Disney ensina um robô a cair graciosamente e fazer um pouso suave

Robôs bípedes (bípedes) são máquinas sofisticadas, mas não são os mais graciosos quando as coisas dão errado. Um simples empurrão, uma queda ou um obstáculo podem fazê-los cair no chão, muitas vezes resultando em danos dispendiosos a componentes sensíveis, como câmeras.

Para resolver este problema, investigadores da Disney Research em Zurique, na Suíça, desenvolveram um novo sistema que garante que, quando a gravidade derruba um robô, este cai de forma suave e graciosa.

As técnicas existentes para proteger robôs quando eles tombam não oferecem controle nem minimizam efetivamente o impacto. Os atuadores podem congelar, fazendo com que o robô enrijeça e bata com força no chão, ou podem ficar moles, fazendo com que o robô caia caoticamente. Outros métodos dependem de movimentos de queda pré-programados, mas estes só funcionam para movimentos lentos ou quedas simples.

A solução de IA

Em artigo publicado no arXiv servidor de pré-impressão, os pesquisadores descrevem como usaram o aprendizado por reforço para treinar robôs para cair suavemente e com segurança. Eles executaram milhares de robôs virtuais dentro de um simulador de computador e os fizeram cair de todos os ângulos e posições concebíveis.

Para cada tentativa de queda, os robôs virtuais receberam uma recompensa por minimizar o impacto da colisão e por conseguir uma aterrissagem controlada em uma pose alvo a partir de um conjunto de poses possíveis. O feedback constante garantiu que os robôs aprendessem uma estratégia geral para executar uma queda suave, independentemente de como a queda começasse.

O resultado foi um conjunto de regras (ou políticas) que foi transferido para um robô bípede real para testes. A equipe selecionou 10 poses finais graciosas projetadas por artistas e, em seguida, empurrou ou tropeçou no robô com uma vara para fazê-lo cair de ângulos aleatórios. Após repetidas quedas, o robô não apresentou danos visíveis e permaneceu totalmente funcional. Ele também executou consistentemente movimentos de queda controlados, terminando nas poses pretendidas pelo artista.

“Nosso método permite um comportamento de queda suave que protege a parte mais sensível do robô, independentemente da direção da queda”, escreveram os pesquisadores em seu artigo. “Esta é a primeira abordagem geral que demonstra a queda de um robô bípede controlada pelo usuário no mundo real.”

Próximas etapas

A equipa da Disney pretende agora aproveitar este avanço abordando vários desafios, incluindo testar a sua estratégia de IA em diferentes tipos de robôs, como máquinas de quatro patas, para determinar se é universal.

Eles também querem desenvolver uma maneira de um robô prever uma queda, já que o sistema atual só assume o controle após o início da queda. Além disso, os pesquisadores gostariam de projetar uma maneira de um robô se levantar graciosamente após atingir o solo.

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