Ученые наделили роботов «человеческими» ощущениями (видео)
Прогулка по лесу, простая и легко выполнимая для нас, превращается в сложнейшую задачу для машин, которым не хватает для этого полноты восприятия окружающей среды. Роботы при движении получают информацию от камер и лидаров, но они зачастую оказываются бессильны в условиях непредсказуемого и хаотичного природного ландшафта, где каждый следующий шаг может быть неустойчивым, а обзор нередко крайне ограничен. Однако исследователи из Университета Дьюка предложили новое решение, способное приблизить роботов к человеческому уровню восприятия.
Новая система под названием WildFusion, разработанная в лаборатории профессора Боюаня Чэня, представляет собой инновационную платформу, которая сочетает визуальные данные, вибрации и тактильную информацию для максимально полного и надежного восприятия роботом окружающей среды. Эта разработка стала важным шагом в эволюции мобильных роботов, которые с ее помощью смогут уверенно перемещаться в условиях дикой природы, зон стихийных бедствий или сложных ландшафтов.
WildFusion базируется на четырехногом роботе, оснащенном камерами, лидаром, инерциальными датчиками, контактными микрофонами и тактильными сенсорами. Камеры и лидары собирают привычную визуальную информацию об окружающем пространстве, микрофоны фиксируют уникальные вибрации каждого шага, различая, например, хруст сухих листьев и вязкость мокрой земли. Тактильные сенсоры регистрируют давление на каждую конечность, определяя устойчивость опоры, а инерциальные датчики помогают оценить, как сильно робот раскачивается или наклоняется при движении по неровной поверхности.
Собранные данные проходят через систему кодирования и объединяются в единую сложную модель среды, которая основана на технологии глубокого обучения. В отличие от традиционных подходов, которые представляют окружающее пространство как набор отдельных точек, WildFusion воспринимает его как единую картину, причем даже если информации не хватает, он может «домыслить» картину — так же, как это делает человек. По словам Чэня, это сравнимо с решением пазла, у которого не хватает деталей, но человек способен интуитивно представить целое изображение. Точно так же и робот, опираясь на многообразие сенсорных сигналов, способен выбирать безопасные маршруты, даже когда визуальные ориентиры исчезают или становятся неоднозначными.
Полевые испытания WildFusion в природном парке Эно-Ривер в Северной Каролине подтвердили эффективность системы. Робот уверенно перемещался по лесным тропам, каменистым участкам и травяным склонам, демонстрируя значительно более точное предсказание проходимости и уверенные маневры по пересеченной местности.
В будущем команда планирует дополнить систему дополнительными сенсорами, такими как тепловизоры и датчики влажности, чтобы еще больше расширить возможности адаптации робота к разнообразным условиям. Благодаря модульной архитектуре, WildFusion может пригодиться не только для передвижения роботов по лесу, но и в миссиях по ликвидации последствий катастроф, инспекции отдаленной инфраструктуры и автономных исследованиях. Как подчеркнул Чэнь, одним из главных вызовов для современной робототехники остается создание систем, которые работают не только в лабораторных условиях, но и в реальном, часто хаотичном мире. WildFusion стал уверенным шагом в сторону таких решений.
