Представьте, что один и тот же навык — например, аккуратно передвинуть блок с конвейера на стол — может освоить и промышленный манипулятор, и двуногий гуманоид, причём без единой строчки нового кода. Именно это стало возможным благодаря новой системе «кинематического интеллекта», которую разработали в Лаборатории алгоритмов обучения и систем (LASA) Швейцарской высшей технической школы Лозанны (EPFL).
Раньше для каждого типа робота приходилось писать отдельную программу. Теперь достаточно показать человеку один раз, как выполнять задачу, и разные машины сами «поймут», как это сделать с учётом своих механических особенностей.
Кинематический интеллект
Технология основана на уже известном подходе Learning-from-Demonstration (LfD) — обучении по демонстрации. Но учёные добавили принципиально новый слой — кинематический интеллект. Система математически «сканирует» движение человека, переводит его в универсальную стратегию, а затем адаптирует под конкретные ограничения каждого робота: диапазон движения суставов, центр тяжести, баланс и другие физические особенности.
«Каждый робот выполняет разные этапы задачи, — объясняет соавтор исследования Стхитпрагья Гупта (Sthithpragya Gupta). — И система работает успешно, даже если распределение шагов меняется. Каждый робот интерпретирует одно и то же умение по-своему, но всегда в безопасных и выполнимых пределах».
Руководитель лаборатории Од Бийяр (Aude Billard) подчёркивает: «Эта работа решает давнюю проблему робототехники — как передавать освоенный навык роботам с разной механической структурой, гарантируя при этом безопасное и предсказуемое поведение».
Практические испытания
В экспериментах приняли участие три совершенно разных коммерческих робота. После нескольких (а иногда и одной) демонстраций человека они успешно решали одну и ту же задачу: толкали деревянные блоки с конвейера на рабочее место, перемещали их на столы и аккуратно бросали в приёмники. Всё происходило надёжно и безопасно.
Система использует глобально устойчивую динамическую модель, которая не позволяет роботу «выпасть» за пределы своих возможностей даже при неожиданных изменениях.
Для промышленности и исследователей новый подход означает огромную экономию времени и денег. Вместо того чтобы нанимать команду программистов для каждого нового робота, достаточно один раз показать действие. В перспективе человек сможет просто описать желаемое поведение словами, а робот сам разберётся, как его реализовать.
«Наша цель — убрать необходимость в технической экспертизе, при этом сохраняя безопасность и надёжность, — говорит соавтор Дургеш Харибхау Салункхе (Durgesh Haribhau Salunkhe). — Пользователь приносит идею и желаемое поведение, а робот берёт остальное на себя».
Исследование опубликовано в журнале Science Robotics.
