аш старый смартфон сейчас пылится в ящике стола, превращаясь в цифровой хлам, пока вы думаете, почему покупка последней модели стоит как подержанный скутер. Исследователи из UCLA нашли на редкость практичное применение этому электронному хламу, превратив обычный Android-аппарат в буквальный мозг и набор датчиков для двухногого робота.
Если вы когда-нибудь смотрели на взлетающие цены любительской робототехники и недоумевали, почему создание простой машины требует опустошения банковского счета, этот проект — прямой ответ. Вместо покупки дорогих специализированных компьютеров и датчиков система опирается на железо, которое у вас, скорее всего, уже есть, снижая стоимость сборки 19-дюймового четырехфунтового гуманоидного робота примерно до $400 только за механическое шасси и моторы.
Сборка робота из запчастей
Сама машина, названная исследовательской группой PhoneBot, на удивление проворна для слепленного на коленке научного проекта: ее рост составляет около 19 дюймов, а вес — четыре фунта. У нее нет рук или головы, но она умеет ходить на двух ногах, отслеживать людей с помощью камеры и вставать после падения.
Нижняя часть тела опирается на 12 степеней свободы, включая три сустава на каждом бедре, по одному на каждом колене и два на каждой лодыжке. Тринадцатый сустав вращает торс, позволяя камере смартфона следить за объектами без перемещения ног робота. Все 13 суставов приводятся в движение недорогими сервомоторами DYNAMIXEL XL430-W250-T.
PhoneBot стоит примерно 19 дюймов в высоту, весит четыре фунта и обходится примерно в $400 в сборке, не считая смартфона.
Смартфон плотно устанавливается в крепление прямо над бедрами, выполняя роль основного компьютера и хаба датчиков. Встроенный инерциальный модуль (датчик ориентации в пространстве и ускорения) следит за ориентацией тела и движением, а камера отвечает за распознавание объектов, отслеживание людей и визуальную навигацию. Специальное приложение для Android запускает нейросети движения и управления с помощью TensorFlow Lite, общаясь по Wi-Fi с небольшим бортовым компьютером, который передает команды на сервомоторы.
Почему старое железо реально работает
Можно подумать, что древний телефон захлебнется от нейросетей и расчетов баланса, но тесты исследователей говорят об обратном. Команда протестировала PhoneBot с четырьмя смартфонами на Android, включая Honor 9 образца 2017 года и три бюджетные модели стоимостью примерно от $50 до $80 каждая. Все четыре справились с базовыми функциями без запинки, доказав, что ваш старый карманный компьютер обладает более чем достаточной вычислительной мощностью для простейшей робототехники.
Научить дешевого гуманоида ходить и не заваливаться при этом — вот где крылась главная сложность.
Исследователи в итоге решили использовать обучение с подкреплением (метод тренировки искусственного интеллекта через систему проб и ошибок), чтобы обучить контроллер движения PhoneBot в симуляции, учитывая ограниченный крутящий момент недорогих моторов.
Это научило робота одинаково задействовать обе ноги без необходимости сложных физических симуляций, уменьшив асимметрию углов суставов между левой и правой стороной с 0,254 до всего 0,003 радиана в симуляции и одновременно ускорив обучение.
Подводные камни и что это значит для вас
Прежде чем расчищать верстак, уясните, чего PhoneBot пока не умеет. Контроллер ходьбы обучался исключительно на ровной поверхности, а скромные моторы жестко ограничивают грузоподъемность, так что просить эту машину тащить ваши пакеты из магазина пока не стоит. Обработка разговорного искусственного интеллекта тоже все еще требует внешнего ноутбука, а не крутится локально на телефоне.
И все же для любого, кто интересуется робототехникой без корпоративного исследовательского бюджета, такой подход обходит самые дорогие барьеры для входа. Обходя дорогую проприетарную электронику и давая вторую жизнь железу, которое иначе отправится на свалку электронных отходов, такие проекты указывают на гораздо более дешевое будущее для экспериментального мастерирования. Ваш следующий робототехнический проект, скорее всего, прямо сейчас лежит на вашем столе и ждет второй жизни.