Инженеры из Института интеллектуальных систем им. Макса Планка (Германия) робота-собаку Морти с искусственным аналогом центральной нервной системы и эластичными элементами в ногах. Робопес смог за час научиться ходить и показал ученым, как процесс обучения проходит у новорожденных животных.
Разрабатывая механическую собаку, исследователи скопировали двигательный аппарат животных, чтобы добиться более высокой производительности и меньших затрат энергии. В природе это достигается за счет податливости мышц и сухожилий конечностей. У робопса их заменили пружины в коленях, бедрах и стопах, которые обеспечили эластичность.
Неясным для ученых оставался биологический механизм самокоррекции, который помогает детенышам быстро осваивают ходьбу. С помощью робота Морти удалось его смоделировать. Он управлялся ЦПГ — центральным генератором замкнутого цикла, вдохновленным центральной нервной системой.
Рефлекторные механизмы с помощью датчиков на ногах давали роботу обратную связь: правильно ли он поставил ногу, коснулся земли, разъехался, споткнулся или упал. Также отслеживался общий баланс тела и плавность движений.
«Когда животное рождается, оно имеет все мышцы и сухожилия, необходимые для ходьбы, но не знает, как управлять своими ногами и как правильно ходить. Пока они не могут сами убегать от хищников, они полагаются на те же рефлексы, которые предотвращают их падение».
Компьютер выдает сигналы, управляющие моторами ног, и алгоритм обучения изменяет поведение при ходьбе до тех пор, пока робот не будет ходить хорошо, объясняют ученые.
По словам авторов, это довольно простая программа, сообщающая об ошибках и позволяющая их корректировать в режиме реального времени. Алгоритм, например, исправлял постановку ног во время запинок.
Изначально механическая собака Морти, имея четыре ноги, не умела с ними обращаться. Робопес, как новорожденный щенок, делал первые неуверенные движения, скользил и падал, когда его поместили на тренировочную беговую дорожку. Морти сначала научился оставаться в вертикальном положении, затем перестал падать, а уже через час обрел уверенную походку.
Авторы отмечают, что смогут использовать дизайн робопса и систему его управления на основе эластичных механизмов для разработки новых энергоэффективных роботов.
