Робот с двумя руками, держащий чипсы. Изображение: Ицзюн Линь
Новая система Bi-Touch, разработанная учеными из Бристольский университет и базируется на Бристольская лаборатория робототехникипозволяет роботам выполнять ручные задачи, определяя, что делать, с помощью цифрового помощника.
Результаты, опубликованные в журнале IEEE Robotics and Automation Letters, показывают, как агент ИИ интерпретирует окружающую среду посредством тактильной и проприоцептивной обратной связи, а затем управляет поведением роботов, обеспечивая точное распознавание, мягкое взаимодействие и эффективное манипулирование объектами для выполнения роботизированных задач.
Эта разработка может произвести революцию в таких отраслях, как сбор фруктов, домашнее обслуживание и, в конечном итоге, воссоздать прикосновение в протезах.
Ведущий автор Ицзюн Линь с инженерного факультета объяснил: «С помощью нашей системы Bi-Touch мы можем легко обучить агентов искусственного интеллекта в виртуальном мире за пару часов выполнять бимануальные задачи, адаптированные к сенсорному управлению. И что еще более важно, мы можем напрямую применять этих агентов из виртуального мира в реальный мир без дальнейшего обучения.
«Тактильный бимануальный агент может решать задачи даже в условиях неожиданных возмущений и мягко манипулировать деликатными объектами».
Бимануальные манипуляции с тактильной обратной связью станут ключом к ловкости роботов на уровне человека. Однако эта тема менее изучена, чем настройки с одним плечом, отчасти из-за наличия подходящего оборудования, а также сложности разработки эффективных контроллеров для задач с относительно большим пространством действий между состояниями. Команда смогла разработать тактильную роботизированную систему с двумя руками, используя последние достижения в области искусственного интеллекта и роботизированного тактильного зондирования.
Исследователи создали виртуальный мир (симуляцию), который содержал две роботизированные руки, оснащенные тактильными датчиками. Затем они разработали функции вознаграждения и механизм обновления целей, которые могли бы побудить роботов-агентов научиться выполнять бимануальные задачи, а также разработали реальную тактильную роботизированную систему с двумя руками, к которой они могли бы напрямую применять агента.
Робот осваивает навыки двуручного управления с помощью глубокого обучения с подкреплением (Deep-RL), одного из самых передовых методов в области обучения роботов. Он предназначен для того, чтобы научить роботов что-то делать, позволяя им учиться методом проб и ошибок, подобно дрессировке собаки с помощью поощрений и наказаний.
Что касается роботизированных манипуляций, робот учится принимать решения, пытаясь выполнять различные действия для достижения поставленных задач, например, поднимать объекты, не роняя и не ломая их. Когда ему это удается, он получает награду, а когда терпит неудачу, он учится тому, чего не следует делать. Со временем он находит лучшие способы захватить вещи, используя эти награды и наказания. Агент ИИ слеп по зрению и полагается только на проприоцептивную обратную связь — способность тела ощущать движение, действие и местоположение, а также на тактильную обратную связь.
Им удалось успешно заставить робота с двумя руками безопасно поднимать такие хрупкие предметы, как чипсы Pringle.
Соавтор Профессор Натан Лепора добавил: «Наша система Bi-Touch демонстрирует многообещающий подход с доступным программным и аппаратным обеспечением для изучения двуручного поведения с помощью прикосновения в симуляции, который может быть непосредственно применен к реальному миру. Разработанная нами тактильная симуляция робота с двумя руками позволяет проводить дальнейшие исследования по более различным задачам, поскольку исходный код будет открытым, что идеально подходит для разработки других последующих задач».
Ицзюн заключил: «Наша система Bi-Touch позволяет тактильному двурукому роботу учиться на симуляции и мягко выполнять различные манипуляционные задачи в реальном мире.
«И теперь мы можем легко обучить агентов ИИ в виртуальном мире за пару часов выполнять бимануальные задачи, адаптированные к прикосновениям».
Бристольский университет – один из самых популярных и успешных университетов Великобритании.