Догнать эволюцию: история шагающих роботов Boston Dynamics

О перспективах робототехники на примере одного из самых известных стартапов отрасли.

Boston Dynamics — возможно, единственная в мире технологическая компания, которая приобрела известность, не выпустив ни одного коммерческого продукта. Однако видео с испытаниями ее роботов собирают миллионы просмотров на YouTube, а некоторые из них и вовсе становятся мемами.

В июне 2017 года стало известно, что японский ИТ-гигант Softbank, создатель робота Pepper, купил Boston Dynamics. Это уже вторая смена владельца компании за последние 5 лет — в 2013 году ее приобрела Google, но сработаться предприятиям так и не удалось. По мнению экспертов, теперь Boston Dynamics придется менять философию, с которой компания жила более 20 лет.

Boston Dynamics руководит Марк Райберт — ему 67 лет, он президент и один из основателей компании. Райберт всегда носит гавайские рубашки и выглядит как классический гик в возрасте, соответствуя своему неформальному статусу гуру.

Широкая известность в профессиональном сообществе пришла к Райберту в 1980-х годах. В лаборатории LegLab Райберт создал первого в мире робота, прыгающего на одной ноге.

«Прыгуны» Райберта, как и его научные работы по теме балансирующих машин, стали классикой в роботостроении. Заложенные в них принципы использовались при создании двуногих и четвероногих роботов как в LegLab, откуда Райберт ушел в 1995 году, так и в Boston Dynamics, основанной за три года до этого.

«Вот она, наша мечта», — так на одной из конференций Райберт прокомментировал видеоролик, где чередовались кадры прыжков горных козлов и трейсеров, профессионалов паркура.

«Мы должны объединить поведение робота, динамическое управление и машинный дизайн. При этом интеграция всех трех составляющих важнее, чем каждая из них по отдельности», — рассказывал на той конференции глава Boston Dynamics.

Некоторые считают, что система управления может диктовать поведение, но я не думаю, что нужно вообще что-либо диктовать. Машина взаимодействует с физическим окружением, поэтому все инструкции, которые система управления ей предоставляет — это лишь предложения о том, как можно себя вести.
Результат — реальное поведение робота — часто непредсказуем, и только эксперимент может показать, что работает, а что нет. Поэтому мы всегда думаем о поведении, управлении и механике как об одной интегрированной сущности.
Марк Райберт, президент Boston Dynamics

Полноценно реализовать эти идеи удалось в роботах, созданных по контракту с DARPA для армии США. Американские военные хотели иметь в своем распоряжении шагающего робота для переноски грузов в труднодоступной для колесного транспорта местности (в пустыне или в лесу). Так появилась целая линейка четвероногих роботов от Boston Dynamics.

BigDog был создан и впервые испытан в 2005 году. Фактически он стал первой знаменитостью среди роботов Boston Dynamics. Благодаря натуралистичным движениям BigDog напоминал вьючное животное и привлекал внимание СМИ.

Максимальная грузоподъемность BigDog составила 150 килограммов, средняя скорость передвижения — около 6 километров в час (она менялась в зависимости от походки). BigDog мог подниматься в гору с уклоном 35 градусов, а также опускаться и вставать.

В 2009 году Министерство обороны США заключило с Boston Dynamics контракт на доработку робота. Проект получил официальное название LS3 (Legged Squad Support System), но внутри Boston Dynamics ему присвоили имя AlphaDog.

Разработчикам удалось повысить грузоподъемность новой машины до 182 килограммов, а максимальное расстояние передвижения увеличилось с 32 до 45 километров. Робот научился принимать голосовые команды и самостоятельно вставать после падений. В некоторых случаях роботу требовалась помощь человека, но конструкция позволяла обойтись силами одного солдата.

Больше всего в Boston Dynamics гордились надежностью новой модели. Если версия BigDog в среднем работала полчаса до первой неисправности, то у AlphaDog этот показатель увеличился почти до трех с половиной часов.

Несмотря на успешные испытания в учениях морской пехоты в 2015 году, робот не был принят на вооружение. Среди причин называли шум от дизельного двигателя и высокую стоимость.

«Представьте себе ситуацию, когда во время военной спецоперации робот получает серьезные повреждения, и подразделению нужно или взорвать дорогостоящее секретное оборудование, или нести 100 килограммов дополнительного груза», — поясняет профессор Евгений Магид, руководитель лаборатории интеллектуальных робототехнических систем и кафедры интеллектуальной робототехники в Казанском федеральном университете.

По мнению ученого, именно высокая стоимость конечного продукта, даже без учета затрат на его разработку, стала одним из ключевых недостатков транспортной системы от Boston Dynamics.

В рамках контракта с DARPA был создан еще один четвероногий робот LittleDog — уменьшенная копия AlphaDog на почти бесшумных электромоторах. Идеи этой модели использовались в следующем поколении шагающих машин.

Spot — тот самый четвероногий робот, который устоял на ногах после регулярных пинков в одном из видео от Boston Dynamics.

Spot умеет бегать, ориентироваться на улице и в закрытом пространстве и преодолевать препятствия вроде бордюров и лестниц. Его младший брат SpotMini снабжен рукой-манипулятором, которая может аккуратно брать предметы и помогает вставать после падений. Это также самый тихий робот от Boston Dynamics.

По словам Марка Райберта, его любимчик среди машин Boston Dynamics — модель WildCat. Это улучшенная версия робота Cheetah, которому до сих пор принадлежит рекорд скорости передвижения среди четвероногих машин — 48 км/ч (быстрее Усейна Болта на атлетическом треке).

Если Cheetah умеет бегать только по беговой дорожке, то WildCat обладает полноценной свободой передвижения. Его максимальная скорость чуть меньше (35 км/ч), но этого достаточно для рекорда среди свободно бегающих роботов.

Механика походки WildCat повторяет механику животных — робот может идти шагом, бежать рысью или галопом. От Cheetah он унаследовал способность изгибать спину при беге, как это делают животные.

Еще одна звезда YouTube от Boston Dynamics — человекоподобный робот Atlas. Видео с ним наиболее популярно и собрало более 20 миллионов просмотров (а заодно вызвало множество сочувственных комментариев и шуток про грядущую месть роботов).

Atlas может передвигаться в помещении и на улице, ходить по земле и тонкому слою снега, сохранять равновесие при толчках и столкновениях, носить и передавать коробки весом не более 11 килограмм, открывать двери, вставать после падений и даже создавать бардак в помещении.

undefined

Именно Atlas стал героем последнего видео от Boston Dynamics, когда на одной из презентаций он случайно упал со сцены.

Atlas можно было бы назвать флагманской разработкой Boston Dynamics. Однако Райберт немного скептически относится к идее антропоморфных роботов. По его мнению, делать робота похожим на человека стоит только при необходимости. Например, как в случае с моделью PETMAN, которая была разработана в Boston Dynamics для тестирования костюмов химической защиты.

Для проведения спасательных работ или замены ручного труда антропоморфность не всегда функционально необходима. Другая разработка Boston Dynamics под названием Handle демонстрирует преимущества гибридного подхода.

Handle совмещает в себе скорость передвижения на колесах и проходимость человекоподобных опор, может перепрыгивать высокие объекты, переносить грузы весом до 45 килограммов. При этом он имеет всего 10 суставных соединений (для сравнения, у Atlas их 28).

Многие считают, что антропоморфный робот может делать все, но одинаково плохо. Антропоморфные роботы действительно подходят почти для любых задач, хотя и проигрывают биоморфному четвероногому роботу в устойчивости, грузоподъёмности и скорости передвижения.
Антропоморфные роботы могут функционировать в среде, созданной для человека, успешно использовать человеческую инфраструктуру и инструменты. Это актуально, когда роботы помогают, действуют одновременно с человеком или заменяют его. Человекоподобная форма кажется более привлекательной, мы подсознательно склонны доверять антропоморфному созданию.
Евгений Магид

По словам профессора, полезность каждого из подходов зависит от поставленной задачи.

Судя по заявленным целям, Softbank более лояльна к антропоморфности роботов, чем специалисты Boston Dynamics. В японской компании ценят необходимость совместной работы машины и человека.

Скорее всего, вектор развития Boston Dynamics существенно изменится. Softbank уже приобрела французскую компанию Aldebaran Robotics, выпускающую небольших антропоморфных роботов NAO.
Японская компания Softbank производит и роботов Pepper. Они были выпущены в ограниченном количестве и продавались только в Японии по цене около $2000. Роботов раскупили еще на этапе предзаказов. В Японии они повсеместно используются в рекламных целях.
Евгений Магид

Робот Pepper на международной конференции «The 3rd Asia Future Conference»

(2016) в Японии

Евгений Магид считает, что интерес Softbank вызвали не сами роботы Boston Dynamics, а запатентованные технологии и профессиональная команда опытных исследователей для внедрения этих разработок в производство коммерческих роботов.

Google также хотела коммерциализировать продукты Boston Dynamics. Американская корпорация приобрела компанию в 2013 году вместе с восемью другими стартапами в области робототехники. За сделку отвечал Энди Рубин — один из создателей Android, в 2013 году топ-менеджер Google.

Рубин хотел собрать наиболее прогрессивные стартапы и подтолкнуть их к созданию продуктов для рынка. Робототехническое ответвление Google получило название Replicant (отсылка к «Бегущему по лезвию»), но значимых успехов добиться не удалось. По словам самого Рубина, он не ожидал, что даже первичная разработка продукта займет несколько лет.

В конце 2014 года Рубин покинул Google, сосредоточившись на развитии собственного стартапа Essential. Отношения Google и Boston Dynamics оставались неясными до 2016 года, когда было опубликовано видео с таскающим коробки Atlas и человека, толкающего робота клюшкой. Ролик не понравился рекламному отделу Google.

В интернет попало письмо руководителя PR-отдела Google Кортни Хон. Она сомневалась в полезности сотрудничества корпорации с Boston Dynamics.

Пресса восхищается технологиями, но в то же время мы наблюдаем рост негативных настроений, связанных с «ужасающим» имиджем роботов, будто они уже готовы отнять у людей рабочие места. Мы не готовы публично комментировать это видео и отвечать на вопросы, которые оно вызывает.
Из корпоративного письма Кортни Хон

Призыв отдалиться от Boston Dynamics стал поводом для решения продать компанию. Директор робототехнических проектов Google Аарон Эдзингер позже рассказал, что между корпорацией и Boston Dynamics «была кирпичная стена» — компании не понимали целей друг друга.

Удастся ли Softbank разрешить противоречие между коммерческой и научной составляющей? По мнению многих экспертов, прежние достижения Boston Dynamics стали возможны потому, что компания могла позволить себе заниматься коммерчески невыгодными проектами.

Основное конкурентное преимущество Boston Dynamics — возможность сосредоточиться на научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработках благодаря стабильному финансированию.
Поэтому их продукт получается высококачественным, но его цена отражает большие вложения в исследования и разработку и высокую себестоимость дальнейшего производства и обслуживания. Как в России, так и за рубежом такие продукты могут позволить себе только военные.
Евгений Магид

После новостей о продаже Boston Dynamics в американской прессе стали появляться призывы к Softbank. Журналисты и ученые просили японскую компанию не вмешиваться в разработку, чтобы специалисты могли продолжать работу над роботами, которые пока не приносят прибыли.

Интерес государства к робототехнике в России возродился в начале 2010-х годов, тогда же появилось и финансирование отрасли. В 2017 году несколько российских команд работают над созданием интеллектуальных роботов, подобных продуктам Boston Dynamics. Евгений Магид считает, что нельзя называть это копированием западных технологий.

Непрофессионалам зачастую кажется, что все иностранные разработки уникальны, а российские роботы полностью повторяют те или иные зарубежные аналоги. Я сужу по своему опыту работы за рубежом и вижу в российской робототехнике новизну, уникальность и большие перспективы развития.
Евгений Магид

«В России такие исследования велись еще в конце прошлого века, — рассказывает Евгений Магид. — Например, группа профессора Евгения Самуиловича Брискина из Волгоградского государственного технического университета в 1984 году разработала уникальную шагающую машину «Восьминог». Она весила 4,5 тонны и служила для ликвидации аварий и обезвреживания мин».

«В 21 веке я отметил бы компании "Сервосила" и "Андроидная техника". Последняя среди прочего занимается разработкой шагающих четвероногих роботов. Команда лаборатории интеллектуальных робототехнических систем КФУ также заинтересована в таких исследованиях. Мы рассматриваем возможность присоединиться к российскому консорциуму по разработке шагающих четвероногих роботов», — заявил профессор.

Больше всего интеллектуальные роботы интересуют военных. Это уже беспокоит крупнейших специалистов области. На разработку AlphaDog Минобороны США за пять лет потратило $42 миллиона. Хотя робот так и не был принят на вооружение, в будущем возможна разработка более тихой и дешевой модели.

Еще одна перспективная сфера применения — это космические исследования. Человечество стремится закрепиться на Луне, интересуется Марсом — шагающие роботы могут пригодиться при исследовании труднодоступных мест вроде пещер, карьеров и кратеров.

Несмотря на недостатки шагающих роботов — это ненадежность, низкая скорость передвижения, малая грузоподъёмность, сложность в управлении — в проходимости они превосходят колесные и гусеничные машины.
Евгений Магид

Наиболее коммерчески привлекательной считается ниша личных роботов-помощников. Именно в этой области работает Softbank, а теперь, скорее всего, и Boston Dynamics.

Разработка и развитие антропоморфных роботов — одно из ключевых направлений робототехники. Особенно это актуально для универсальных роботов-помощников, которые со временем могут стать привычным атрибутом в домашнем обиходе.
Евгений Магид

#bostondynamics #роботы