In der Science-Fiction, insbesondere in den Klassikern amerikanischer Schriftsteller der Mitte des Jahrhunderts, sind Roboter sehr verbreitet. Meistens helfen sie einer Person, manchmal leben sie alleine und manchmal kämpfen sie sogar mit den Menschen, die sie geschaffen haben. Aber fast immer - das sind aufrechte anthropomorphe Maschinen mit zwei Beinen und zwei Armen. Es ist überraschend, wie beharrlich die Autoren und Drehbuchautoren von Filmen versuchen, Maschinen mit menschlichen Merkmalen auszustatten.
Moderne Roboter sind viel praktischer, sie sind maximal für jede enge Aufgabe geeignet und sehen so unähnlich wie möglich aus.
Aber es gibt ein Unternehmen, das trotz aller praktischen Überlegungen Roboter herstellt, die Menschen und Tieren so ähnlich wie möglich sind - Boston Dynamics. Und kürzlich haben sie ihrem Roboter das Tanzen beigebracht!
Sehen Sie dieses Video unter dem Schnitt.
Trotz aller Schwierigkeiten und zahlreicher Weiterverkäufe des Unternehmens in verschiedenen Händen verliert BD nicht den Mut. Sie hat ehrgeizige Pläne. Wissenschaftliche Forschung geht Hand in Hand mit kommerziellen Aktivitäten, wie ein feuriges Video zeigt, das vor ein paar Wochen an Silvester das Internet in die Luft jagte. Im Moment hat es mehr als 25 Millionen Aufrufe und seine Popularität hat nicht nachgelassen.
Dies ist keine Computergrafik, das Video wird mit echten Robotern erstellt, die genau das tun, was auf dem Bildschirm angezeigt wird. Die ersten zwei Minuten wurden in einem Bild ohne Kleben oder Bearbeiten gefilmt. Auch die Umgebung wurde speziell ausgewählt, um maximalen Realismus zu betonen. Dies ist keine chromakey oder glamouröse Szene. Dies ist ein schmuckloser Labortestraum, hinter dessen Glas Sie Maschinen und Mechanismen, gewöhnliche Arbeitsplätze und Markierungen auf dem Boden für den Videofilmer sehen können.
Anmutige Bewegungen, hohe Sprünge, synchronisierte Aktionen - all dies demonstriert perfekt die Fähigkeiten der modernen Robotik. Wie hat Boston Dynamics (BD) diesen Erfolg erzielt? In diesem Artikel biete ich Ihnen einen kurzen Überblick über die Unternehmensgeschichte, ihre Erfolge und Misserfolge sowie ein wenig darüber, wie dieser Robotertanz gefilmt wurde.
Als Kind las ich eine Science-Fiction-Geschichte, in der ein Ingenieur selbstreplizierende und selbstlernende Roboter schuf. Sie begannen einen kleinen Krieg untereinander und kämpften um High-Tech-Ressourcen für ein Upgrade. In dieser Geschichte erinnere ich mich an ein Detail: Der erste Roboter, der seine Unabhängigkeit erlangt hatte, ersetzte den praktischen Antigravitationsantrieb durch primitive Beine wie den seines Schöpfers. Der Ingenieur war kategorisch dagegen, aber der Roboter hörte nicht auf seine Argumente. Anschließend spielte dies einen grausamen Witz mit dem Roboter: Er stolperte während der Schlacht und wurde von seinen Verwandten niedergeschlagen, was nicht passiert wäre, wenn er den Antigrav verlassen hätte.
Fast alle modernen Roboter auf Rädern oder Schienen sind einfach und zuverlässig. Es gibt keine Probleme mit dem Gleichgewicht, der Betrieb ist meist auf Räume mit flachem Boden beschränkt.
Die Roboter im Amazon
BD- Lager haben beschlossen, einen Science-Fiction-Traum zu verwirklichen:
Roboteratlas
Wie alles begann
Die Entwicklung von Mensch und Tier hat deutlich gezeigt, wie universell die Gliedmaßen sind. Mit ihrer Hilfe können Sie laufen, rennen, Berghänge und Baumstämme erklimmen und Treppen steigen. Primaten sind in dieser Vielseitigkeit am weitesten gegangen.
Lange Zeit wurde den Ingenieuren keine aufrechte Haltung eingeräumt. Gyroskope waren zu sperrig, Analoga eines kompakten Vestibularapparates mit Rückkopplung konnten aufgrund der primitiven elektronischen technischen Basis nicht erzeugt werden. Aber das Aufkommen erschwinglicher Mikrocontroller hat den Traum dieser Ingenieure wahr werden lassen. Von allen Kollektiven, die an Laufrobotern beteiligt sind, ist Boston Dynamics am bekanntesten.
Die Inspiration und ständige Leiterin dieses Labors ist Mark Reibert .
Mark Reibert
1973 schloss er sein Studium der Elektrotechnik an der Boston Northeastern University ab und erhielt 1979 von dem berühmten amerikanischen Wissenschaftler und Erfinder Ivan Sutherland ein Stipendium für die Entwicklung der ersten Springmaschine .
Ivan Sutherland
1980 gelang es ihm, DARPA (damals noch ARPA)für seine Entwicklung zu interessieren , erhielt die erste Finanzierung von ihnen und eröffnete das Leg Laboratory. Es befand sich ursprünglich an der Carnegie Mellon University, wo Mark als Professor arbeitete, und zog dann nach ihm an das Massachusetts Institute of Technology.
Leg Laboratory
Auf der MTI-Website befindet sich noch eine Seite dieses Forschungsteams, die lange vor modernen Design- und Webentwicklungstrends erstellt wurde. Das warme und röhrenartige Web1 sieht ziemlich berührend aus. Ich empfehle dringend, dem Link zu folgen und zu sehen, wo die Geschichte dieses berühmten wissenschaftlichen Teams begann.
1983 wurde ihre Entwicklung unter dem Namen "3D One-Leg Hopper" fertiggestellt:
Der einbeinige Springer könnte durch Springen in eine bestimmte Richtung balancieren oder sich bewegen und das Gleichgewicht halten, wenn er versucht, ihn fallen zu lassen. Eine ungewöhnliche Bewegungsmethode wurde gewählt, da es am einfachsten ist, das Gleichgewicht auf einem Bein zu berechnen.
Im nächsten Video können Sie die im Leg Laboratory erstellten Roboter sehen. Alle von ihnen sind reine Forschungsmechanismen ohne praktischen Wert, die ausschließlich für die Untersuchung der Arbeit von Gelenken, Antrieben nach einem anderen Funktionsprinzip und mathematischen Bewegungsalgorithmen geschaffen wurden. Einige sind Teil komplexerer Designs. Einige von ihnen sind nicht in der Lage, das Gleichgewicht alleine zu halten und sich mit Hilfe einer Stange mit Gegengewicht zu bewegen. "Nackte" Roboter erinnern an den Film über den Terminator und das Laborinterieur - die Werkstatt von Jaime und Adam von "Mythbusters"
Mark drückte seine gesammelten Forschungserfahrungen in seinem 1986 veröffentlichten Buch Legged Robots That Balance aus .
Vom Labor zur Firma. Arbeit für das Militär
Die Zeit steht nicht still. Um mehr finanzielle Unabhängigkeit zu erlangen, beschließt Mark 1995, die Universität zu verlassen. Er geht schließlich zu seiner eigenen Firma, die 1992 gegründet wurde. Der Name dieses Unternehmens wird jetzt auch von jenen gehört, die sich nicht für moderne Technologie interessieren, dank spektakulärer Videos, die die Errungenschaften der modernen Robotik zeigen: Boston Dynamics .
Wie zu Beginn seiner Karriere erhält Mark finanzielle Unterstützung vom Militär. DARPA gibt seinem Unternehmen den Auftrag, ein "Arbeitsmaultier" zu entwickeln, das in Bereichen, in denen herkömmliche Fahrzeuge nicht passieren können, erhebliche Lasten tragen kann. Laut TK muss der Roboter in der Lage sein, zu klettern, einen erheblichen Hang zu überwinden, Gebüschdickichte zu überwinden, rutschige und lockere Oberflächen weiterzugeben, dh alles zu können, was ein Infanterist oder ... ein Maultier kann.
Diese Aufgabe zu erfüllen war nicht einfach. Erst 2005 wurde das BigDog- Modell eingeführt .
Das Projekt war äußerst ehrgeizig. Es war der erste derartige Plan, der entwickelt wurde, und sein Medienerfolg übertraf alle Erwartungen. Die Nachrichten über den Roboter waren von jedem Bügeleisen zu hören, und viele Videos erhielten Rekordansichten.
Bisher waren die bekanntesten Modelle von Laufrobotern reine Unterhaltungsprodukte, wenn sie sich bewegten, ungeschickt und ungeschickt. Sie fielen vom geringsten Schock und konnten sich nur auf einem vollkommen ebenen Boden bewegen. Aber BigDog sah aus wie eine Maschine der Zukunft, vielseitig und praktisch. Die Menschen waren fasziniert von dem Schauspiel eines autonomen Mechanismus, der wie ein Lebewesen läuft und eine bedeutende Last tragen kann. Die Idee von Marks Firma entsprach voll und ganz der Legende des legendären Arthur Clarke: "Jede ausreichend fortschrittliche Technologie ist von Magie nicht zu unterscheiden." Es kam sogar zu dem Punkt, dass Leute Parodien dieser mechanischen Kreatur filmten:
Leider war der Roboter technisch nicht so erfolgreich, wie das Video vermuten lässt. Sogar die zweite Generation, die 2008 veröffentlicht wurde, hatte zu viele Mängel. 2013 weigerte sich das US-Verteidigungsministerium, dieses Programm fortzusetzen. Eines der Hauptprobleme war das starke und entlarvende Geräusch des Verbrennungsmotors, das die Ingenieure nicht loswerden konnten. Das zweite Problem war, dass trotz der formellen Umsetzung des technischen Auftrags die Eigenschaften des Roboters immer noch nicht ausreichten, um vollständig an echten Kampfmissionen teilzunehmen. Die Passierbarkeit war beeindruckend, aber dem Militär fehlte es. Die Autonomie betrug nur 30 km, der Roboter legte diese Strecke mit der Geschwindigkeit eines Fußgängers zurück. Da der Roboter technisch äußerst komplex war, hatten die Prototypen ernsthafte Zuverlässigkeitsprobleme.Die ersten Versionen hielten einer halben Stunde ununterbrochener Arbeit kaum stand, bevor etwas in den Mechanismus einbrach, und es wurde unfähig, weiter zu funktionieren. Die neuesten Robotermodelle arbeiteten bis zu drei Stunden zuverlässig, aber dies ist immer noch extrem klein, und es ist fast unmöglich, ein so komplexes Gerät vor Ort zu reparieren. Der Zusammenbruch würde jede echte Kampfoperation gefährden, wenn er große Hoffnungen auf diesen Assistenten hätte. Außerdem war die Herstellung des Roboters sehr, sehr teuer.Der Zusammenbruch würde jede echte Kampfoperation gefährden, wenn er große Hoffnungen auf diesen Assistenten hätte. Außerdem war die Herstellung des Roboters sehr, sehr teuer.Der Zusammenbruch würde jede echte Kampfoperation gefährden, wenn er große Hoffnungen auf diesen Assistenten hätte. Außerdem war die Herstellung des Roboters sehr, sehr teuer.
Obwohl die Entwicklung dieses Modells aufgegeben wurde, hörte das Militär nicht auf, mit BD zu arbeiten. In der Fortsetzung der Forschung wurden mehrere weitere Arten von Lauf-, Lauf-, sogar Sprung- und Krabbelrobotern freigegeben.
Auf dem Bordstein stehen Little Dog (BigDogs jüngerer elektrischer Bruder), Spot, BigDog, WildCat, LS3 (BigDogs älterer Militärbruder).
SANDFLEA - Floh.
Ein Babyroboter (15 cm hoch), der mit einer Dose Druckgas über zwei Meter springen kann.
RHEX.
Etwa so groß wie die SANDFLEA kann sie über kleine Hindernisse klettern und auch in sumpfigem Gelände kriechen.
Finanzielle Fragen
In Zusammenarbeit mit dem Militär wechselte das Unternehmen mehrmals den Besitzer. Ende 2013 hat Google das Unternehmen gekauft. Es ist schwer zu sagen, warum sie es getan haben. Vielleicht gerade dabei, verschiedene Unternehmen zusammen mit mehreren anderen Robotikunternehmen und Start-ups aufzukaufen, vielleicht um Patentportfolios zu verfolgen und sich auf Gewinne zu verlassen. Während der Zusammenarbeit konnten BD und Google keine gemeinsame Sprache finden. Nachdem Google Andy Rubin verlassen hat, der den Deal initiierte, wurde die Zukunft des Unternehmens ausgesetzt. Andy selbst sagte, dass er von der Geschwindigkeit der Entwicklung enttäuscht sei, da selbst vorläufige Untersuchungen sehr lange gedauert hätten. Der Internetgigant wollte nicht so viel Geld in ein Unternehmen investieren, dessen kommerzielle Ergebnisse 10 Jahre oder länger warten müssen. Darüber hinaus wurde das Video des neuesten humanoiden Roboters, der geschoben und niedergeschlagen wurde, von der Google-Werbeabteilung nicht gemocht.
(Bei 1,22 wird der Roboter mit einem Schläger geschoben und die Box "ausgewählt", bei 2,04 wird er mit einem Stoß in den Rücken niedergeschlagen.)
Darüber hinaus erregte die anthropomorphe Natur des Roboters ein erstaunliches Einfühlungsvermögen beim Publikum, das in der Demonstration von Gleichgewichtsalgorithmen - Spott und Sympathie für den Roboter - sah.
Ein Brief der Leiterin der PR-Abteilung von Google Courtney Hone ging ins Internet , in dem sie schreibt, dass humanoide Roboter Menschen dadurch ärgern, dass sie sie als Bedrohung ansehen, als ob diese Roboter ihre Arbeit annehmen könnten. Schließlich beschließt Google 2016, BD zu verkaufen. Gerüchten zufolge wollten Amazon und Toyota das Unternehmen kaufen. Infolgedessen ging es an die japanische Holding Softbank.
Die finanziellen Abenteuer von BD endeten nicht dort. In jüngerer Zeit wurde bekannt, dass das Unternehmen wieder zum Verkauf steht. Im Dezember letzten Jahres einigten sich Softbank und Hyundai auf eine bescheidene Summe von rund 1 Milliarde US-Dollar.
All dies verhinderte jedoch nicht die Entwicklung neuer Roboter. Zusätzlich zu Atlas, der mit einem Schläger verspottet wurde, wurde ein Roboter mit einem hybriden Bewegungsmodus entwickelt: der Griff. Die Beine des Roboters enden mit Rädern, die es ihm ermöglichen, sich schnell auf einer ebenen Fläche zu bewegen und Treppen hinunterzusteigen. Bei Bedarf kann er sogar springen.
Erstes kommerzielles Modell
In jüngerer Zeit wurde auf der Website des Unternehmens ein Bereich mit einem Geschäft eröffnet , und BD bietet zum ersten Mal seit fast 30 Jahren ein kommerzielles Modell an: Spot. Trotz des Namens des Hundes (Spot - ein Fleck) wird der Roboter für den gewerblichen Einsatz in Industrieanlagen angeboten und ist nicht für den Hausgebrauch bestimmt. Die bescheidenen Abmessungen (der Roboter ist etwas größer als der Deutsche Schäferhund) lassen auf bescheidene Möglichkeiten schließen: Nur anderthalb Stunden im aktiven Modus, während der Akku zwei Stunden lang aufgeladen wird.
Das Design war sehr gut gemacht. Der Roboter ähnelt nicht mehr dem Terminator und bewegt sich recht elegant, seine Gliedmaßen laufen nicht mehr wie in früheren Versionen von Vierbeinrobotern. Grundpreis - 75.000 US-Dollar. Es ist schwer zu sagen, ob dies viel oder wenig ist, da solche Angebote auf dem Markt an den Fingern einer Hand gezählt werden können. Trotz der Pandemie und der allgemeinen Rezession hat das Unternehmen nach eigenen Angaben rund 400 Roboter dieses Modells hergestellt und wird dort nicht aufhören.
Tanzen
Nachdem Sie sich an die Unternehmensgeschichte erinnert und einige Robotermodelle betrachtet haben, können Sie ein wenig darüber sprechen, wie der Brandtanz entstanden ist. Zu diesem Zweck habe ich eine gekürzte Version eines Interviews mit Aaron Saunders , Vice President of Engineering bei Boston Dynamics, vorbereitet , das ihm vom IEEE Spectrum Magazine, veröffentlicht vom American Institute of Electrical and Electronic Engineers , entnommen wurde .
Die im Video gezeigte Rock'n'Roll-Single wurde 1962 von The Contours aufgenommen. Das Lied "Do You Love Me" ist eines ihrer berühmtesten Werke. Die Choreografin war Monica Thomas von MAD KING THOMAS .
Bisher hatten BD-Roboter und Ingenieure so etwas noch nie gemacht. Das Bewegungsspektrum umfasst viele Elemente des Gehens, Laufens und Springens, einige Übungen aus dem Turnen und sogar Parkour. Aber noch hat niemand versucht, die Mechanismen zum Tanzen zu bringen. Ursprünglich wurde der Tanz mit einem Computersimulationsprogramm erstellt, bei dem menschliche Tanzbewegungen an die physischen Fähigkeiten von Robotern angepasst wurden. Nach Auswahl einer bestimmten Bewegung wurde den Ingenieuren die Simulation gezeigt. Sie schauten auf den Bildschirm und sagten etwas wie: "Es wird einfach sein!" Oder: "Es wird schwierig!" Oder: "Das macht mir Angst!" Während wir an dem Projekt arbeiteten, wurde eine Reihe von Werkzeugen entwickelt, mit deren Hilfe die Ballettbewegungen der Roboter auf hohem Niveau programmiert wurden. Somit ist der im Video gezeigte Tanz kein Drehbuch,Wenn alle kleinsten Details manuell aufgezeichnet werden, ist dies das Produkt einer Software-Pipeline, die separat entwickelte Elemente kombiniert und in ein Array von Daten umwandelt, die dann in die Maschine geladen werden.
Am schwierigsten war es, die Drehbewegungen zu programmieren, da sie sich am stärksten von den Elementen unterscheiden, die beim Laufen und Springen verwendet werden. Die Geschicklichkeit und das Gleichgewicht, die erforderlich sind, um die bereits geübten Bewegungen auszuführen, erwiesen sich jedoch als ausreichend für die Programmierung des Tanzes. Vor diesem Experiment lag der Schwerpunkt auf Beinbewegungen, Springen und Laufen. In diesem Fall wird am häufigsten der untere Teil des Körpers der Roboter verwendet. Der nächste Schritt zur Erhöhung der Komplexität von Verhaltensmustern besteht darin, Tanzbewegungen zu entwickeln, bei denen die Hände zum Drücken oder Ziehen verwendet werden. Eine der neuen Herausforderungen für das Team bestand darin, die Mobilität mit dem Oberkörper des Roboters zu erweitern.
Atlanten verwenden keine Controller für maschinelles Lernen, aber sie verwenden das, was das Unternehmen als reflexive Steuerung bezeichnet (Predictive Controller, die mit Vorhersagemodellen arbeiten, die Dynamik und Gleichgewicht berücksichtigen und die Flugbahn sowohl im Online- als auch im Offline-Modus optimieren).
Dieses Experiment enthüllte viel über die Zuverlässigkeit der Roboter und ihre Fähigkeiten. Der kommerzielle Roboter Spot wurde im Gegensatz zu den rein forschenden Atlas-Modellen für den Dauerbetrieb konzipiert. Er zeigte hervorragende Ergebnisse und konnte den ganzen Tag fast ohne Wartung tanzen. Es wurden nur wenige Kopien der Atlanten angefertigt, die nicht für einen langen und kontinuierlichen Betrieb vorgesehen sind. In dieser Hinsicht ähneln sie eher einem Hubschrauber, der mehr Vorbereitungs- und Wartungszeiten als Flugzeiten hat. Ein Spot ist eher wie ein Auto, das mehr fährt als dient.
Atlanten mussten speziell für dieses Programm modifiziert werden, um ihre Leistung zu erhöhen. Obwohl die Tricks und Sprünge, die diese Roboter demonstrieren, sehr scharf sind, erfordern die Tanzbewegungen noch mehr Geschwindigkeit und Kraft.
Es ist schwer zu sagen, wie sich das Unternehmen weiterentwickeln wird. Mark selbst ist nicht mehr jung, er ist 71 Jahre alt. Google konnte in BD kein kommerzielles Potenzial finden. Als Softbank das Unternehmen kaufte, wurde die Höhe des Geschäfts nicht bekannt gegeben, so dass es schwierig ist zu sagen, ob der Verkauf von BD an den koreanischen Autogiganten rentabel war oder nicht. Es scheint, dass während der Zeit, die das Unternehmen mit Softbank hatte, keine besonderen kommerziellen Erfolge zu verzeichnen waren. Hyundai hofft, das Unternehmen nutzen zu können, um Autopiloten in seinen Autos zu entwickeln und die Produktion zu automatisieren. Vielleicht kann sie praktische Vorteile aus der Allianz mit BD ziehen.
Tatsache ist, dass Mark und seine Kollegen Wissenschaftler mit einem Großbuchstaben sind. Sie forschen in seiner reinsten Form, ohne daran zu denken, ihr Wissen zu monetarisieren. Das über dreißig Jahre gewonnene theoretische Wissen ist enorm. Es ist sehr schwer zu sagen, ob sie in naher Zukunft praktische Anwendung finden werden. Obwohl es sich anscheinend um angewandte technische Forschung handelt, deren seit Jahrhunderten nicht beanspruchte Arbeiten weit von der theoretischen Physik und der höheren Mathematik entfernt sind, haben sie viel gemeinsam. Eine der Haupteinschränkungen ist beispielsweise die Ernährung. Experimenteller Roboter- Gepardwurde nicht einmal für den eigenständigen Gebrauch gedacht. Es war ein Prüfstand für den Einbruch der Technologie, der ohne dauerhafte Verbindung zur Steckdose nicht funktionierte. Für Big Dog war das Hauptproblem der Verbrennungsmotor, für die Autonomie von Pyatnyshka (nur anderthalb Stunden, auch ohne Berücksichtigung von Anhängen) und die Geschwindigkeit wie bei einem Fußgänger.
Vielleicht führt der Einsatz von maschinellem Lernen in Steuerungen zu einem weiteren technischen Durchbruch, vielleicht erfinden sie geräumigere und kompaktere Netzteile. Die Zukunft des Unternehmens ist schwer vorhersehbar. Wünschen wir ihnen viel Glück!
