Южнокорейские инженеры создали первого в своём роде робопса, который способен пробежать марафон быстрее многих людей — и сделать это на одном заряде аккумулятора. Четвероногий робот RAIBO2 преодолел дистанцию в 26,2 мили (около 42,2 км) на марафоне Sangju Dried Persimmon Marathon («марафон сушёной хурмы») в Корее в 2024 году, а подробности о забеге и самом роботе недавно опубликовал журнал Nature. Машину изначально проектировали с прицелом на энергоэффективность, и с помощью удалённых операторов-людей она финишировала за 4 часа 19 минут 52 секунды.
В отличие от настоящей собаки, RAIBO2 не перегревается. Изображение: KAIST/Nature
Чтобы оценить результат, достаточно сравнить его со средним показателем: в мире марафон люди в среднем пробегают примерно за 4 часа 32 минуты, хотя элитные атлеты финишируют заметно быстрее. Действующий мировой рекорд принадлежит кенийцу Себастьяну Саве (Sabastian Sawe) и составляет 1 час 59 минут. Но это, конечно, рекорд среди людей.
Настоящая собака перегрелась бы задолго до финиша. Но, пожалуй, самое примечательное другое: RAIBO2 закончил забег, когда в аккумуляторе оставалось больше трети заряда. При этом средняя скорость составила 5,9 мили в час (около 9,5 км/ч) — примерно темп бодрой пробежки для большинства бегунов-любителей.
Как RAIBO2 учили бегать: шаг за шагом и без лишней спешки
Беспилотные автомобили и другие колёсные роботы способны пройти марафонскую дистанцию сравнительно легко. Но с ногами вместо колёс задача становится намного сложнее. Шагающие роботы тратят энергию не только на движение вперёд: им приходится постоянно удерживать собственный вес и компенсировать потери энергии при каждом шаге. По словам создателей RAIBO2, у существовавших ранее четвероногих роботов запас хода не превышал примерно 12 миль (около 19 км). Для роботов-собак, которых задумывают для поисково-спасательных операций или для работы на больших расстояниях — например, для снабжения солдат на поле боя, — это серьёзная проблема.
Чтобы её решить, команда отошла на шаг назад и сделала энергоэффективность главным принципом конструкции. Сначала инженеры значительно облегчили конечности робота. Затем разработали собственную, более эффективную плату управления моторами с меньшим сопротивлением. Помимо роста КПД, новая плата освободила место для более крупного и ёмкого аккумулятора на 2016 Вт·ч.
Изменился и сам способ движения. Как и при дрессировке настоящей собаки, разработчики применили обучение с подкреплением в компьютерной симуляции: робота «поощряли» за каждый мягкий шаг — без проскальзывания и перегрева. В итоге получилась ровная, устойчивая и сравнительно бережная походка.
RAIBO2 мог бы ограничиться демонстрацией в лаборатории. Однако создатели пошли дальше и проверили его в реальных условиях — вместе с бегунами-людьми на непростой трассе. Извилистый маршрут включает перепад высот в 938 футов (около 286 м), а местами становится скользким. Несмотря на это, робот финишировал, не упав и не загоревшись — с чем в последние годы сталкивались другие бегающие роботы.
Марафон RAIBO2 прошёл с показателем стоимости транспорта (cost of transport) 0,25. Эта метрика, распространённая в робототехнике, показывает, сколько энергии требуется, чтобы переместить заданную массу на заданное расстояние: чем число меньше, тем эффективнее робот. Значение 0,25 важно ещё и тем, что оно ниже, чем у среднего бегуна-человека, — исследователи оценивают его в 0,37. Кроме того, авторы утверждают, что RAIBO2 — первый робот, обошедший людей по этому показателю.
Справедливости ради, бежать самостоятельно четвероногий робот не мог. Камера на его голове передавала картинку трассы оператору-человеку, который управлял RAIBO2 и следил, чтобы тот не сбился с маршрута. Полностью автономный марафонец потребовал бы гораздо больше вычислительной мощности, а она, в свою очередь, быстрее разряжала бы аккумулятор и сокращала запас хода.
Несмотря на оговорки, робот всё же знаменует технический прогресс и может заставить инженеров по-новому взглянуть на возможный запас хода роботов. За это он заслужил угощение — или хотя бы похлопывание по металлической спине.
