Roboterhund nutzt Vorderbeine zur Objektmanipulation
Damit sich Roboter in Umgebungen für Menschen bewegen können, müssen sie Türöffner drücken können. Das gilt auch für vierbeinige Roboter.
(Bild: Deepak Pathak (Screenshot))
Ein Wissenschaftsteam der Carnegie Mellon University und der University of California haben gemeinsam einen vierbeinigen Roboterhund darauf trainiert, seine vorderen Gliedmaße so zu benutzen, dass er mit seiner Umwelt interagieren kann und etwa Schalter betätigt oder Wände erklimmt. Damit das gelingt, trainierten sie Fortbewegung und Manipulationen getrennt voneinander.
Verstärktes Lernen eignet sich nicht gut dazu, um einem vierbeinigen Roboter beizubringen, sich fortzubewegen und zugleich die Vorderbeine zur Objektmanipulation einzusetzen. Dazu stehen die Bewegungsabläufe zu sehr im Widerspruch. Wie aus dem vorab auf Arxiv veröffentlichtem wissenschaftlichen Paper "Legs as Manipulator: Pushing Quadrupedal Agility Beyond Locomotion" hervorgeht, teilten die Forschenden das Training in getrennte Fortbewegungs- und Manipulationsstrategien auf. Das Papier soll auf der Robotik-Messe ICRA 2023 vorgestellt werden, die vom 29. Mai bis 2. Juni in London stattfindet.
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Beide Trainings führten die Wissenschaftler zunächst in einer Simulation durch – obwohl dies einen zusätzlichen Schritt und gegenüber verstärktem Lernen damit einen gewissen Aufwand darstellt. Die so antrainierten Fähigkeiten müssen dann noch zusammengeführt werden.
Verhaltensbaum abarbeiten
Aus den Befehlen, die der Mensch dem Vierbeiner gibt, erstellt der Roboter einen Verhaltensbaum, der die Aufgaben in einer Reihe miteinander verbundener Teilaufgaben zur Fortbewegung und Manipulation umfasst. Diese Teilaufgaben kann der Roboter dann nacheinander abarbeiten und ausführen. Dabei kommt es zu dem positiven Nebeneffekt, dass der Roboter bei einer gescheiterten Teilaufgabe im Verhaltensbaum zurückgehen kann, bis er eine Aufgabe erfolgreich absolviert hat. Dadurch gewinnt das System an Robustheit.
Verwendet haben die Forscher einen Unitree Go 1 Roboterhund, der mit RealSense-Technik von Intel zur Wahrnehmung ausgestattet ist. Dem Roboter gelang es, sich an einer Wand hochzustellen und eine etwa ein Meter hoch angebrachte Taste für Rollstuhlfahrer zu betätigen, um dann durch die dadurch geöffnete Tür gehen zu können. Die Wissenschaftler sehen dies als einen wichtigen Schritt an, damit sich nicht-humanoide Roboter in für Menschen optimierte Umgebungen bewegen können.
Zusätzlich ließen die Wissenschaftler den Roboterhund mit den Vorderbeinen einen Fußball kicken, um zu demonstrieren, welche Objektmanipulationen sonst noch möglich sind.
(olb)