Цепкие киберлапы

Кибер-рука и ее «добыча». Фото: Seungsu Kim, Ashwini Shukla / LASA / EPFL

Швейцарские инженеры создали «киберруку», способную мгновенно ловить предметы на лету

Александр Телишев

12 мая, 2014 17:07

4 мин

Ученые из Федеральной политехнической школы в Лозанне создали сверхбыструю и очень ловкую кибернетическую «руку», способную ловить любые предметы на лету за сотые доли секунды. Инструкции по сборке аппарата и «космические» идеи по ее применению были опубликованы в статье в журнале IEEE Transactions on Robotics.

Многовековые мечты человечества о создании механических помощников, которые могли бы исполнять тяжелые и трудоемкие задачи вместо людей, были воплощены в жизнь лишь в конце 30-х годов прошлого века, когда американский инженер Гриффит Тейлор создал первого робота и опубликовал его чертежи в журнале «Меккано». Первые промышленные роботы-манипуляторы появились в конце 50-х годов, сегодня такие машины играют ключевую роль в сборке крупной техники и гаджетов. Конечно, с такими задачами может справиться и обычный человек. С другой стороны, роботы могут беспрепятственно работать при сверхнизких или сверхвысоких температурах, под водой или в космосе.

Сегодня в космосе присутствует две «конечности» — 18-метровый манипулятор Candarm2 на борту МКС и двухметровая «рука» марсохода Curiosity. Третья — европейский манипулятор ERA — готовится к отправке на главный форпост человечества в космосе. Эти аппараты стоимостью в десятки и сотни миллионов долларов умеют исполнять крайне сложные задачи, но при этом не могут сделать простейшую вещь, например поймать мяч. Это происходит потому, что определение траектории движения небольших объектов требует внушительных вычислительных ресурсов.

Од Биллар из Федеральной политехнической школы и ее коллеги смогли решить эту задачу нетривиальным способом. Они отказались от идеи создания алгоритма, способного быстро вычислять траекторию падающего предмета, и попытались научить робота ловить вещи примерно так же, как это умение осваивают дети — методом наблюдений, проб и ошибок. Для этого ученые подключили к роботу «глаза» — набор из нескольких веб-камер, позволяющий ему наблюдать за действиями экспериментаторов.

Информацию с камер обрабатывал специальный алгоритм на базе нейросети. В некоторых случаях Биллар и ее коллеги брали робота «за руку» и ловили предметы вместе с ним. В числе этих предметов были как относительно простые с точки зрения физики вещи — мячи или полные бутылки с водой, так и сложные объекты неправильной формы или со смещенным центром тяжести — молотки, теннисные ракетки и наполовину пустые сосуды.

Через несколько сотен сессий обучения «рука» выработала оптимальную схему поимки предметов и научилась это делать быстрее и точнее, чем люди. По словам швейцарских инженеров, их детище способно поймать летящую бутылку, ракетку или другой предмет за 0,05 секунды после их появления в пределах досягаемости. Это очень впечатляющий показатель, учитывая 1,5 метра длины «руки» и лишь три относительно простых сочленения внутри нее.

Лаборатория Биллар участвует в проекте Clean-mE, в рамках которого Федеральная политехническая школа и швейцарское космическое агентство S3 планируют запустить на орбиту аппарат CleanSpace One, который будет постепенно очищать околоземное пространство от космического мусора. Способность «киберруки» к самообучению сделает работу этого спутника возможной, так как траектории, по которым движутся обломки ракет, мешки с мусором со станции «Мир» и другие следы присутствия человечества в космосе, почти неизвестны.

Пока непонятно, насколько эффективным будет этот аппарат в деле очистки околоземного пространства. По современным оценкам, на орбите присутствует свыше 300 тысяч фрагментов космического мусора, крупные скопления которого встречаются на самых разных высотах от поверхности Земли. CleanSpace One вряд ли сможет часто менять свою орбиту, что позволит ему очистить лишь небольшую часть космоса вокруг Земли.

С другой стороны, подобные «руки», при условии достаточно низкой стоимости, можно будет устанавливать на МКС, орбитальные телескопы или многофункциональные спутники. Быстрота реакции и высокая точность «киберруки» поможет защитить их от повреждений при столкновении с фрагментами мусора.

Возможны и другие приложения этой методики обучения роботов. По словам ученых, этот же алгоритм можно использовать для создания машин, способных уклоняться от падающих предметов или летящих в них снарядов (в том числе и кулаков) во время движения или бега. Подобные навыки пригодятся роботам-спасателям или боевым машинам.

ТЕГИ

поддержать проект

Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе

Маленькая чашка кофе