Robôs usando pernas como braços para escalar e apertar botões

Nos acostumamos a pensar em robôs quadrúpedes como versões robóticas de cachorros. E, para ser justo, está bem ali na palavra “quadrúpede”. Mas, se conseguirmos superar o latim, não há absolutamente nenhuma razão para que os robôs quadrúpedes tenham que se restringir a usar todos os quatro membros como pernas o tempo todo. E, de fato, a maioria dos outros quadrúpedes são versáteis assim: animais de quatro patas frequentemente usam seus membros dianteiros para interagir com o mundo ao seu redor para fins não locomotores.

Roboticistas da CMU e da UC Berkeley estão treinando cães robôs para usar suas pernas para manipulação, não apenas locomoção, demonstrando habilidades que incluem escalar paredes, apertar botões e até chutar uma bola de futebol.

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Treinar um robô para fazer locomoção e manipulação ao mesmo tempo com os mesmos membros pode ser complicado usando técnicas de aprendizado por reforço, porque você pode ficar preso em mínimos locais ao tentar otimizar habilidades que são muito diferentes e (eu acho) às vezes em oposição um ao outro. Assim, os pesquisadores dividiram o treinamento em políticas separadas de manipulação e locomoção e treinaram cada uma em simulação, embora isso significasse uma etapa extra para unir essas habilidades separadas no mundo real para realizar tarefas úteis.

A execução bem-sucedida de uma tarefa combinada de locomoção e manipulação requer uma demonstração especializada de alta qualidade. O robô se lembra de quais comandos o humano deu durante a demonstração e, em seguida, cria uma árvore de comportamento que pode seguir, dividindo as tarefas em várias subtarefas conectadas de locomoção e manipulação que podem ser executadas em ordem. Isso também adiciona robustez ao sistema, porque se o robô falhar em alguma subtarefa, ele pode “rebobinar” seu caminho de volta pela árvore de comportamento até voltar a um ponto de sucesso e, em seguida, recomeçar a partir daí.

Este robô em particular (um Unitree Go1 com um Intel RealSense para percepção) consegue se equilibrar contra uma parede para pressionar um botão de acesso para cadeira de rodas com quase um metro de altura e sair pela porta aberta, o que é bastante impressionante. De forma mais ampla, este é um passo útil para ajudar robôs não humanóides a operar em ambientes otimizados para humanos, o que pode ser mais importante do que parece. Certamente é possível modificar nossos ambientes para serem mais amigáveis ​​aos robôs, e vemos isso em lugares como hospitais (e alguns hotéis) onde os robôs são capazes de controlar elevadores diretamente. Isso torna muito mais fácil para os robôs se locomoverem, mas é chato o suficiente ter que fazer isso em alguns casos, é mais prático (se não necessariamente mais simples) apenas construir um robô que aperta botões. Talvez haja um argumento a ser feito de que o melhor meio-termo aqui é apenas construir uma infraestrutura amplamente acessível em primeiro lugar, certificando-se de que nem os robôs nem os humanos devam depender de uma técnica de manipulação específica para operar qualquer coisa. Mas até que isso aconteça, habilidades como essas serão essenciais para robôs com pernas úteis.

Pernas como manipulador: empurrando a agilidade quadrúpede além da locomoçãode Xuxin Cheng, Ashish Kumar e Deepak Pathak da Carnegie Mellon University e UC Berkeley, será apresentado no próximo mês no ICRA 2023 em Londres.