Agility Robotics представила грузового гуманоида Digit 5 для складов

Американская компания Agility Robotics, которую я помог основать в 2015 году на базе моей лаборатории робототехники в Университете штата Орегон, только что представила робота Digit 5. Это первый гуманоидный робот, спроектированный так, чтобы безопасно и экономически эффективно выполнять полезную работу в промышленных масштабах — речь идет о том, чтобы вывести на реальные объекты десятки тысяч таких механических сотрудников. Digit 5 способен поднимать 23-килограммовые контейнеры на высокие стеллажи, а его батарея работает 90 минут и заряжается всего за девять минут. Задача робота — смена за сменой брать на себя тяжелые складские операции, закрывая потребность в труде там, где физическая нагрузка слишком велика или работа слишком монотонна, чтобы люди хотели ею заниматься.

Digit 5 — это то, к чему Agility шла более десяти лет. Но получившийся робот тяжелый и громоздкий, он лишен изящной естественности движений своих предшественников и куда дальше от того образа, который я рисовал себе, когда основывал компанию, чем я мог предположить. Чтобы выпустить полезный коммерческий продукт, Agility пошла путем, очень не похожим на тот, что я изначально воображал.

Моя мечта всегда заключалась в создании роботов, которые сочетают способность перемещаться в пространстве и взаимодействовать с предметами так, как это делают люди. Я стремлюсь к совершенному владению движением — через устройства, которые обходят ограничения физики изящно. Когда в 2008 году я основал в Университете штата Орегон лабораторию динамической робототехники, мы начали с теории, выросшей из десятилетий работ по биомеханике: простая модель «пружина — масса», где тело опирается на ноги, действующие как пружины, должна воспроизводить любую известную походку и бег животных.

Мы проверили теорию на практике, построив двуногого робота ATRIAS — сокращение от фразы «Assume The Robot Is A Sphere», шутки физиков о сведении сложной системы к простейшей возможной форме. ATRIAS выглядел как большая микроволновка на ходулях, потому что и задумывался лишь для демонстрации физики человеческой ходьбы и бега. Это была первая искра моей мечты: пусть ATRIAS и не походил на нас, он казался естественным и даже словно живым, когда переходил на шаг.

После успеха ATRIAS барьеры сместились из науки в инженерию и организацию, и стартап показался способом перекинуть мост от единичной исследовательской концепции к настоящему роботизированному продукту. Я был уверен в двух вещах: что смогу строить роботов, способных идти туда, куда ходят люди, и что эта способность будет невероятно полезна. Сочетание амбиции и наивности необходимо любому основателю компании — ну сколько там может быть сложного?

Хороший совет для стартапа — понять проблему клиента, а затем найти способ решить ее с помощью своих уникальных возможностей. Мы с моими соучредителями Дэмионом Шелтоном и Михаилом Джонсом так не сделали. Мы опирались на веру в то, что технология откроет новые возможности, и на себя — мол, разберемся с бизнесом по ходу дела. Поэтому просто сосредоточились на первом продукте: двуногом роботе Cassie.

Cassie стал первым динамическим двуногим роботом, которого могли купить исследователи: он держал равновесие за счет активного, плавного движения, а не осторожных жестких шагов. У него были ноги, похожие на страусиные, — не потому, что мы подражали бегающим птицам, а потому, что мы проектировали строго под производительность. Коммерческой пользы в нем не закладывалось, у него не было ни корпуса, ни рук, ни головы. Мы продали Cassie в Гарвард, Калифорнийский технологический институт, Мичиганский университет, Калифорнийский университет в Беркли и еще несколько исследовательских организаций, в итоге насытив рынок двуногих исследовательских роботов по 250 тысяч долларов, продав в общей сложности десять штук.

Поскольку аппаратная часть Cassie открывала путь к исследованиям физики ходьбы и бега, передний край леgged-робототехники сместился к программному обеспечению управления. Традиционно инженеры управляли шагающими роботами с помощью детальных математических моделей, определявших, как машине двигаться. С Cassie исследователи совершили прорыв в новом подходе — обучении с подкреплением для двуногой локомоции: смоделированный робот учится методом проб и ошибок, а полученная нейросеть управляет физической машиной. Именно этот подход обеспечивает практически все динамические поведения, которые сегодня можно увидеть у шагающих роботов, а Cassie выглядел живым, когда восстанавливал равновесие после спотыканий на лестнице, пробегал пять километров по кампусу Университета штата Орегон и установил мировой рекорд среди роботов в беге на 100 метров.

Cassie приблизил нас к тому, чтобы двигаться по миру уверенно и грациозно, но для пользы требовалось умение манипулировать предметами. Исчерпывающе изучив разные конфигурации, мы выяснили, что вертикальный корпус помогает роботу балансировать, а две руки, закрепленные у его верха, позволяют поднимать крупные объекты и подхватывать себя при падении. Digit 1, добавивший к ногам Cassie корпус и руки, стал нашим первым мобильным манипуляционным роботом и очередной ступенью к продукту, способному приносить реальную пользу коммерческим заказчикам.

Когда мы изучали первые применения Digit, потенциальные клиенты постоянно спрашивали: зачем ноги? И зачем гуманоидная форма? Мне было трудно отвечать, потому что эти вопросы вскрывали главную бизнес-реальность: Agility Robotics не имело значения, решаем ли мы красивую научную задачу изящным способом. Бизнесу важно решать реальные проблемы клиентов. После нескольких лет работы с промышленными партнерами мы нашли один ответ на складах и производствах — перемещение контейнеров. Обращение с контейнерами — четко очерченная задача, где нужны две руки, чтобы поднимать крупные емкости на высоту, а ноги — лучший способ держать баланс и двигаться в узких проходах. Поскольку задача сильно различается от одного внедрения к другому, универсальность человеческой формы оказывается практичным решением, а не эстетическим капризом.