В США создали шагающего робота, которым управляет обычный смартфон

Исследователи из США разработали PhoneBot, человекоподобного робота, который использует обычный смартфон на Android в качестве камеры, системы ориентации и вычислительного центра. Как сообщается в препринте на arXiv, такой подход позволяет сократить количество дополнительной электроники и сделать эксперименты с роботами доступнее для студентов и ученых.

Смартфон заменяет часть электроники

PhoneBot достигает 48 см в высоту и весит около 1,8 кг вместе с телефоном. По оценке разработчиков, детали робота обходятся примерно в 400 долларов без учета стоимости смартфона. В первых испытаниях машина научилась ходить, следить за человеком с помощью камеры и самостоятельно подниматься из положения лежа на животе.

Смартфон закреплен над тазовой частью корпуса и фактически служит роботу туловищем. Камера помогает обнаруживать людей и следить за их перемещениями, а встроенные датчики движения определяют положение и ориентацию устройства. На основе этих данных телефон рассчитывает команды для управления роботом.

Затем команды передаются по Wi-Fi небольшому бортовому компьютеру, который управляет электромоторами. Всего у PhoneBot 13 двигателей: по шесть в каждой ноге и еще один, поворачивающий верхнюю часть корпуса. Благодаря последнему робот может развернуть камеру в сторону, не переставляя ноги.

Разработчики проверили систему на четырех смартфонах с Android. В испытаниях участвовали Honor 9 2017 года выпуска, Moto G 2025, Samsung Galaxy A16 5G и Moto G 2024. Все четыре устройства справились с основными задачами распознавания окружающей обстановки и управления движением. Это показывает, что для подобных экспериментов необязательно покупать дорогой флагман.

Впрочем, у старых моделей могут возникать ограничения. Например, Honor 9 не смог запустить встроенную функцию картографирования из-за отсутствия необходимых сервисов Google.

Как научить робота ходить ровно

PhoneBot развивает идею более раннего проекта OpenBot, созданного исследователями лаборатории Intel. В нем смартфон также выполнял вычисления и обрабатывал данные с датчиков, но был установлен на колесной платформе. Новый робот должен удерживать равновесие и координировать движения ног, что заметно усложняет задачу.

Прежде чем запускать PhoneBot в реальном мире, команда обучила систему управления в компьютерной симуляции. При этом исследователи учитывали ограничения двигателей, чтобы робот не осваивал движения, которые его механика не способна выполнить.

Однако во время обучения возникла другая проблема. Несмотря на симметричную конструкцию, робот предпочитал двигаться неравномерно: левая нога оставалась впереди, а правая принимала на себя большую часть нагрузки.

Чтобы исправить это, ученые добавили в обучение зеркальные копии примеров. В них движения левой и правой сторон менялись местами. Такой прием позволил системе рассматривать оба варианта движений без дополнительного этапа симуляции.

Исследователи сравнили пять независимых запусков обучения с зеркальными примерами и пять без них. В симуляции новый подход ускорил обучение, сделал его результаты более стабильными и помог равномернее распределить нагрузку между ногами. После этого полученную систему управления перенесли на физического робота, который успешно продемонстрировал ходьбу, слежение за человеком и подъем с пола.

Что робот пока не умеет

В нынешнем виде PhoneBot не имеет рук, а его движения обучены для ровной поверхности. Маленькие моторы также ограничивают грузоподъемность и скорость движений. В дальнейшем команда собирается проверить робота на неровном рельефе и оснастить его легкими манипуляторами для работы с предметами.

Есть у платформы и голосовое управление. Смартфон использует собственные микрофон и динамик для взаимодействия с человеком, однако распознавание речи и обработка языка пока выполняются на внешнем ноутбуке. Разработчики хотят выяснить, можно ли перенести подходящие языковые модели непосредственно на телефон.

PhoneBot задуман как открытая платформа, которую другие исследователи смогут собирать, изучать и дорабатывать. Использование доступных смартфонов может упростить создание робототехнических стендов для университетов, лабораторий и учебных занятий.