Робот Атлас занимается паркуром

РоботАтласзанимаетсяпаркуром

Atlas jumps between boxes in the Boston Dynamics lab.

Впервые сегодня оба Роботы Atlas безупречно преодолели сложную полосу препятствий. Или, почти безупречно.

Первый из двух роботов пробежал по ряду фанерных панелей с наклоном, перепрыгнул через пропасть и побежал вверх и вниз по лестнице в заданном курсе. на втором этаже штаб-квартиры Boston Dynamics. Второй робот запрыгнул на балансир и проделал те же шаги в обратном направлении, а затем первый робот перепрыгнул через балку. Оба приземлились по два идеально синхронизированных бэкфлипса, и видеомагнитофон запечатлел каждое движение.

И все же инженеры-робототехники, которые месяцами работали над этой рутиной, едва ли находят время, чтобы отпраздновать. Через несколько мгновений после того, как камеры вырезали, они сбились в кучу, внося изменения перед следующим дублем. Хотя эта последняя попытка была почти идеальной, она не была точно идеальной, не совсем. После того, как роботы завершили свои сальто назад, один из них должен был качать рукой, как питчер из высшей лиги, после аута в конце игры – ход, который команда Атласа называет «Ча-Цзин».

Робот действительно накачал рукой, но он также немного споткнулся при этом простом движении. Это было всего лишь малейшее заикание, чего большинство людей, просматривающих видео, никогда не заметят. Но команда Atlas замечает каждую деталь и хочет все исправить.

«Мы не использовали такое поведение после сальто до сегодняшнего дня, так что это был настоящий эксперимент», – говорит Скотт Куиндерма, руководитель группы Atlas в Boston Dynamics. «Если внимательно посмотреть видео, оно выглядит немного неловко. Мы собираемся заменить поведение, которое мы тестировали раньше, чтобы иметь некоторую уверенность, что оно сработает ».

ощущение того, что такое внимание к деталям – вот что привело к появлению роботов, способных выполнять такую ​​футуристическую, кажущуюся невозможной рутину. Но это также поднимает вопрос, который сначала кажется удивительным, но затем кажется очевидным: Почему это важно?

Почему это так важно, если Атлас заикается, когда качает кулак? Какое это имеет значение, если он вообще качает кулаком? И пока мы задаем вопросы, какой именно толк в беге роботов через полосу препятствий? Почему фанерные панели с наклоном, почему свод, почему сальто назад?

Короче: почему паркур?

Строительство фундамента

Способность робота выполнять сальто назад может никогда не пригодиться в коммерческих условиях. (Атлас – это исследовательская платформа , а не коммерческий продукт.) Но для этого не требуется много воображение или отраслевые знания, чтобы понять, почему для Атласа было бы полезно иметь возможность выполнять тот же диапазон движений и физических задач, что и люди. Если роботы в конечном итоге смогут реагировать на окружающую среду с тем же уровнем ловкости, что и средний взрослый человек, диапазон потенциальных приложений будет практически безграничным.

«Гуманоиды интересны с нескольких точек зрения», – говорит Куиндерма. «Во-первых, они отражают наше видение робота будущего, который может работать где угодно и делать что угодно. Возможно, они не лучший дизайн для какой-либо конкретной задачи, но если вы хотите создать одну платформу, которая могла бы выполнять широкий спектр физических задач, мы уже знаем, что человеческий форм-фактор способен на это ».

«С технической точки зрения гуманоиды представляют собой несколько проблем, которые мы приветствуем как исследовательская группа», – добавляет он. «Их сочетание размера и сложности создает компромиссы в конструкции оборудования, связанные с соотношением прочности и веса, временем работы, диапазоном движения и физической надежностью. В то же время наша контрольная группа должна создать алгоритмы, которые могут анализировать физическую сложность этих машин, чтобы создать широкий набор высокоэнергетических и скоординированных действий. В конечном счете, расширение границ роботов-гуманоидов, таких как Атлас, приводит к инновациям в аппаратном и программном обеспечении, которые применимы ко всем нашим роботам в Boston Dynamics ».

– Скотт Куиндерма, руководитель группы Atlas

Паркур, как узкий и, как это может показаться конкретным, дает команде Atlas идеальную «песочницу» для экспериментов с новым поведением. Это деятельность всего тела, которая требует от Атласа поддержания равновесия в различных ситуациях и плавного переключения между одним поведением и другим.

«На самом деле речь идет о создании поведения на пределе возможностей робота и о том, чтобы заставить их всех работать вместе в гибкой системе управления», – говорит Куиндерма. «Есть много важных проблем, которые паркур не заставляет решать, но дело не в этом. Мы не пытаемся решить все сразу. Работа, которую мы делаем сейчас, позволяет нам создать прочную основу для решения следующего набора исследовательских проблем ».

Эволюция Атласа

Оглядываясь назад на более чем пять лет видео об Атласе, легко упустить из виду, какого прогресса команда достигла за это время. Фактически, некоторые из улучшений невидимы для обычного зрителя, хотя они представляют собой гигантский скачок (в данном случае в буквальном смысле) в технологиях. Хотя в предыдущих видеороликах Атлас выполнял кувырки, стойки на руках и сальто назад, основные процессы управления этими движениями претерпели эволюцию.

«Действия Атласа теперь определяются восприятием, а тогда их не было», – объясняет Куиндерма. «Например, предыдущий этаж подпрограмма и танцевальные видео были посвящены тому, чтобы запечатлеть нашу способность создавать разнообразные динамические движения и связать их вместе в рутину, которую мы можем повторять снова и снова. В этом случае система управления роботом все еще должна делать множество важных корректировок на лету, чтобы поддерживать баланс и правильную осанку, но робот не ощущал и не реагировал на окружающую среду ».

В этой итерации паркура робот адаптирует поведение в своем репертуаре на основе того, что он видит. Это означает, что инженерам не нужно заранее программировать прыжковые движения для всех возможных платформ и зазоров, с которыми может столкнуться робот. Вместо этого команда создает меньшее количество шаблонов поведения, которые могут быть сопоставлены со средой и выполнены в интерактивном режиме.

«Мы решили добавить поворотный поворот довольно поздно в нашей разработке. процесс », – говорит Йеухи Абэ, старший инженер по управлению в команде Atlas. «Мы смогли использовать инструменты, разработанные для создания толчковых движений в других контекстах, чтобы быстро создать прототип, который мы усовершенствовали, используя комбинацию моделирования и тестирования роботов».

Моделирование – это важный инструмент разработки для группы управления Atlas, как для оценки нового поведения перед тестированием роботов, так и для обеспечения того, чтобы новые изменения программного обеспечения не влияли отрицательно на существующие возможности. Но все еще нет замены аппаратному тестированию, особенно в движениях, ограничивающих производительность, таких как прыжки в воду.

Об этом хранилище: в отличие от прыжков с высокими переворотами для гимнастики, прыжки для паркура – это немного менее эффектный метод, разработанный для того, чтобы бегун мог преодолеть невысокую стену или препятствие – в данном случае балансир высотой всего несколько футов. Атлас кладет руку на балку, а затем поднимает тело над конструкцией. Для многих людей подобное хранилище было бы относительно простым (особенно по сравнению с обратным сальто), но для команды Атласа это стало новой огромной проблемой.

«Если бы вы или я перепрыгнули через барьер, мы бы воспользовались некоторыми свойствами наших тел, которые не передались бы роботу», – отмечает Куиндерма. «Например, у робота нет позвоночника или лопаток, поэтому у него нет такого же диапазона движений, как у нас с вами. У робота также тяжелый торс и сравнительно слабые суставы рук. Расширение наших инструментов с целью помочь нам найти решения, работающие в рамках этих ограничений, – вот что сделало хранилище интересной задачей ».

Радости и разочарования

Во время съемок Атлас добирается до хранилища примерно в половине случаев. (Естественным следствием доведения роботов до предела является то, что иногда эти ограничения достигаются.) В других случаях Атлас преодолевает барьер, но теряет равновесие и падает назад, и инженеры смотрят в журналы, чтобы увидеть если они могут найти возможности для корректировок на лету.

«Здесь много довольно интересных вариантов поведения, и некоторые из них еще не совсем надежны», – говорит Бен Стивенс, руководитель службы управления Atlas. «Любое поведение здесь имеет небольшой шанс на провал. Это почти секунд непрерывных прыжков, бега трусцой, поворотов, прыжков и переворачиваний, так что эти вероятности складываются ».

Стивенс добавляет, что Boston Dynamics впервые засняла двух роботов, выполняющих паркур вместе. «На самом деле мы никогда не снимали двух роботов вместе до двух недель назад», – говорит он в день съемок рутины. «Сейчас мы находимся в таком месте, где это должно сработать. Мы думаем, что уловили все основные неудачи, и теперь все сводится к этим небольшим вероятностям ».

В конце, как всегда, все сходится. Видеосъемочная группа получает удовольствие от выступления всех – вплоть до последних ходов празднования. Работа кропотливая и поэтапная, но когда оба робота дойдут до конца своей рутины, инженеры должны перестать аплодировать, прежде чем камеры перестанут работать.

«Я думаю, что это одна из радостей робототехники, что мы решаем действительно сложные проблемы, а вместе с этим и неизбежные разочарования», – говорит Куиндерма. “Мне трудно представить себе мир 20 через несколько лет, в котором не было бы способных мобильных роботов, которые двигались бы с изяществом, надежность, и работать вместе с людьми, чтобы обогатить нашу жизнь. Но мы все еще находимся в начальной стадии создания этого будущего. Я надеюсь, что такие демонстрации дают небольшое представление о том, что возможно ».