Фахівці з Інституту робототехніки та штучного інтелекту (RAI) представили вражаюче досягнення — двоколісного робота Ultra Mobility Vehicle (UMV). Ця розробка демонструє не тільки швидкість, але й виняткову здатність до балансування, маневреності та виконання складних акробатичних елементів, включно з перестрибуванням перешкод та стійкою на одному колесі.
Інноваційний підхід до мобільності роботів
Двоколісний апарат успішно долає динамічні маневри, демонструючи навички, порівнянні з досвідченими велосипедистами-екстремалами. Бен Боксер та Сурья Сінгх, співавтори проєкту, наголошують, що ключовим викликом у сфері робототехніки завжди було знаходження оптимального балансу між швидкістю пересування роботизованих платформ та їхньою здатністю ефективно долати різноманітні типи ландшафтів.
Пошук балансу між колесами та ніжками
«Колеса гарантують високу ефективність пересування, тоді як ніжки дають змогу долати сходи, бордюри та складну місцевість. У результаті постає вибір: наскільки складним, дорогим та енергоємним має бути робот, і водночас, наскільки він буде здатним долати непередбачувані перешкоди під час руху. Ми постійно поверталися до прикладу велосипедистів-тріалістів та гірських велосипедистів, які щодня долають цей компроміс», — коментують розробники.
Натхненням для команди стали трюки професійних велосипедистів, зокрема їхня здатність швидко переміщатися різними поверхнями, долати перешкоди стрибками та утримувати рівновагу на одному колесі. Це спонукало розробників створити двоколісного робота на базі велосипедної конструкції, здатного відтворювати подібні маневри.
Машинне навчання та контроль маси
«Ми поставили собі питання: що, якби взяти такий самий формфактор і наділити його здатністю динамічно змінювати положення власної маси — подібно до того, як велосипедист зміщує своє тіло — використовуючи компактний шарнірний механізм і сучасне управління на основі машинного навчання? Нашою головною метою було показати, що для досягнення спортивних рухів робота не потрібна велика кількість ступенів свободи. Ми прагнули продемонструвати, що робот на велосипедній основі, який має лише п’ять керованих ступенів свободи, може рухатися з високою швидкістю, динамічно зберігати рівновагу та перестрибувати перешкоди, вищі за самого робота», — пояснює Бен Боксер.
Сурья Сінгх деталізує, що ключовою інновацією є просторово-механізована система з’єднання між масивним центральним блоком та рульовою рамою. Переважна частина маси робота зосереджена саме у головному блоці, який містить акумулятори, обчислювальні модулі та виконавчі механізми.
Ці механізми дають змогу роботові точно розподіляти свою вагу, присідати, а потім здійснювати стрибки або бічні зміщення для підтримки стабільності. Команда застосувала методи навчання з підкріпленням (reinforcement learning), причому весь процес навчання відбувався у віртуальній симуляції, а потім результати переносилися на реальну роботизовану платформу.
Автономне прийняття рішень
«Це надзвичайно важливо, оскільки багато з цих дій, як-от „поворот із вилянням“ (whip turn), коли робот розвертається на місці, швидко зміщуючи переднє колесо вбік, не були запрограмовані явно. Ці маневри виникли як рішення, знайдені алгоритмом навчання самостійно», — підкреслює Боксер.
Такий підхід дозволяє роботу автономно визначати найоптимальнішу послідовність дій для успішного виконання маневрів. Дослідники планують надалі вдосконалювати платформу та демонструвати її можливості у найрізноманітніших сферах застосування.
Думка UA Новини: Розробка UMV значно розширює потенціал автономних транспортних засобів, виходячи за межі простого переміщення. Ці досягнення можуть кардинально змінити логістику, військову справу та навіть персонального транспорту майбутнього, пропонуючи рішення для складних міських умов.
Подробиці можна знайти на сайті: itc.ua