Аниматроников из проволоки обучили гасить остаточное раскачивание

Инженеры из Disney Research разработали метод, позволяющий роботам выполнять быстрые движения без остаточного раскачивания. Для этого на этапе планирования действий алгоритм анализирует требуемое поведение модели и оптимизирует команды для электромоторов так, чтобы погасить ненужные колебания, рассказывают авторы статьи в журнале ACM Transactions on Graphics.

Отметим, что одно из отличий реального устройства от идеальной модели заключается в том, что при движении в нем неизбежно возникают деформации. В случае с быстрыми движениями и тяжелыми компонентами эти деформации приводят к достаточно сильным остаточным колебаниям. К примеру, если переместить висящий трос в другую точку, после остановки руки он еще долго будет раскачиваться из стороны в сторону, пока колебания окончательно не пропадут. Основных путей решения этой проблемы два: сделать детали как можно более жесткими, но это обычно подразумевает увеличение массы, или сделать движения как можно более медленными, что тоже не всегда приемлемо.

Есть и третий путь — заранее совершать помимо целевых движений дополнительные, призванные скомпенсировать будущие колебания. Инженеры под руководством Морица Бехера создали алгоритм, позволяющий оптимизировать движения роботов, состоящих из жестких и гибких сегментов, таким образом, чтобы минимизировать остаточные низкочастотные колебания с большой амплитудой, возникающие после быстрых движений.

Как сообщается, суть работы алгоритма состоит в том, что он предварительно изучает модель требующихся от робота движений, после чего вносит в нее минимальные изменения, обеспечивающие гашение колебаний, из-за которых фактические промежуточные состояния модели могли бы существенно отличаться от требуемых.

Авторы проверили работу алгоритма на пяти разных моделях, в том числе достаточно сложных, таких как человекоподобный аниматроник, выполненный из проволоки, который боксирует или играет на барабанах. Эксперименты показали, что алгоритм достаточно эффективно гасит остаточные колебания, хотя и не полностью.

По словам ученых, их разработка открывает дорогу к созданию роботов, полноценно копирующих движения персонажей из мультфильмов.

Источник: N+1