Sådan omdefinerer Boston Dynamics robotternes smidighed

Et eksklusivt kig på verdens mest dynamiske robotter

Med deres kæbeovervældende smidighed og dyrelignende reflekser har Boston Dynamics’ bioinspirerede robotter altid virket som om, de ikke har nogen ligemænd. Men denne fortræffelighed har ikke forhindret virksomheden i at skubbe sin teknologi til nye højder, nogle gange bogstaveligt talt. Dens seneste afgrøde af maskiner med ben kan slæbe op og ned ad bakker, kravle over forhindringer og endda springe op i luften som en gymnast. Der er ingen tvivl om deres tiltrækningskraft: Hver gang Boston Dynamics uploader en ny video til YouTube, får den hurtigt millioner af visninger. Det er nok de første robotter, man kan kalde internetstjerner.

Boston Dynamics, der engang var ejet af Googles moderselskab Alphabet og nu af det japanske konglomerat SoftBank, har længe været hemmelighedsfuldt omkring sine designs. Kun få publikationer har fået adgang til deres hovedkvarter i Waltham, Mass. nær Boston. Men en morgen i august sidste år fik IEEE Spectrum adgang. Vi fik tilladelse til at lave en unik slags fotosession den dag. Vi satte os for at fange virksomhedens robotter i aktion – de løb, klatrede og sprang – ved hjælp af højhastighedskameraer kombineret med kraftige strobosser. Resultatet, som du kan se på denne side, er frysebilleder af ren og skær robotbevægelighed.

Vi brugte også billederne til at skabe interaktive visninger, som du kan udforske online på vores Robots Guide. Med disse interaktive billeder kan du dreje robotterne 360 grader, eller få dem til at gå og hoppe på skærmen.

Boston Dynamics har gennem årene samlet et minizoo af robotdyr med navne som BigDog, SandFlea og WildCat. Da vi var på besøg, fokuserede vi på de to mest avancerede maskiner, som virksomheden nogensinde har bygget: Spot, en adræt firbenet maskine, og Atlas, en humanoid maskine i voksenstørrelse.

Spot kan navigere i næsten alle former for terræn og samtidig registrere sine omgivelser. Boston Dynamics har for nylig gjort den tilgængelig til leje med planer om at fremstille noget i retning af tusind enheder om året. Man forestiller sig, at Spot, eller endog pakker af dem, skal inspicere industriområder, udføre opgaver i forbindelse med farlige stoffer og levere pakker. Og dens berømmelse på YouTube er ikke gået ubemærket hen: Selv underholdning er en mulighed, idet Cirque du Soleil har aflagt prøve på Spot som et potentielt nyt troppemedlem.

“Det er virkelig en milepæl for os at gå fra robotter, der arbejder i laboratoriet, til robotter, der er hærdede til at arbejde ude i marken”, siger Boston Dynamics CEO Marc Raibert i et interview.

Vores andet fotografiske emne, Atlas, er Boston Dynamics’ største berømthed. Denne 150 centimeter høje humanoide humanoid (4 fod-11 tommer høj) er i stand til at udføre imponerende atletiske bedrifter. Dens aktuatorer drives af et kompakt, men kraftfuldt hydraulisk system, som virksomheden har konstrueret helt fra bunden. Det unikke system giver robotten på 80 kg (176 pund) den eksplosive styrke, der er nødvendig for at udføre akrobatiske spring og saltoer, som det ikke synes muligt for en så stor humanoid at udføre. Atlas har inspireret en række parodivideoer på YouTube og mere end et par vittigheder om en robotovertagelse.

Selv om Boston Dynamics excellerer i at lave robotter, har virksomheden endnu ikke bevist, at den kan sælge dem. Lige siden selskabet blev grundlagt i 1992 som et spin-off fra MIT, har det været en F&D-centreret virksomhed, hvor størstedelen af den tidlige finansiering kom fra amerikanske militærprogrammer. Fokus på kommercialisering synes at være intensiveret efter SoftBank’s overtagelse af SoftBank i 2017. SoftBank’s grundlægger og CEO, Masayoshi Son, er kendt for at elske robotter – og overskud.

Lanceringen af Spot er et vigtigt skridt for Boston Dynamics, da virksomheden forsøger at “produktisere” sine kreationer. Alligevel siger Raibert, at hans langsigtede mål er forblevet de samme: Han ønsker at bygge maskiner, der interagerer dynamisk med verden, ligesom dyr og mennesker gør det. Er der overhovedet noget, der har ændret sig? Ja, én ting, tilføjer han med et grin. I sin tidlige karriere som robotforsker plejede han at skrive artikler og tælle sine citater. Nu tæller han YouTube-visninger.

• In the Spotlight

  

  Boston Dynamics har designet Spot som en alsidig mobil maskine, der er velegnet til en række forskellige anvendelser. Virksomheden har ikke meddelt, hvor meget Spot vil koste, men kun at den bliver stillet til rådighed for udvalgte kunder, som vil kunne lease robotten. Et nyttelastbassin gør det muligt at tilføje op til 14 kg ekstra hardware på robottens ryg. Et af det tilbehør, som Boston Dynamics planlægger at tilbyde, er en arm med 6 frihedsgrader, som vil gøre det muligt for Spot at gribe efter genstande og åbne døre.

• Super Senses

  

  Spot’s hardware er næsten udelukkende specialudviklet. Det omfatter kraftige processorkort til styring samt sensormoduler til perception. Sensorerne er placeret på forsiden, bagsiden og siderne af robottens krop. Hvert modul består af et par stereokameraer, et vidvinkelkamera og en teksturprojektor, som forbedrer 3D-sensoreringen i svagt lys. Sensorerne gør det muligt for robotten at bruge den navigationsmetode, der er kendt som SLAM, eller simultaneous localization and mapping, til at komme rundt på egen hånd.

• Stepping Up

  

  Ud over sin autonome adfærd kan Spot også styres af en fjernbetjent med en spillignende controller. Men selv når robotten er i manuel tilstand, udviser den stadig en høj grad af autonomi. Hvis der er en forhindring forude, vil Spot køre udenom den. Hvis der er trapper, vil Spot gå op ad dem. Robotten går ind i disse driftstilstande og udfører derefter de relaterede handlinger helt af sig selv, uden input fra operatøren. For at gå ned ad en trappe går Spot baglæns, en fremgangsmåde, som ifølge Boston Dynamics giver større stabilitet.

• Funky Feet

  

  Spot’s ben drives af 12 specialfremstillede jævnstrømsmotorer, der hver især er gearet ned for at give et højt drejningsmoment. Robotten kan gå fremad, sidelæns og baglæns og trave med en topfart på 1,6 meter i sekundet. Den kan også dreje på stedet. Andre gangarter omfatter krybe- og gåture. I en meget populær YouTube-video viser Spot sit smarte fodarbejde ved at danse til pophittet “Uptown Funk.”

• Robot Blood

  

  Atlas drives af et hydraulisk system bestående af 28 aktuatorer. Disse aktuatorer er grundlæggende cylindere fyldt med trykvæske, der kan drive et stempel med stor kraft. Deres høje ydeevne skyldes til dels specialfremstillede servoventiler, der er betydeligt mindre og lettere end de rumfartsmodeller, som Boston Dynamics havde brugt i tidligere designs. Selv om det ikke er synligt udefra, er indmaden i en Atlas fyldt med disse hydrauliske aktuatorer samt de væskeledninger, der forbinder dem. Når en af disse ledninger går i stykker, lader Atlas den hydrauliske væske, som tilfældigvis er rød, afbløde.

• Næste generation

  

  Den nuværende version af Atlas er en grundig opgradering af den oprindelige model, som blev bygget til DARPA Robotics Challenge i 2015. Den nyeste robot er lettere og mere adræt. Boston Dynamics har brugt 3D-printere af industriel kvalitet til at fremstille vigtige strukturelle dele, hvilket giver robotten et større styrke/vægt-forhold end tidligere designs. Den næste generation af Atlas kan også gøre noget, som dens forgænger, som bekendt, ikke kunne: Den kan rejse sig op efter et fald.

• Walk This Way

  

  For at styre Atlas sørger en operatør for den generelle styring via en manuel styring, mens robotten bruger sine stereokameraer og lidar til at tilpasse sig ændringer i omgivelserne. Atlas kan også udføre visse opgaver selvstændigt. Hvis du f.eks. tilføjer specielle stregkodetags til papkasser, kan Atlas samle dem op og stable dem eller placere dem på hylder.

• Biologisk inspireret

  

  Atlas’ styresoftware fortæller ikke eksplicit robotten, hvordan den skal bevæge sine led, men anvender matematiske modeller af den underliggende fysik i robotkroppen, og hvordan den interagerer med omgivelserne. Atlas er afhængig af hele sin krop til at balancere og bevæge sig. Når robotten hopper over en forhindring eller laver akrobatiske stunts, bruger den ikke kun sine ben, men også sin overkrop og svinger med armene for at drive sig selv frem, ligesom en atlet ville gøre det.

Denne artikel er udgivet i det trykte nummer fra december 2019 som “By Leaps and Bounds.”