How Boston Dynamics Is Redefining Robot Agility

Ekskluzywne spojrzenie na najbardziej dynamiczne roboty na świecie

Z ich opadającą jak szczęka zwinnością i zwierzęcymi odruchami, bioinspirowane roboty Boston Dynamics zawsze wydawały się nie mieć sobie równych. Ale to pierwszeństwo nie powstrzymało firmy przed wyniesieniem swojej technologii na nowe wyżyny, czasami dosłownie. Najnowsze maszyny na nogach mogą pokonywać wzniesienia, wspinać się na przeszkody, a nawet skakać w powietrzu jak gimnastyczki. Nie da się zaprzeczyć ich atrakcyjności: Za każdym razem, gdy Boston Dynamics umieszcza nowy film w serwisie YouTube, szybko gromadzi on miliony wyświetleń. Są to prawdopodobnie pierwsze roboty, które można nazwać gwiazdami Internetu.

Boston Dynamics, niegdyś własność firmy macierzystej Google, Alphabet, a obecnie japońskiego konglomeratu SoftBank, od dawna jest skryta w swoich projektach. Niewiele publikacji zostały przyznane dostęp do jego Waltham, Mass., siedziba, w pobliżu Bostonu. Ale pewnego sierpniowego poranka IEEE Spectrum dostało się do środka. Tego dnia otrzymaliśmy pozwolenie na zrobienie wyjątkowej sesji zdjęciowej. Postanowiliśmy uchwycić roboty firmy w akcji – biegające, wspinające się, skaczące – używając szybkich kamer połączonych z mocnymi stroboskopami. Rezultaty, które widzicie na tej stronie: zatrzymane klatki czystej robotycznej zwinności.

Użyliśmy również zdjęć do stworzenia interaktywnych widoków, które możecie odkrywać online w naszym Przewodniku po robotach. Te interaktywne pozwalają obracać roboty o 360 stopni lub sprawić, że będą chodzić i skakać na ekranie.

Boston Dynamics zgromadził minizoo robotycznych bestii na przestrzeni lat, o nazwach takich jak BigDog, SandFlea i WildCat. Podczas naszej wizyty skupiliśmy się na dwóch najbardziej zaawansowanych maszynach, jakie firma kiedykolwiek zbudowała: Spot, zwinny czworonóg, oraz Atlas, humanoid wielkości dorosłego człowieka.

Spot może poruszać się po niemal każdym terenie, jednocześnie wyczuwając swoje otoczenie. Boston Dynamics niedawno udostępnił go do wynajęcia, z planami wyprodukowania czegoś w rodzaju tysiąca sztuk rocznie. Planuje, że Spot, a nawet ich paczki, będą kontrolować tereny przemysłowe, przeprowadzać misje związane z zagrożeniami i dostarczać paczki. A jego sława na YouTube nie pozostała niezauważona: Nawet rozrywka jest możliwa, z Cirque du Soleil przesłuchującym Spota jako potencjalnego nowego członka trupy.

„To naprawdę kamień milowy dla nas przechodzących od robotów, które pracują w laboratorium do tych, które są zahartowane do pracy w terenie”, mówi dyrektor generalny Boston Dynamics, Marc Raibert, w wywiadzie.

Nasz inny obiekt fotograficzny, Atlas, jest największą gwiazdą Boston Dynamics. Ten 150-centymetrowy (4 stopy-11 cali) humanoid jest zdolny do imponujących wyczynów atletycznych. Jego siłowniki są napędzane przez kompaktowy, ale potężny system hydrauliczny, który firma zaprojektowała od podstaw. Ten unikalny system zapewnia 80-kilogramowemu robotowi siłę eksplozji potrzebną do wykonywania akrobatycznych skoków i salta, które wydają się niemożliwe do wykonania przez tak dużego humanoida. Atlas zainspirował ciąg parodystycznych filmów na YouTube i więcej niż kilka żartów o przejęciu władzy przez roboty.

Choć Boston Dynamics doskonali się w tworzeniu robotów, musi jeszcze udowodnić, że może je sprzedać. Od momentu założenia w 1992 r. jako spin-off z MIT, firma była operacją skoncentrowaną na badaniach i rozwoju, a większość jej wczesnych funduszy pochodziła z amerykańskich programów wojskowych. Wydaje się, że nacisk na komercjalizację nasilił się po przejęciu przez SoftBank, w 2017 roku. Założyciel i dyrektor generalny SoftBank, Masayoshi Son, jest znany z miłości do robotów i zysków.

Uruchomienie Spot jest znaczącym krokiem dla Boston Dynamics, ponieważ dąży do „produktyzacji” swoich kreacji. Mimo to Raibert twierdzi, że jego długoterminowe cele pozostają niezmienne: chce budować maszyny, które wchodzą w dynamiczną interakcję ze światem, tak jak robią to zwierzęta i ludzie. Czy coś się w ogóle zmieniło? Tak, jedna rzecz – dodaje z uśmiechem. Na początku swojej kariery jako robotyk pisał prace i liczył cytaty. Teraz liczy wyświetlenia na YouTube.

• In the Spotlight

  

  Boston Dynamics zaprojektował Spot jako wszechstronną maszynę mobilną nadającą się do różnych zastosowań. Firma nie ogłosiła, ile Spot będzie kosztował, mówiąc jedynie, że jest on udostępniany wybranym klientom, którzy będą mogli wziąć robota w leasing. Wnęka ładunkowa pozwala na umieszczenie na plecach robota do 14 kilogramów dodatkowego sprzętu. Jednym z akcesoriów, które Boston Dynamics planuje zaoferować, jest ramię o 6 stopniach swobody, które pozwoli Spotowi chwytać przedmioty i otwierać drzwi.

• Super Senses

  

  Sprzęt Spota jest prawie w całości zaprojektowany na zamówienie. Obejmuje on potężne procesory do sterowania, jak również moduły czujników percepcji. Czujniki są umieszczone z przodu, z tyłu i po bokach ciała robota. Każdy moduł składa się z pary kamer stereoskopowych, kamery szerokokątnej oraz projektora tekstur, który usprawnia wykrywanie 3D przy słabym oświetleniu. Czujniki pozwalają robotowi korzystać z metody nawigacji znanej jako SLAM, czyli jednoczesnego lokalizowania i mapowania, aby poruszać się autonomicznie.

• Stepping Up

  

  Oprócz zachowań autonomicznych, Spot może być również sterowany przez zdalnego operatora za pomocą kontrolera w stylu gry. Jednak nawet w trybie ręcznym, robot nadal wykazuje wysoki stopień autonomii. Jeśli przed nim znajduje się przeszkoda, Spot ją ominie. Jeśli są schody, Spot wejdzie po nich. Robot przechodzi w te tryby pracy, a następnie wykonuje związane z nimi czynności całkowicie samodzielnie, bez żadnej ingerencji ze strony operatora. Aby zejść po schodach, Spot chodzi tyłem, co według Boston Dynamics zapewnia większą stabilność.

• Funky Feet

  

  Nogi Spota są napędzane przez 12 niestandardowych silników prądu stałego, z których każdy jest tak wyregulowany, aby zapewnić wysoki moment obrotowy. Robot może chodzić do przodu, na boki i do tyłu oraz kłusować z maksymalną prędkością 1,6 metra na sekundę. Może również obracać się w miejscu. Inne chody to czołganie się i chodzenie. W jednym z szalenie popularnych filmów w serwisie YouTube Spot popisuje się swoją wymyślną pracą nóg, tańcząc do popowego hitu „Uptown Funk.”

• Robot Blood

  

  Atlas jest napędzany przez system hydrauliczny składający się z 28 siłowników. Siłowniki te są w zasadzie cylindrami wypełnionymi płynem pod ciśnieniem, który może napędzać tłok z dużą siłą. Ich wysoka wydajność wynika częściowo z zastosowania niestandardowych serwozaworów, które są znacznie mniejsze i lżejsze niż modele stosowane w przemyśle lotniczym, których Boston Dynamics używał we wcześniejszych projektach. Choć nie widać tego z zewnątrz, wnętrze Atlasa jest wypełnione tymi siłownikami hydraulicznymi oraz łączącymi je przewodami z płynem. Gdy jedna z tych linii pęknie, Atlas odpowietrza płyn hydrauliczny, który jest czerwony.

• Next Generation

  

  Obecna wersja Atlasa to gruntowna modernizacja oryginalnego modelu, który został zbudowany na potrzeby DARPA Robotics Challenge w 2015 roku. Najnowszy robot jest lżejszy i bardziej zwinny. Boston Dynamics użył drukarek 3D klasy przemysłowej do wykonania kluczowych części strukturalnych, dzięki czemu robot ma lepszy stosunek wytrzymałości do masy niż wcześniejsze konstrukcje. Atlas nowej generacji potrafi również coś, czego jego poprzednik, jak wiadomo, nie potrafił: Potrafi wstać po upadku.

• Walk This Way

  

  Aby kontrolować Atlasa, operator zapewnia ogólne sterowanie za pomocą ręcznego kontrolera, podczas gdy robot wykorzystuje swoje kamery stereo i lidar, aby dostosować się do zmian w środowisku. Atlas może również wykonywać pewne zadania autonomicznie. Na przykład, jeśli dodasz specjalne znaczniki z kodami kreskowymi do kartonów, Atlas może je podnieść i ułożyć w stos lub umieścić na półkach.

• Biologicznie inspirowane

  

  Oprogramowanie sterujące Atlasa nie mówi wprost robotowi, jak ma poruszać swoimi stawami, ale raczej wykorzystuje matematyczne modele podstawowej fizyki ciała robota i tego, jak wchodzi on w interakcje ze środowiskiem. Atlas wykorzystuje całe swoje ciało do utrzymywania równowagi i poruszania się. Podczas przeskakiwania nad przeszkodą lub wykonywania akrobatycznych akrobacji robot używa nie tylko nóg, ale także górnej części ciała, wymachując ramionami, aby napędzać się tak, jak zrobiłby to sportowiec.

Ten artykuł ukazał się w numerze drukowanym z grudnia 2019 r. jako „By Leaps and Bounds.”

.