Робот-поводырь впервые провел человека через лабиринт
Американские инженеры научили четвероногого робота выполнять роль собаки-поводыря. Он составляет карту окружающего пространства, строит на ней маршрут и проводит человека, меняя натяжение поводка. Статья о разработке будет представлена на конференции ICRA 2021 и доступна в виде препринта на arXiv.org.
Традиционно люди с полной или частичной потерей зрения используют для ориентирования трость или собаку-поводыря, которая проводит человека по улице или помещениям, минуя препятствия. В последние годы разработчики пытаются тем или иным образом заменить эти средства на более технологичные. Чаще всего в этих проектах используется висящий на теле смартфон, наушники или шлем дополненной реальности, распознающий объекты вокруг и дающий те или иные подсказки. Это довольно удобный подход, потому что требует носить с собой лишь небольшое устройство, но сам принцип ведения в этих проектах не такой, как при работе с собакой-поводырем, поэтому привыкание к ним может занять некоторое время.
Аньсин Сяо (Anxing Xiao), Вэньчжэ Тун (Wenzhe Tong) и их коллеги из Калифорнийского университета в Беркли выбрали иной подход: использовать тот же принцип помощи, что и при работе с собакой, но заменить саму собаку на робота. В качестве аппаратной платформы они воспользовались четвероногим роботом Mini Cheetah, созданным их коллегами из Массачусетского технологического института. Авторы оснастили робота лидаром для локализации и построения карты окружающего пространства, и камерой глубины, направленной на пользователя - с ее помощью робот распознает положение ведомого человека и подстраивает свои движения.
Во время ведения робот строит оптимальный маршрут с учетом препятствий. При его выполнении он следит за положением человека и двигается "с запасом" по более широкой траектории, чтобы человек шел ближе к центру между препятствиями. Также робот определяет натяжение поводка и рассматривает натянутое и не натянутое состояние как два разных: в первом случае он подразумевает, что человек будет двигаться ровно за ним, а во втором - нет. Наконец, помимо положений обоих объектов (человек и робот), алгоритм также рассчитывает небольшие зоны безопасности, чтобы в случае ошибок локализации человек не сталкивался с препятствиями.
Испытания на полосе препятствий из коробок показали, что точность определения траектории робота составляет 2,3 сантиметра, а для человека падает до 17,6 сантиметра, но этого все равно достаточно для нормальной работы. Разработчики успешно продемонстрировали, как робот-поводырь проводит человека через полосу с минимальной шириной в метр при длине системы робот-человек в 1,6 метра. Они отмечают, что этого удалось достичь именно благодаря тому, что робот может переключаться между натянутым и не натянутым состояниями поводка.
