Ученые создали робота для игры в бадминтон с искусственным интеллектом.

Робот, созданный Юнтао Ма (Yuntao Ma) и его командой из ETH Zurich, получил название ANYmal и напоминал миниатюрную жирафу, играющую в бадминтон, держа ракетку в зубах. Это была четырехногая платформа, разработанная компанией ANYbotics, выделением из ETH Zurich, которая в основном создает роботов для нефтегазовой промышленности. "Это был промышленный робот", – сказал Ма. Робот имел упругие приводы в ногах, весил около 50 килограммов, имел ширину около полуметра и длину менее метра. На робота команда Ма установила манипулятор с несколькими степенями свободы, разработанный другим выделением из ETH Zurich – Duatic. Именно он должен был держать и размахивать ракеткой. Отслеживание волана и восприятие окружающей среды осуществлялись с помощью стереоскопической камеры. "Мы работали над интеграцией аппаратного обеспечения в течение пяти лет", – отметил Ма.

Вместе с аппаратным обеспечением команда работала и над "мозгом" робота. Современные роботы обычно используют оптимизацию управления на основе модели, трудоемкий и сложный подход, который опирается на математическую модель динамики робота и окружающей среды. "Однако в последние годы подход, основанный на алгоритмах обучения с подкреплением, стал более популярным", – рассказал Ма. "Вместо построения сложных моделей мы смоделировали робота в виртуальном мире и позволили ему самостоятельно научиться двигаться". В случае ANYmal этот виртуальный мир представлял собой корт для бадминтона, где его цифровая копия преследовала воланы ракеткой. Обучение было разделено на повторяющиеся блоки, каждый из которых требовал от робота предсказания траектории волана и шестикратного попадания по нему ракеткой. В процессе обучения, как и любой спортсмен, робот также узнал свои физические пределы и способы их преодоления.

Идея, лежащая в основе обучения алгоритмов управления, заключалась в развитии зрительно-двигательных навыков, аналогичных навыкам игроков в бадминтон. Робот должен был перемещаться по корту, предвидеть, куда может полететь волан, и позиционировать все свое тело, используя все доступные степени свободы, для удара, который принесет хороший результат. Поэтому баланс между восприятием и движением играл такую важную роль. Процедура обучения включала модель восприятия, основанную на реальных данных с камеры, которая научила робота удерживать волан в поле зрения, учитывая шум и возникающие ошибки отслеживания объекта.

После завершения обучения робот научился занимать позицию на корте. Он выяснил, что лучшая стратегия после успешного возврата – вернуться в центр и к задней линии, что делают и игроки-люди. Он даже разработал трюк, при котором вставал на задние лапы, чтобы лучше видеть приближающийся волан. Он также научился избегать падений и определять, какой риск был разумным, учитывая его ограниченную скорость. Робот не пытался выполнить невозможные удары, которые могли бы привести к серьезным повреждениям – он был целеустремленным, но не самоубийственным. Но когда он, наконец, сыграл против людей, оказалось, что ANYmal, как игрок в бадминтон, был, в лучшем случае, любителем. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Robotics.

Вы можете посмотреть видео о том, как четырехногий робот играет в бадминтон, на YouTube.