Masz stary telefon z Androidem? Właśnie znaleźli dla niego genialne zastosowanie

Do budowy humanoidalnego robota nie zawsze potrzeba drogich komputerów i specjalistycznych czujników. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles opracowali PhoneBota, który wykorzystuje zwykłe smartfony z Androidem do widzenia, przetwarzania danych i wspomagania chodzenia. W eksperymencie tym doskonale sprawdziły się nawet starsze urządzenia z 2017 roku. Cała platforma kosztuje około 400 dolarów, nie licząc telefonów.

PhoneBot to niewielki humanoidalny robot o wysokości 48,3 cm i masie zaledwie 1,8 kg. Konstrukcja wykorzystuje 13 serwosilników sterujących nogami oraz obrotowym tułowiem Smartfon pełni w tej konstrukcji kilka funkcji jednocześnie. Jego kamera wykrywa ludzi i szacuje ich położenie, a wbudowany czujnik inercyjny dostarcza informacji o ruchu urządzenia. Telefon odpowiada również za część obliczeń związanych z percepcją otoczenia i sterowaniem ruchem.

To nie koniec możliwości. PhoneBot potrafi skierować kamerę w stronę człowieka, obracając górną część ciała, bez konieczności przestawiania stóp. Dzięki temu może śledzić poruszające się osoby, zachowując dotychczasową pozycję nóg.

Cztery telefony z Androidem, w tym model z 2017 roku

Badacze sprawdzili rozwiązanie na czterech smartfonach z Androidem. Wśród nich znalazł się Honor 9, który zadebiutował w 2017 roku, oraz trzy niedrogie urządzenia kosztujące około 50–80 dolarów.

Wszystkie telefony pozwalały uruchomić główne funkcje systemu, choć możliwości poszczególnych modeli nie były identyczne. Oprogramowanie wykorzystuje między innymi TensorFlow Lite do obsługi algorytmów związanych z poruszaniem się, a kamera służy do rozpoznawania osób i analizowania ich pozycji.

Za bezpośrednie sterowanie silnikami odpowiada osobny komputer pokładowy. Odbiera on polecenia przesyłane bezprzewodowo przez Wi-Fi i przekłada je na ruch poszczególnych stawów. Każda noga ma sześć ruchomych stawów obejmujących biodra, kolana i kostki. Dodatkowy mechanizm pozwala obracać tułów wraz ze smartfonem.

To podejście ogranicza potrzebę stosowania osobnego, drogiego sprzętu do przetwarzania obrazu i zbierania danych o ruchu Nie ma potrzeby prpjektowania drogich podzespołów od podstaw, bo twórcy wykorzystują gotowe komponenty dostępne na rynku.

PhoneBot wykorzystuje tanie smartfony z systemem Android do sterowania widzeniem, wykrywaniem i chodzeniem 

Sztuczna inteligencja pomaga robotowi chodzić prosto

Samo połączenie telefonu z silnikami nie wystarczy, by robot stabilnie poruszał się na dwóch nogach. Zespół wykorzystał więc uczenie wzmacniające, trenując kontroler chodu w symulacji. System otrzymywał nagrody za pożądane ruchy, a niestabilna postawa i nadmierne obciążenie silników były oceniane negatywnie.

Pierwsze próby ujawniły problem: robot zbyt mocno polegał na jednej nodze, przez co jego chód był niesymetryczny. Badacze zmodyfikowali proces treningowy, wykorzystując lustrzane próbki ruchów. Pozwoliło to poprawić równowagę między lewą i prawą stroną bez konieczności wykonywania dodatkowych symulacji fizycznych. Podczas demonstracji PhoneBot chodził, podnosił się z pozycji leżącej na brzuchu i kierował kamerę w stronę ludzi. 

PhoneBot ma ograniczenia, ale projekt jest otwarty

Konstrukcja nie jest jednak gotowa na każde zadanie. Zastosowane serwomechanizmy mają ograniczoną moc, przez co robot nie może przenosić ciężkich przedmiotów ani wykonywać wszystkich dynamicznych ruchów. Obecny kontroler został wytrenowany do chodzenia po płaskim podłożu, a brak ramion uniemożliwia manipulowanie obiektami.

PhoneBot nie poradzi sobie więc samodzielnie z wieloma zadaniami, które wymagają sprawnego poruszania się po nierównym terenie. Jego największą zaletą jest natomiast otwarta konstrukcja. Naukowcy i twórcy mogą odtworzyć platformę, modyfikować jej elementy i rozwijać własne rozwiązania robotyczne.

Opis projektu udostępniono w serwisie arXiv.