Disney bringt Robotern bei, wie man richtig fällt (VIDEO)

Zweibeinige Roboter sind komplexe und teure Maschinen, aber wenn sie fallen, verhalten sie sich in der Regel überhaupt nicht anmutig: eine ungeschickte Bewegung oder ein Ruck und der Roboter schlägt hart auf dem Boden auf und riskiert dabei die Beschädigung von Kameras und anderen empfindlichen Komponenten.

Ein Team von Disney Research in Zürich, Schweiz, hat ein System vorgestellt, das einem Roboter beibringt, sanft, kontrolliert und sogar schön zu fallen, berichtet Techxplore.

Herkömmliche Ansätze zum Schutz von Robotern, wenn sie fallen, sind unwirksam. Aktuatoren können "einfrieren" und den Roboter in eine starre Struktur verwandeln, die mit maximaler Kraft auf den Boden aufschlägt. Die Alternative besteht darin, die Mechanik vollständig stillzulegen, so dass der Roboter nach Belieben stürzen kann, aber dann wird die Bewegung zu einem chaotischen Sturz. Eine andere Möglichkeit sind vorprogrammierte Sturzszenarien, die nur bei einfachen, langsamen Bewegungen und vorhersehbaren Situationen funktionieren.

In einer neuen Arbeit, die auf dem arXiv Preprint Server veröffentlicht wurde, beschreiben Disney-Ingenieure, wie sie mit Hilfe von Reinforcement Learning einem Roboter beibringen konnten, sicher und "stilisiert" zu fallen. Sie ließen Tausende von virtuellen zweibeinigen Robotern in einem Computersimulator laufen und ließen sie aus einer Vielzahl von Winkeln und Posen fallen.

Bei jedem Sturz wurde der virtuelle Roboter für zwei wichtige Ergebnisse "belohnt": die Minimierung der Aufprallkraft auf der Oberfläche und das Erreichen einer bestimmten Endpose aus einer vordefinierten Reihe. Durch die ständige Rückmeldung konnte das System eine allgemeine Strategie für einen "eleganten Sturz" entwickeln - unabhängig davon, wie der Sturz genau begann.

Die daraus resultierende Steuerungsstrategie wurde dann auf einen echten zweibeinigen Roboter übertragen. Das Team wählte 10 spektakuläre Endposen aus, die die Künstler im Voraus entworfen hatten. Der Roboter wurde absichtlich von verschiedenen Seiten und in zufälligen Winkeln mit einem Stock gestoßen oder angestoßen, um einen Sturz zu provozieren.

Infolgedessen stürzte der Roboter wiederholt, erlitt aber keine nennenswerten Schäden und blieb voll funktionsfähig. Jedes Mal führte er eine kontrollierte Bewegung aus und versuchte, den Sturz in einer der vorgegebenen künstlerischen Posen zu beenden.

"Unsere Methode sorgt für ein weiches Fallverhalten und schützt die empfindlichsten Teile des Roboters unabhängig von der Fallrichtung", schreiben die Autoren. Dies ist der erste allgemeine Ansatz zur Demonstration von benutzergesteuerten Stürzen eines zweibeinigen Roboters in einer realen Umgebung, sagen sie.

Das Disney-Team plant nun zu testen, wie universell der Ansatz ist. Es ist geplant, ihn an anderen Robotertypen zu testen, z. B. an vierbeinigen Robotern, um zu sehen, ob ihnen auf dieselbe Weise sichere Stürze beigebracht werden können.

Eine weitere Herausforderung besteht darin, dem Roboter beizubringen, den Beginn eines Sturzes vorherzusagen. Derzeit wird das System erst eingeschaltet, wenn ein Sturz bereits begonnen hat. Die Forscher wollen, dass der Algorithmus den Verlust des Gleichgewichts im Voraus erkennt und vor dem kritischen Moment ein Schutzmanöver einleitet.

Außerdem wollen die Entwickler dem Roboter beibringen, nicht nur schön zu fallen, sondern auch ebenso sicher und sanft wieder aufzustehen - das heißt, den Zyklus "Fallen und Aufstehen" zu schließen und dabei den Eindruck einer lebendigen, natürlichen Bewegung zu erhalten.