How Boston Dynamics Is Redefining Robot Agility

Um olhar exclusivo sobre os robôs mais dinâmicos do mundo

Com a sua agilidade de queda da mandíbula e reflexos semelhantes a animais, os robôs de inspiração biológica da Boston Dynamics sempre pareceram não ter igual. Mas essa preeminência não impediu a empresa de empurrar sua tecnologia para novas alturas, às vezes literalmente. Sua última safra de máquinas com pernas pode subir e descer colinas, escalar obstáculos e até pular no ar como um ginasta. Não há como negar o seu apelo: Cada vez que a Boston Dynamics carrega um novo vídeo para o YouTube, ele rapidamente arrebata milhões de visualizações. Estes são provavelmente os primeiros robôs que você poderia chamar de estrelas da Internet.

Boston Dynamics, antes propriedade da empresa-mãe do Google, Alphabet, e agora do conglomerado japonês SoftBank, há muito tempo tem sido reservado sobre seus designs. Poucas publicações tiveram acesso à sua sede em Waltham, Mass., perto de Boston. Mas uma manhã de Agosto passado, o IEEE Spectrum entrou. Foi-nos dada permissão para fazer um tipo único de sessão fotográfica nesse dia. Começamos a capturar os robôs da empresa em ação – correndo, escalando, saltando – usando câmeras de alta velocidade acopladas a poderosos estroboscópios. Os resultados que você vê nesta página: quadros congelados de agilidade robótica pura.

Também usamos as fotos para criar visualizações interativas, que você pode explorar online em nosso Guia de Robôs. Estes interativos permitem girar os robôs 360 graus, ou fazê-los andar e pular na sua tela.

Boston Dynamics acumulou um minizoo de bestas robóticas ao longo dos anos, com nomes como BigDog, SandFlea, e WildCat. Quando visitamos, focamos nas duas máquinas mais avançadas que a empresa já construiu: Spot, um quadruplo ágil, e Atlas, um humanóide adulto.

Spot pode navegar em quase todos os tipos de terreno enquanto detecta o seu ambiente. Recentemente a Boston Dynamics disponibilizou-o para aluguer, com planos para fabricar algo como mil unidades por ano. Prevê Spot, ou mesmo pacotes deles, inspecionar locais industriais, realizar missões hazmat, e entregar pacotes. E a sua fama no YouTube não passou despercebida: Até o entretenimento é uma possibilidade, com o Cirque du Soleil Auditioning Spot como um novo membro potencial da trupe.

“É realmente um marco para nós irmos de robôs que trabalham no laboratório a estes que são treinados para trabalhar no campo”, diz o CEO da Boston Dynamics, Marc Raibert, em uma entrevista.

Nosso outro assunto fotográfico, Atlas, é a maior celebridade da Boston Dynamics. Este humanóide de 150 centímetros de altura é capaz de fazer proezas atléticas impressionantes”. Os seus actuadores são accionados por um sistema hidráulico compacto mas potente que a empresa concebeu de raiz. O sistema único dá ao robô de 80 quilos (176 libras) a força explosiva necessária para realizar saltos e viragens acrobáticas que não parecem ser possíveis para um humanóide tão grande. Atlas inspirou uma série de vídeos de paródia no YouTube e mais do que algumas piadas sobre a aquisição de um robô.

Embora Boston Dynamics se destaque em fazer robôs, ele ainda não provou que pode vendê-los. Desde a sua fundação em 1992 como uma spin-off do MIT, a empresa tem sido uma operação R&D-centric, com a maior parte do seu financiamento inicial vindo de programas militares dos EUA. A ênfase na comercialização parece ter se intensificado após a aquisição pela SoftBank, em 2017. O fundador e CEO da SoftBank, Masayoshi Son, é conhecido por adorar robôs – e lucros.

O lançamento da Spot é um passo significativo para a Boston Dynamics, uma vez que procura “produzir” suas criações. Ainda assim, Raibert diz que seus objetivos de longo prazo permaneceram os mesmos: ele quer construir máquinas que interagem com o mundo dinamicamente, assim como os animais e os seres humanos fazem. Será que alguma coisa mudou? Sim, uma coisa, ele acrescenta com um sorriso. No início da sua carreira como robótico, ele costumava escrever papéis e contar as suas citações. Agora ele conta as vistas do YouTube.

• No Spotlight

  

  Boston Dynamics desenhou a Spot como uma máquina móvel versátil, adequada para uma variedade de aplicações. A empresa não anunciou quanto custará a Spot, dizendo apenas que ela está sendo disponibilizada para selecionar clientes, que serão capazes de alugar o robô. Um compartimento de carga útil permite adicionar até 14 quilos de hardware extra às costas do robô. Um dos acessórios que Boston Dynamics planeja oferecer é um braço de 6 graus de liberdade, que permitirá ao Spot agarrar objetos e abrir portas.

• Super Senses

  

  O hardware do Spot é quase inteiramente personalizado. Inclui placas de processamento poderosas para controlo, bem como módulos de sensores para percepção. Os sensores estão localizados na parte frontal, traseira e lateral do corpo do robô. Cada módulo consiste em um par de câmeras estéreo, uma câmera grande angular e um projetor de textura, o que melhora a detecção 3D em baixa luminosidade. Os sensores permitem que o robô utilize o método de navegação conhecido como SLAM, ou localização e mapeamento simultâneo, para se locomover autonomamente.

• Stepping Up

  

  Além de seus comportamentos autônomos, o Spot também pode ser dirigido por um operador remoto com um controlador de estilo de jogo. Mas mesmo quando em modo manual, o robô ainda exibe um alto grau de autonomia. Se houver um obstáculo à frente, o Spot irá contorná-lo. Se houver escadas, a Spot irá subi-las. O robô entra nestes modos de operação e então realiza as ações relacionadas completamente por conta própria, sem nenhuma entrada do operador. Para descer uma escada, a Spot anda para trás, uma aproximação da Boston Dynamics diz que proporciona maior estabilidade.

• Funky Feet

  

  Pés do ponto são alimentados por 12 motores CC personalizados, cada engrenagem para baixo para fornecer torque elevado. O robô pode andar para a frente, de lado e para trás, e trotar a uma velocidade máxima de 1,6 metros por segundo. Ele também pode girar no lugar. Outros movimentos incluem o rastejamento e a estimulação. Num vídeo muito popular do YouTube, o Spot mostra o seu trabalho de pés ao dançar ao som do sucesso pop “Uptown Funk”.

• Robot Blood

  

  Atlas é alimentado por um sistema hidráulico composto por 28 actuadores. Estes atuadores são basicamente cilindros cheios com fluido pressurizado que podem acionar um pistão com grande força. O seu alto desempenho deve-se em parte às servo-válvulas personalizadas que são significativamente menores e mais leves que os modelos aeroespaciais que a Boston Dynamics tinha usado em projetos anteriores. Embora não visíveis do exterior, as entranhas de um Atlas são preenchidas com estes atuadores hidráulicos, assim como as linhas de fluido que os conectam. Quando uma dessas linhas se rompe, o Atlas sangra o fluido hidráulico, que por acaso é vermelho.

• Next Generation

  

  A versão atual do Atlas é uma atualização completa do modelo original, que foi construído para o DARPA Robotics Challenge em 2015. O mais novo robô é mais leve e mais ágil. Boston Dynamics usou impressoras 3D de grau industrial para fazer peças estruturais chave, dando ao robô uma maior relação força/peso do que os desenhos anteriores. O Atlas de próxima geração também pode fazer algo que seu predecessor, famoso, não poderia fazer: Ele pode se levantar após uma queda.

• Walk This Way

  

  Para controlar o Atlas, um operador fornece direção geral através de um controlador manual, enquanto o robô usa suas câmeras estéreo e lidar para se ajustar às mudanças no ambiente. O Atlas também pode realizar determinadas tarefas de forma autónoma. Por exemplo, se você adicionar etiquetas especiais tipo código de barras às caixas de papelão, o Atlas pode pegá-las e empilhá-las ou colocá-las em prateleiras.

• Biologically Inspired

  

  O software de controle do Atlas não diz explicitamente ao robô como mover suas articulações, mas emprega modelos matemáticos da física subjacente do corpo do robô e como ele interage com o ambiente. O Atlas depende de todo o seu corpo para se equilibrar e se mover. Ao saltar sobre um obstáculo ou fazer acrobacias, o robô usa não só as pernas, mas também a parte superior do corpo, balançando os braços para se impulsionar como um atleta faria.

Este artigo aparece na edição impressa de dezembro de 2019 como “By Leaps and Bounds”