Четвероногий робот ANYmal бросил вызов человеку в бадминтоне: как ИИ обучает машину спортивным приёмам

Учёные научили четвероногого робота играть в бадминтон против человека. Машина ловко перемещается по корту и способна провести ралли до 10 ударов.

Объединив управление всем телом с визуальным восприятием, робот по имени ANYmal научился адаптировать свои движения, чтобы успешно отбивать волан через сетку, благодаря использованию искусственного интеллекта (ИИ). Это доказывает, что четвероногие роботы могут выступать в роли соперников в «сложных и динамичных спортивных сценариях», как отметили исследователи в статье, опубликованной 28 мая в журнале Science Robotics.

ANYmal — это робот весом 50 кг и высотой около 0,5 метра, напоминающий собаку. Четыре ноги позволяют ему преодолевать сложный рельеф, взбираться на препятствия и сохранять устойчивость. Ранее учёные уже добавляли таким роботам манипуляторы, обучая их открывать двери или поднимать объекты. Однако синхронизация движений конечностей с обработкой визуальных данных в динамичной среде оставалась серьёзным вызовом.

Спорт как поле для экспериментов
«Спортивные задачи идеальны для таких исследований, поскольку сложность можно постепенно наращивать», — пояснил соавтор работы Юнтао Ма, робототехник из ETH Zurich, ныне работающий в стартапе Light Robotics.

Модифицированный ANYmal получил манипулятор с ракеткой, установленной под углом 45 градусов. Теперь его высота достигла 1,6 метра, а число суставов увеличилось до 18 (по три на каждой ноге и шесть в руке). Стереокамера на передней части корпуса отслеживала траекторию волана в реальном времени.

Нейросеть и миллионы попыток
Робот обучался методом обучения с подкреплением, где алгоритм методом проб и ошибок учился обнаруживать волан, предсказывать его движение, перемещаться и наносить удары. В виртуальной среде, имитирующей бадминтонную площадку, нейросеть проанализировала 50 миллионов симуляций. Виртуальный «тренер» оценивал положение ракетки, угол удара, скорость и эффективность перемещений. После тренировки ИИ адаптировали для управления реальным роботом.

Результаты и сюрпризы
ANYmal продемонстрировал умение перемещаться к волану, отбивая его со скоростью до 12 м/с — вдвое медленнее, чем среднестатистический игрок-любитель. В зависимости от расстояния робот менял походку: при малой дистанции он просто поворачивался, на 1,5 метрах — переходил на рысь, а на 2,2 метрах — переключался на галоп, вытягивая манипулятор.

«Совместить наблюдение за воланом с быстрым движением — нетривиальная задача. Роботу приходится находить баланс между скоростью и точностью», — отметил Ма. Удивительно, но ANYmal начал самостоятельно возвращаться в центр корта после удара, подобно человеку, готовясь к следующему приёму.

Перспективы
Однако робот пока не анализирует действия соперника, что критично для прогнозирования траекторий. Улучшить его навыки может добавление камеры для отслеживания позы игрока или шарнира на «шее» для расширения обзора.

По мнению учёных, эта технология выходит за рамки спорта. Например, роботы с подобным ИИ смогут участвовать в ликвидации последствий катастроф, балансируя между визуальным анализом и мобильностью.

Итог: Четвероногий ANYmal, оснащённый ИИ, не просто играет в бадминтон — он демонстрирует, как роботы будущего смогут адаптироваться к сложным задачам в реальном мире.