Большинство роботов не обладают достаточной ловкостью, чтобы "чувствовать" своими пальцами, что они держат. Даже такие известные, как Atlas компании Boston Dynamics и SayCan компании Google. (Если бы они это умели, то возможно, в прошлом году шахматный робот не прищемил бы палец 7-летнему мальчику.) Заставить робота «видеть», двигаться и хватать объект достаточно сложно; добавление способности чувствовать этот объект и соответствующим образом регулировать его захват — это вообще другой уровень. Но после пяти лет экспериментов команда ученых из Колумбийского университета, похоже, сделала именно это. 

В документе, опубликованном на ресурсе arXiv (сервер, посвященный научным журналам), ученые-компьютерщики и инженеры-механики сообщили, что создали руку робота, которая использует тактильную и проприоцептивную обратную связь. Проприоцепция - это способность физически ощущать движение и местоположение, и хотя обычно она применительна к мышцам и суставам живых существ, рука робота доказывает, что она присуща не только людям и животным. В сочетании со способностью использовать тактильную обратную связь, проприоцепция позволяет руке робота чувствовать объект, который она держит, и соответствующим образом регулировать захват без помощи пассивной опорной поверхности, например, стола. 

Демонстрация возможностей роботизированный руки, которая аккуратно сжимает кубики.

Авторы проекта пишут, что для обучения робота они использовали алгоритмы обучения с принуждением (RL) в паре с алгоритмами планирования на основе выборки (SBP). Используя RL, роботу давали сигналы «поощрения», когда он делал то, что хотели исследователи, и аналогичным образом «ругали», когда он делал что-то, чего не должен был делать. Технически команда могла бы использовать только RL, но поскольку этот метод оставляет место для ошибки — малейшее отклонение от ожидаемых «можно» и «нельзя» приведет к его сбою, — они использовали SBP в качестве дополнения. Каждый раз, когда робота хвалили за то, что он должен был сделать, SBP позволяла ему добавлять новые движения к постоянно расширяющейся цифровой сети, которая служит набором вариантов, через которые робот может пройти, когда ему представится новая возможность. 

Это обучение позволит роботизированной руке делать гораздо больше, чем просто собирать предметы. После того, как робот Колумбийской команды схватит что-то, он может использовать свои проприоцептивные навыки, чтобы понять этот предмет. Новая технология позволяет роботу регулировать степень давления, которое он использует для поддержания захвата. Робот также может выполнять "пальцевые движения", при которых он двигает отдельными пальцами, чтобы лучше захватить то, что держит. Во время регулировки робот держит как минимум три пальца на объекте, чтобы предотвратить его падение, что устраняет необходимость в столах или других поверхностях. Поскольку робот не полагается на визуальный датчик, он так же способен регулировать и поддерживать захват в темноте, как и в хорошо освещенном месте. 

Ученые не собираются останавливаться на руке робота, им предстоит пройти долгий путь, прежде чем мы увидим роботов-гуманоидов, которые используют аналогичные методы, чтобы «чувствовать» то, что они держат. Уверен, что в будущем мы увидим более дееспособных роботов-помощников, которые смогут захватывать, удерживать и регулировать положение объектов лучше, чем современные роботы.