Come Boston Dynamics sta ridefinendo l’agilità dei robot

Uno sguardo esclusivo ai robot più dinamici del mondo

Con la loro sbalorditiva agilità e i loro riflessi animaleschi, i robot bioispirati della Boston Dynamics sembrano non avere rivali. Ma questa preminenza non ha impedito all’azienda di spingere la sua tecnologia a nuove altezze, a volte letteralmente. Il suo ultimo raccolto di macchine con le gambe può arrancare su e giù per le colline, arrampicarsi sugli ostacoli e persino saltare in aria come un ginnasta. Non si può negare il loro fascino: Ogni volta che Boston Dynamics carica un nuovo video su YouTube, accumula rapidamente milioni di visualizzazioni. Questi sono probabilmente i primi robot che si potrebbero chiamare stelle di Internet.

Boston Dynamics, una volta di proprietà della società madre di Google, Alphabet, e ora del conglomerato giapponese SoftBank, è stata a lungo segreta sui suoi progetti. Poche pubblicazioni hanno avuto accesso al suo quartier generale di Waltham, Mass, vicino a Boston. Ma una mattina dello scorso agosto, IEEE Spectrum è entrato. Ci è stato dato il permesso di fare un tipo unico di servizio fotografico quel giorno. Abbiamo deciso di catturare i robot dell’azienda in azione – correndo, arrampicandosi, saltando – usando fotocamere ad alta velocità accoppiate a potenti strobo. Il risultato che vedete in questa pagina: fermo immagine di pura agilità robotica.

Abbiamo anche usato le foto per creare viste interattive, che potete esplorare online sulla nostra Guida ai robot. Questi interattivi permettono di far girare i robot a 360 gradi, o di farli camminare e saltare sullo schermo.

Boston Dynamics ha accumulato un minizoo di bestie robotiche nel corso degli anni, con nomi come BigDog, SandFlea e WildCat. Quando abbiamo visitato, ci siamo concentrati sulle due macchine più avanzate che l’azienda abbia mai costruito: Spot, un agile quadrupede, e Atlas, un umanoide di dimensioni adulte.

Spot può navigare su quasi ogni tipo di terreno mentre rileva il suo ambiente. Boston Dynamics lo ha recentemente reso disponibile per il noleggio, con l’intenzione di produrre qualcosa come mille unità all’anno. Prevede che Spot, o anche pacchetti di essi, ispezionino siti industriali, svolgano missioni hazmat e consegnino pacchi. E la sua fama su YouTube non è passata inosservata: Anche l’intrattenimento è una possibilità, con il Cirque du Soleil che sta facendo un’audizione per Spot come potenziale nuovo membro della troupe.

“È davvero una pietra miliare per noi passare dai robot che lavorano in laboratorio a questi che sono temprati per lavorare sul campo”, dice il CEO della Boston Dynamics Marc Raibert in un’intervista.

L’altro nostro soggetto fotografico, Atlas, è la più grande celebrità della Boston Dynamics. Questo umanoide alto 150 centimetri è in grado di compiere imprese atletiche impressionanti. I suoi attuatori sono guidati da un sistema idraulico compatto ma potente che l’azienda ha progettato da zero. Il sistema unico dà al robot di 80 chili la forza esplosiva necessaria per eseguire salti acrobatici e capovolgimenti che non sembrano possibili per un umanoide così grande. Atlas ha ispirato una serie di video parodistici su YouTube e più di qualche battuta su una presa di potere da parte dei robot.

Mentre Boston Dynamics eccelle nella produzione di robot, deve ancora dimostrare di poterli vendere. Fin dalla sua fondazione nel 1992 come spin-off del MIT, la società è stata un’operazione R&D-centrica, con la maggior parte dei suoi primi finanziamenti provenienti da programmi militari statunitensi. L’enfasi sulla commercializzazione sembra essersi intensificata dopo l’acquisizione da parte di SoftBank, nel 2017. Il fondatore e CEO di SoftBank, Masayoshi Son, è noto per amare i robot e i profitti.

Il lancio di Spot è un passo significativo per Boston Dynamics che cerca di “produrre” le sue creazioni. Eppure, Raibert dice che i suoi obiettivi a lungo termine sono rimasti gli stessi: vuole costruire macchine che interagiscano con il mondo in modo dinamico, proprio come fanno gli animali e gli esseri umani. È cambiato qualcosa? Sì, una cosa, aggiunge con un sorriso. All’inizio della sua carriera di robotico, scriveva articoli e contava le sue citazioni. Ora conta le visualizzazioni su YouTube.

• Sotto i riflettori

  

  Boston Dynamics ha progettato Spot come una versatile macchina mobile adatta ad una varietà di applicazioni. L’azienda non ha annunciato quanto costerà Spot, dicendo solo che viene messo a disposizione di clienti selezionati, che potranno noleggiare il robot. Una baia di carico utile permette di aggiungere fino a 14 chilogrammi di hardware extra sulla schiena del robot. Uno degli accessori che Boston Dynamics prevede di offrire è un braccio a 6 gradi di libertà, che permetterà a Spot di afferrare oggetti e aprire porte.

• Super Senses

  

  L’hardware di Spot è quasi interamente progettato su misura. Include potenti schede di elaborazione per il controllo e moduli di sensori per la percezione. I sensori sono situati sulla parte anteriore, posteriore e laterale del corpo del robot. Ogni modulo consiste in una coppia di telecamere stereo, una telecamera grandangolare e un proiettore di texture, che migliora il rilevamento 3D in condizioni di scarsa luminosità. I sensori permettono al robot di utilizzare il metodo di navigazione noto come SLAM, o localizzazione e mappatura simultanea, per muoversi autonomamente.

• Stepping Up

  

  Oltre ai suoi comportamenti autonomi, Spot può anche essere guidato da un operatore remoto con un controller stile gioco. Ma anche quando è in modalità manuale, il robot mostra ancora un alto grado di autonomia. Se c’è un ostacolo davanti, Spot lo aggirerà. Se ci sono delle scale, Spot le salirà. Il robot entra in queste modalità operative e poi esegue le relative azioni completamente da solo, senza alcun input da parte dell’operatore. Per scendere una rampa di scale, Spot cammina all’indietro, un approccio che secondo Boston Dynamics fornisce maggiore stabilità.

• Funky Feet

  

  Le gambe di Spot sono alimentate da 12 motori DC personalizzati, ognuno dei quali è orientato verso il basso per fornire una coppia elevata. Il robot può camminare in avanti, lateralmente e all’indietro, e trottare ad una velocità massima di 1,6 metri al secondo. Può anche girare sul posto. Altre andature includono lo strisciare e il camminare. In un video molto popolare su YouTube, Spot mostra il suo fantastico gioco di gambe ballando la hit pop “Uptown Funk.”

• Robot Blood

  

  Atlas è alimentato da un sistema idraulico composto da 28 attuatori. Questi attuatori sono fondamentalmente cilindri riempiti di fluido pressurizzato che possono guidare un pistone con grande forza. Le loro alte prestazioni sono dovute in parte alle servovalvole personalizzate che sono significativamente più piccole e più leggere dei modelli aerospaziali che Boston Dynamics aveva usato nei progetti precedenti. Anche se non è visibile dall’esterno, le viscere di un Atlas sono piene di questi attuatori idraulici così come le linee di fluido che li collegano. Quando una di queste linee si rompe, Atlas spurga il fluido idraulico, che guarda caso è rosso.

• Next Generation

  

  L’attuale versione di Atlas è un aggiornamento completo del modello originale, che è stato costruito per il DARPA Robotics Challenge nel 2015. Il nuovo robot è più leggero e più agile. Boston Dynamics ha utilizzato stampanti 3D di livello industriale per realizzare parti strutturali chiave, dando al robot un maggiore rapporto forza-peso rispetto ai progetti precedenti. L’Atlas di nuova generazione può anche fare qualcosa che il suo predecessore, notoriamente, non poteva: Può alzarsi dopo una caduta.

• Walk This Way

  

  Per controllare Atlas, un operatore fornisce una guida generale tramite un controller manuale mentre il robot usa le sue telecamere stereo e il lidar per adattarsi ai cambiamenti nell’ambiente. Atlas può anche eseguire alcuni compiti autonomamente. Per esempio, se si aggiungono speciali etichette tipo codice a barre alle scatole di cartone, Atlas può raccoglierle e impilarle o metterle sugli scaffali.

• Biologically Inspired

  

  Il software di controllo di Atlas non dice esplicitamente al robot come muovere le sue articolazioni, ma piuttosto impiega modelli matematici della fisica sottostante del corpo del robot e come interagisce con l’ambiente. Atlas si basa su tutto il suo corpo per bilanciare e muoversi. Quando salta un ostacolo o fa acrobazie acrobatiche, il robot usa non solo le gambe ma anche la parte superiore del corpo, oscillando le braccia per spingersi proprio come farebbe un atleta.

Questo articolo appare nel numero di stampa di dicembre 2019 come “By Leaps and Bounds.”