Биогибридные роботы: управление мышцами для адаптивного движения

Когда роботов создают из биологических материалов, они обретают способность к удивительным проявлениям, характерным для живой природы. В отличие от традиционных приводов, актуаторы из мышечной ткани способны адаптироваться и становиться сильнее по мере использования. Это означает, что робот, приводимый в движение живыми мышцами, не просто движется — он тренируется, развивая способность эффективнее приспосабливаться к окружающей среде и выполнять задачи.

Чтобы применять биогибридных роботов для конкретных задач, исследователям необходимо понять, как проектировать и управлять роботами, чьи мышцы со временем становятся сильнее. Группа Biohybrid and Organic Robotics под руководством Викки Вебстер-Вуд разработала модель, которая помогает в этом. Используя обучение с подкреплением, их подход учится управлять моделью биогибридного робота, даже когда мышцы становятся сильнее с каждой попыткой выполнить задачу.

Для проверки этой концепции мягкий робот, напоминающий червя и состоящий из 42 живых мышц, получил задание двигаться к восьми различным целям в симулированной среде. Для достижения каждой цели роботу приходилось учиться по-разному координировать свои мышцы. Чтобы понять, как тренировка мышц повлияет на способность контроллера обучаться достижению объектов, команда провела симуляции со статичными мышцами и мышцами, которые становились сильнее при использовании.

«В начале этого эксперимента мы сомневались, будет ли адаптивность мышц негативно влиять на ИИ-агента», — сказала Вебстер-Вуд, доцент кафедры машиностроения. «Однако мы обнаружили, что адаптивные актуаторы вообще не мешают обучению».

Команда успешно обучила робота двигаться к восьми различным целям, координируя сокращения мышц, даже когда мышцы адаптировались и менялись со временем. Эти результаты показывают, что адаптивность мышц помогла роботу быстрее учиться и работать более эффективно.

«Это приближает нас на один шаг к проектированию и, в конечном итоге, к созданию биогибридных роботов, которые могут адаптироваться к окружающему миру, как это делают животные», — добавила Вебстер-Вуд.