Человекоподобный робот освоил удары ногой с разворотом и бег благодаря ИИ, обученному на движениях человека

Инженеры из Калифорнийского университета в Беркли и Стэнфордского университета разработали систему искусственного интеллекта BeyondMimic, которая позволяет гуманоидным роботам осваивать сложные динамические действия — от бега до ударов ногой с разворотом и гимнастического колеса. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science Robotics.

Традиционные подходы к управлению антропоморфными роботами имеют ограничения при воспроизведении человеческой моторики. Для каждого отдельного навыка разработчикам обычно требовалось формулировать специализированные функции вознаграждения, настраивать физические параметры и обучать отдельные алгоритмы с нуля. При попытке объединить разнородные движения роботы часто сталкивались с потерей баланса или демонстрировали неестественную кинематику шага.

Новая система BeyondMimic построена на двухуровневой архитектуре, объединяющей глубокое обучение с подкреплением и генеративную диффузионную модель. В качестве обучающей выборки инженеры использовали оцифрованные записи движений человека продолжительностью около двух с половиной часов. На начальном этапе алгоритм обучения с подкреплением настраивает отслеживание положений звеньев относительно опорной точки в корпусе машины. Такая схема снижает чувствительность к смещениям в пространстве и сохраняет координацию при внешних возмущениях.

Второй уровень системы предназначен для синтеза и комбинирования моторных навыков. Генеративная модель работает по принципу управляемой диффузии: она формирует планы действий посредством постепенного удаления шума из сжатого математического представления движений. Этот подход позволяет роботу выполнять не встречавшиеся ранее задачи без переобучения контроллера. Коррекция маршрута, обход физических препятствий и управление направлением осуществляются в реальном времени с помощью целевых математических функций.

Работоспособность алгоритмического комплекса была проверена в физических тестах на серийном гуманоидном роботе Unitree G1. В условиях реального мира робот воспроизвел 21 динамический сценарий, включая удары ногой с разворотом, спринтерский бег, прыжки с вращением на 180 и 360 градусов, стойку на одной ноге и акробатическое колесо с приземлением на поверхность.

Источник: science.org