Как устроен самый сложный робот на Земле?

Когда сейчас речь заходит о роботах, уже кажется никто не представляет себе кадры из «Терминатора». Люди научились использовать роботов на благо общества, и сейчас под этим определением скрываются не только человекоподобные машины, но и также те, которые просто способны автоматизировать тот или иной процесс. Огромные промышленные роботы используются на добывающих предприятиях, заводах по сборке автомобилей и бытовой техники, а небольшие их аналоги поселились у некоторых дома. Но есть ли самый сложный робот на Земле? И если да, как он выглядит и работает?

Робот Atlas не всегда был похож на человека

Как создавался самый сложный робот

Такого робота создали почти 7 лет назад, и его постоянно дорабатывают, поэтому пока никому не удалось его переплюнуть. Агентство по передовым оборонным научно-исследовательским проектам США (DARPA) совместно с компанией Boston Dynamics разработали человекоподобного робота Atlas. Он отлично ориентируется в пространстве и имеет 28 гидравлических суставов, множество сенсоров и передовую систему управления.

Так выглядел прототип первого робота Atlas

В Boston Dynamics говорят, что изначально роботом управлял оператор, для того, чтобы создать трехмерную карту области передвижения. Однако затем гуманоид смог передвигаться самостоятельно с уже внесенной в его базу информацией об окружении и препятствиях на пути.

Поначалу он и правда напоминал прислужника из «Скайнет» и не мог двигаться без подключения к управляемому компьютеру и электропитанию. Имел рост 190 сантиметров и вес 136 килограмм. Всего пара лет понадобилась разработчикам, чтобы выпустить новую версию робота Atlas, который стал самым сложным роботом на Земле. Сначала они обновили его прошивку, а затем — и все «тело», сделав робота еще больше похожим на человека.

Новый робот Atlas Boston Dynamics

Разработчики добавили в робота-гуманоида аккумулятор емкостью 3,7 кВч, который может обеспечить ему час автономной работы, включающей в себя перемещение и некоторые другие действия. Кроме того, для компенсации увеличения массы за счет установки аккумулятора инженерам пришлось использовать более легкие материалы при создании корпуса Atlas. Также создатели добавили в робота беспроводной модуль для связи и улучшили его подвижные части, увеличив свободу передвижения гуманоида. Его рост уменьшили до 1,5 метра, а вес — до 75 килограмм, чтобы было легче выполнять маневры. Инженеры хотели сделать робота максимально легким и прочным, многие его делали разработаны с нуля разработчиками из Boston Dynamics и напечатаны на 3D-принтере. Такого больше ни у кого нет.

С тех пор создатели робота занимаются тем, что улучшают его систему навигации и обучают его новым движениям, которые потенциально могут пригодиться ему при работе в трудных условиях. Так, в прошлом году Atlas научился разворачиваться в прыжке на 360 градусов — прямо как гимнаст. Как же ему все это удается?

Atlas — единственный робот на Земле, который может выполнять трюки с точностью до 80%.

Как устроен самый сложный робот

Помимо 28 шарнирных суставов, с помощью которых Atlas двигает руками, ногами, спиной и другими частями своего «тела», робот также оснащен множеством моторов (их количество держится в секрете), которые приводят его в движение, получая питание уже от встроенного аккумулятора. Как робот понимает, что ему, например, нужно перешагнуть через препятствие? Для этого у него есть стереозрение, лидары, гироскопы, дальномеры и другие сенсоры, которые помогают ему ориентироваться в пространстве. Вся эта информация поступает в центральный процессор — очень мощный чип, который и посылает сигнал на моторы. А они уже приводят робота в движение. Работу Atlas можно сравнить с работой человеческого мозга: если глаз человека видит опасность, он отправляет информацию об этом в головной мозг, а оттуда дается команда, например, увернуться корпусом или отойти в сторону.

В «Атласе» есть отдельные моторы на каждую конечность, встроенная система охлаждения и провода, которые напоминают человеческие вены

Atlas имеет одну из самых компактных мобильных гидравлических систем в мире. За счет специальных двигателей, клапанов и гидравлической силовой установки Atlas может подавать необходимую мощность для любого из своих 28 гидравлических соединений. Именно поэтому он так задорно занимается паркуром, бегает, кувыркается — ни один другой робот на такое не способен. А поскольку аналогов никто не производит, Boston Dynamics вынуждена делать большинство компонентов с нуля.

За несколько лет робота обеспечили усовершенствованной системой управления, благодаря которой он знает очень много движений. На планирование каждого движения у него уходит 0,5 секунды — за это время робот анализирует пространство вокруг себя (с датчиков), сам себя взвешивает (оценивая, хватит ли мощности, чтобы поднять корпус и преодолеть препятствие) и принимает решение. Интересно, что инженерам удалось научить робота использовать руки для баланса тела так же, как человек.

Максимальная скорость передвижения робота Atlas составляет 1,5 м/с или 5,4 км/ч, что сравнимо со скоростью ходьбы человека.

Некоторым в нашем Telegram-чате показалось, что робот обладает интеллектом, однако это не так. Его программное обеспечение было полностью написано инженерами, которые могут управлять роботом с помощью макрокоманд (например, заставить его бежать, присесть, сделать шаг и так далее). То есть он либо управляется «с пульта», либо просто выполняет запрограммированные команды. Команды уже преобразуются в микродействия и алгоритмы конечностей для обеспечения этих движений. Управляется гуманоид с помощью роботехнической операционной системы (ROS — Robotics Operating System). Большинство расширений для него написаны на языках программирования C++ и Python. Правда, официально эту информацию не подтверждали — Boston Dynamics держит очень много секретов. Еще бы, ведь это самый сложный робот в мире.

Зачем нужны роботы

В планах Boston Dynamics — добавить к роботу искусственный интеллект, а там и до возможности реагировать на команды недалеко. Конечно, можно записать набор фраз и встроить их, но это какие-то «инновации ради инноваций», такое сейчас есть даже в вашей умной колонке. Здесь же масштабы совсем другие.

Сейчас, например, роботы Boston Dynamics помогают в борьбе с коронавирусом в США.

Изначально Altas создавался для проведения спасательных операций после техногенных или природных катастроф. К примеру, для ликвидации последствий после цунами и взрыва АЭС, как это случилось в 2011 году в Японии. Но с каждым годом сфер его применения становится все больше, и кто знает — может через 20 лет такие «Алтасы» будут встречать вас на ресешпен в отеле. Или использоваться в качестве замены солдат в армии. Хотя… лучше первый вариант.