Двуногий робот Cassie научился проходить под низкими препятствиями

Американские инженеры научили двуногого робота Cassie обнаруживать низкие препятствия и нагибаться, чтобы пройти под ними. Статья опубликована на arXiv.org.

Ходячие роботы постепенно выходят из лабораторий на рынок, но пока их аппаратная часть готова к ходьбе в сложной среде намного лучше программной. Как правило, они умеют преодолевать небольшие препятствия на уровне ног, но неспособны учитывать препятствия, ограничивающие движения не снизу, а сверху. Летом группа инженеров из Калифорнийского университета в Беркли под руководством Кушиля Срината (Koushil Sreenath) представила планировщик движений для четвероногих роботов, позволяющий им самостоятельно оценивать объекты перед собой и перепрыгивать, если их высота не слишком большая, причем с учетом ограничений сверху.

В новой работе они решили немного иную задачу и на принципиально другой платформе: проход под препятствиями с помощью двуногого робота Cassie. Поскольку он использует динамическую походку, эта задача сложнее, чем на изначально устойчивых четвероногих роботах. Инженеры описали робота в качестве подпружиненного обратного маятника. Такой тип модели уже использовался в других роботах, например, Salto, но авторы новой работы добавили в модель переменную высоту маятника.

В верхней части робота установлена камера глубины, с помощью которой он размечает пространство перед собой на воксели — трехмерный аналог пикселей. На основе трехмерной карты препятствий робот строит и двумерную, составленную из пикселей размером 0,5 метра. В зависимости от заполненности вокселей, карта размечается на свободные и занятые участки, а также те, в которых есть преодолимое препятствие. Такое препятствие должно располагаться на высоте от 0,7 до 1 метра — это минимальная и максимальная высота робота.

Во время движения робот управляется тремя планировщиками. Глобальный получает от человека конечную точку, в которую нужно прийти, и строит упрощенный маршрут по 2D-карте. Локальный получает от глобального промежуточные точки и строит траекторию. А реативный планировщик отвечает за саму ходьбу, рассматривая только ближайшие 30 сантиметров пути и выдавая контроллеру ходьбы параметры, такие как скорость и высота.

Авторы показали ролик с несколькими тестами. Пока робот ходит во много раз медленнее, чем он технически способен, однако он действительно научился оценивать препятствия на пути и адаптировать свою высоту к ним.

Максимальные возможности Cassie недавно показали его создатели из компании Agility Robotics. Во время испытаний он смог пройти 5 километров за 44 минуты, ни разу не упав и достигнув на одном из кругов скорости 2,15 метра в секунду.