Роботов обучают технике из дзюдо, позволяющей им падать с минимальным ущербом
Финал соревнования DARPA Robotics Challenge показал, что одной из самых больших неприятностей, которые могут приключиться с современными гуманоидными роботами, является неконтролируемое падение. В большинстве случаев роботы падали, сильно ударяясь об поверхность своей головой и верхней частью туловища, что очень часто приводило к получению ими серьезных повреждений. С человеком такая ситуация происходит тогда, когда он абсолютно не готов к падению, а роботы, не имеющие специализированных алгоритмов, не готовы к падению все 100 процентов времени. Это положение пытаются исправить специалисты из Технологического университета Джорджии, которые уже реализовали в виде программных алгоритмов некоторые техники из борьбы дзюдо. И роботы, снабженные поддержкой этих алгоритмов, совершают падение наиболее безопасным для них способом, что позволяет им снова подняться на ноги и продолжить выполнение своей задачи.
Благополучное падение происходит тогда, когда вы полностью или частично контролируете этот процесс при помощи движений своего тела. Во время падения потенциальная энергия, которой обладает тело человека, преобразовывается в кинетическую энергию движения, которой необходимо куда-то деться в момент, когда тело сталкивается с поверхностью. Если первой точкой контакта является голова или, хуже того, лицо, вся кинетическая энергия оказывает воздействие, которое выражается в силе удара. Но если вам удается во время падения коснуться поверхности сразу несколькими частями тела и сделать это в определенной последовательности, то энергия падения рассеивается по большой площади. Идеальным падением считается то, во время которого воздействие в каждой точке контакта тела с поверхностью не имеет такой силы, чтобы причинить человеку боль.
"Созданный нами алгоритм способен обнаружить начало процесса падения робота и рассчитать такую траекторию движений его конечностей, которая приведет к определенной последовательности контакта частей робота с поверхностью, что позволит свести ущерб к минимально возможному" - пишут исследователи, - "Алгоритм реагирует на широкий ряд внешних воздействий, отклонений и возмущений. И он каждый раз рассчитывает такую последовательность контакта частей тела робота с поверхностью, которая рассеивает начальный импульс падения с максимальной эффективностью".
Во время испытаний было установлено, что использование дзюдо-алгоритма позволяет уменьшить энергию воздействия на верхнюю часть корпуса и голову робота, там, где в большинстве случаев находятся самые важные системы, на 30 - 90 процентов. Однако, на нынешнем уровне реализации алгоритму требуется от 1 до 10 секунд на определение последовательности действий робота во время падения. Естественно, с такими показателями не идет никакой речи о возможности практического использования алгоритма, где требуется быстрое принятие решений в режиме реального времени. Алгоритм пока еще способен работать только с "плоскими" вариантами падения, строго вперед и назад, а для его работы при боковом падении потребуются расчеты намного более сложной математической модели.
Тем не менее, все вышеописанные проблемы алгоритма падения робота не являются неразрешимыми задачами, вполне вероятно, что разработчикам роботов, для придания устойчивости их детищам и наделения их способностью безопасных падений потребуется лишь установить им более мощные компьютеры систем управления, способные быстро справляться с решением сложных задач по пространственному моделированию.
