Boston Dynamics отказалась от человекоподобной руки ради надёжности и массового производства

Предыдущее поколение руки Atlas могло вытворять поистине сверхчеловеческие трюки всего тремя пальцами, но оно никогда не создавалось для серийного выпуска десятками или сотнями тысяч экземпляров. Переход от исследовательского прототипа к масштабируемому продукту мгновенно выводит на первый план вопросы, которыми раньше можно было пренебречь: как сделать руку, которая справляется со всеми нужными задачами, оставаясь при этом прочной, надёжной и недорогой? Именно эти соображения и легли в основу дизайна новой руки Atlas. И хотя она не слишком похожа на человеческую, у неё есть все шансы действительно выйти в реальный мир.

На фоне почти жутковато человекоподобных кистей, которые разрабатывают многие другие компании в сфере робототехники, новая рука Atlas выглядит довольно неуклюже. Мы действительно видели роботов с куда более анатомически точными руками, выполняющих сложнейшие манипуляции — и, говоря как человек, который лично наблюдал, как роботы на протяжении почти двух десятилетий беспомощно барахтаются в окружающем мире, это поистине впечатляет. И дело не только в том, что эти руки умеют, но и в том, как они выглядят в процессе: стройные, изящные механические копии наших собственных рук. Они кажутся научной фантастикой — и в определённой степени именно ею и являются.

«Руки — это безжалостный компромисс в проектировании, — говорит Альберто Родригес, директор по поведению роботов в Boston Dynamics, в интервью IEEE Spectrum. — От этого никуда не деться, ты всегда чем-то жертвуешь. И многие текущие конструкции жертвуют такими вещами, как надёжность и технологичность». Это неизбежно происходит, когда пытаешься втиснуть всё необходимое для работы роборуки в габариты человеческой кисти: она будет либо очень хрупкой, либо очень дорогой, а скорее всего — и тем, и другим одновременно. Печальная реальность такова, что сейчас и, вероятно, в ближайшем будущем все подобные руки годятся лишь для исследований и демонстраций.

С новой рукой Atlas компания Boston Dynamics идёт на необходимые конструктивные компромиссы, чтобы получить кисть, которая, согласно пресс-релизу, способна выполнять широкий спектр полезных задач, включая работу с инструментами; отличается прочностью и износостойкостью; может быть чисто смоделирована в симуляции; поддаётся массовому производству и ремонту при стабильно низкой стоимости; и достаточно близка по габаритам к человеческой руке, чтобы для её обучения можно было использовать демонстрации человека. Заметьте, что пункта «косметически выглядит как человеческая рука» в этом списке нет — и новая рука действительно так не выглядит.

Родригес объясняет, что отказ от мизинца был очевидным решением, принятым после того, как его команда провела день с приклеенными к безымянным пальцам мизинцами. Но зачем вообще добавлять четвёртый палец, если предыдущее поколение руки Atlas неплохо справлялось тремя? Дело не только в дополнительном пальце: это полная переработка конструкции, которая почти удвоила число степеней свободы — с 7 до 13. «Мы также добавили возможность разводить пальцы, потому что знали, что это важно для того, чтобы один палец мог двигаться против другого, и знали, что нам нужно уметь удерживать рукоятку инструмента с курком», — говорит Родригес, имея в виду многие распространённые инструменты вроде дрелей или сварочных горелок. «Мы убеждены, что с точки зрения продукта эта рука должна уметь делать всё, что нам нужно, на обозримую перспективу». Причём способность разводить пальцы превосходит возможности человеческих рук. По словам Родригеса, «с помощью обучения с подкреплением мы можем находить применение этим сверхчеловеческим дополнительным движениям и использовать их».

Надёжность, технологичность и стоимость тесно связаны между собой. Сократив число степеней свободы по сравнению с другими, более антропоморфными конструкциями, до всего 13, Boston Dynamics может использовать меньшее количество более крупных и мощных приводов. Приводы встроены прямо в сами шарниры по схеме прямого привода, а трансмиссия позволяет двигателям работать в обратном режиме и реагировать на усилие и контакт. Каждый блок привода представляет собой единый узел, который легко заменить, и в нём нет хрупких сухожилий или тросов, перекинутых через шарниры, которые могли бы растягиваться и рваться. «Сейчас мы работаем над тем, чтобы понять, что нужно изменить в мелких деталях нашей конструкции, если мы хотим выпускать 100 тысяч таких рук в год», — говорит Родригес.

Не каждая компания в сфере человекоподобных роботов пойдёт на такие компромиссы, как Boston Dynamics, и в проектировании рук по-прежнему остаётся масса простора для творчества. Но если человекоподобные роботы с руками собираются масштабироваться, придётся принимать непростые решения, и без компромиссов выполнить обещания, которые взяла на себя индустрия, не получится.