Человекоподобный робот статически неустойчив: если выключить приводы, он упадёт. Даже неподвижная стойка требует постоянных маленьких поправок в моторах. Система управления получает данные о положении тела и рассчитывает, какие моменты должны создать приводы, чтобы сохранить баланс.
Привод состоит не из одного мотора. В описанной платформе это электромашина, редуктор и драйвер, который распределяет токи по обмоткам, чтобы получить нужный момент. Приводы соединены звеньями тела. На самом нижнем уровне можно приказать отдельным шарнирам занять углы: одному повернуться на 30 градусов, другому — на 90. Так можно выставить руку в определённую конфигурацию, но этого недостаточно, чтобы безопасно шагать и работать с предметом.
Для манипулятора, прикреплённого к основанию, иногда достаточно обратной кинематики: задать положение руки в координатах XYZ и вычислить углы шарниров. У шагающего робота этого мало. Нужно учитывать силы, массу, контакты с полом и движение всего тела. Этот слой называют управлением движением, или motion control.
В беседе описаны два подхода. Алгоритмы оптимального управления рассчитывают движение через модель динамики. Нейросетевая политика учится в симуляторе: за удачное движение получает награду, за падение или отклонение — штраф. При обучении меняют массу, длины звеньев и параметры моторов, чтобы модель не привыкла к одному идеальному роботу.
Политика может быть специалистом или генералистом. Специалист очень точно отрабатывает узкий набор движений. Генералист умеет больше: например, ходить, наклоняться, двигать руками и выполнять разные траектории. Но за широту навыка часто приходится платить точностью. В обоих случаях робот не просто воспроизводит запись: ему всё равно нужно постоянно подруливать, реагируя на силы и текущее положение тела.
Отсюда же следует роль аварийной остановки. В платформе из видео внешний защищённый пульт отключает питание, если верхние уровни управления ведут себя опасно. Для двуногой машины обесточивание может закончиться падением. Поэтому процедуру остановки проектируют вместе с механикой, испытательной зоной и сценарием работы.
Но баланс — только начало. Куда вы пойдёте дальше?
- Посмотреть на приводы, питание и физическую цену движения.
- Разобраться, как обучается политика баланса.
- Перейти к вопросу, где робот видит пол и колонку.
- Сразу оценить, хватит ли такого управления для смены.