрация. Той предложи на инженерите взискателна тестова среда за разбиране на това как двигателите и научените контролери се държат заедно при екстремни условия.