Pssst! Wie man Sonys Roboterhund Aibo leiser laufen lassen kann
Roboter, die im Haushalt eingesetzt werden, sollten möglichst leise ihren Dienst verrichten. Dazu gehört auch geräuscharmes Laufen.
(Bild: ETH ZĂĽrich (Screenshot))
Forscher der Eidgenössisch Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) und von Sony haben mittels verstärkendem Lernen (Reinforcement Learning – RL) Sonys Roboterhund Aibo leiseres Gehen beigebracht. Das laute Geräusch beim Laufen wird von vielen Nutzern des Roboterhundes bemängelt.
Prinzipiell sind laute Geräusche ein allgemeines Problem bei Robotern. Auch wenn sie mittlerweile mehrheitlich auf elektrische Aktuatoren setzen, verursachen sie trotzdem Geräusche, die etwa beim Aufsetzen der Füße auf den Boden entstehen. Besonders Roboter, die im Haushalt eingesetzt werden, sollten möglichst leise ihren Dienst verrichten, ohne dass sie die Bewohner stören.
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Optimierung der Laufgeräusche
Die Wissenschaftler der ETH Zürich und von Sony setzen bei ihrem Geräuschminderungsansatz auf verstärkendes Lernen. In einer Physiksimulation probierten sie verschiedene Bewegungen der Gelenke des Roboterhundes Aibo aus. Bewegungen, die ein vermindertes Geräusch versprachen, wurden beim virtuellen Training belohnt, andere Bewegungen dagegen bestraft. Dabei sollte vor allem die Fußkontaktgeschwindigkeit minimiert werden, um das Geräusch beim Aufsetzen des Fußes geringer ausfallen zu lassen, schreiben die Forscher in der Studie "Learning Quiet Walking for a Small Home Robot", die im Preprint auf Arxiv veröffentlicht ist.
Mittels des Trainings gelang es den Forschern, jedes einzelne Gelenk so anzusteuern, dass es gedämpft und versteift wird. Den Ansatz testeten sie mit Aibo in der realen Welt. Dabei nutzten sie beim echten Aibo zusätzliche Sensoren in dessen Füßen. Die damit erfassten Daten wurden dazu genutzt, um Geräusche zu bestrafen, die etwa durch schnelle Bewegungen verursacht werden. Ein Mikrofon am Hinterkopf des Aibo zeichnete dazu die jeweilige Geräuschentwicklung auf.
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In realen Experimenten mit Aibo ermittelten die Forscher die Geräuschentwicklung beim Laufen mit den ursprünglichen Bewegungsalgorithmen und die Geräusche, die beim Laufen mit den von den Wissenschaftlern optimierten Algorithmen entstanden. Der Vergleich ergab, dass das RL-basierte Laufen deutlich weniger Geräusche verursachte. Allerdings kam es dabei auch zu Performanceeinbrüchen beim Gehen. So konnte der Roboter etwa keine Rampen mit stärkeren Steigungen mehr erklimmen. Die Forscher passten die Laufbewegungen deshalb so an, dass sie einen Kompromiss zwischen Lautstärke und Robustheit ergaben.
Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass ihre Ergebnisse auch auf andere im Haushalt genutzte Roboter übertragen werden können.
(olb)
