1 201 
Оставить комментарий
Сохранить статью:
Что это? Boston Dynamics – технологичная американская компания, ведущая разработки в области робототехники. Знакома широким массам интернет-пользователей благодаря зажигательным youtube-роликам с участием прямоходящих и четвероногих роботов.
Что с ней случилось? Компания продавалась и перепродавалась крупным корпорациям, начиная от Google, заканчивая корейским автогигантом Hyundai. Новыми владельцами предпринимались попытки коммерциализировать разработки. Что ждет компанию в будущем – покажет время.
В статье рассказывается:
- История создания компании Boston Dynamics
- Сотрудничество Boston Dynamics с Google, Softbank и Hyundai
- Научная база и методы разработки, принятые в робототехнике и Boston Dynamics
- 9 невероятных роботов Boston Dynamics
-
Пройди тест и узнай, какая сфера тебе подходит:
айти, дизайн или маркетинг.Бесплатно от Geekbrains
История создания компании Boston Dynamics
Эволюция всего живого наглядно показывает универсальность конечностей. Они могут использоваться для ходьбы, бега, лазания по холмам, стволам деревьев, подъема по лестнице и многого другого. Обезьяны являются самыми продвинутыми в плане этой универсальности.
Ходьба в вертикальном положении долгое время была проблемой для инженеров. Гироскопы были слишком громоздкими, а примитивная база электроники не позволяла сделать аналоговое компактное вестибулярное устройство с обратной связью. Однако с появлением недорогих микроконтроллеров мечта инженеров осуществилась. Среди команд, работавших над созданием шагающих роботов, была и Boston Dynamics.
Идейным вдохновителем и бессменным руководителем компании является Марк Рэйберт.
В 1973 году он изучал электротехнику в Северо-восточном университете в Бостоне, а в 1979 году разработал свою первую прыгающую машину при финансовой поддержке знаменитого американского ученого и изобретателя Айвена Сазерленда.
В 1980 году ему удалось заинтересовать своей разработкой DARPA (на тот момент у компании было название ARPA), и с их первым финансированием он открыл лабораторию. Сначала она располагалась в Университете Карнеги-Меллона, где Марк был профессором, а позже последовала за ним при его переезде в Массачусетский Технологический.
входят в ТОП-30 с доходом
от 210 000 ₽/мес
Скачивайте и используйте уже сегодня:
Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2023
Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда
Подборка 50+ бесплатных нейросетей для упрощения работы и увеличения заработка
Только проверенные нейросети с доступом из России и свободным использованием
ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains
Список проверенных ресурсов реальных вакансий с доходом от 210 000 ₽
На сайте MIT до сих пор можно найти страницы этой академической группы, созданные задолго до появления современных тенденций в дизайне и веб-разработке.
Их проект был готов в 1983 году и назывался «3D One-Leg Hopper». Одноногий прыгун мог двигаться прыжками в одном направлении, а также сохранять устойчивость и равновесие при попытке свалить его. Такой неординарный способ передвижения был выбран в связи с тем, что балансирование на одной ноге легче всего просчитать.
Все роботы, разработанные в лаборатории Рэйберта, носят чисто исследовательский характер и не имеют практического применения. Они созданы для изучения суставов, приводов различных принципов и математических алгоритмов движения.
Некоторые из них являются частью более сложных конструкций, а какие-то не могут самостоятельно держать равновесие, но двигаются с помощью балансировочных штанг. «Голые» роботы напоминают о фильме «Терминатор», а интерьер лаборатории – о мастерской Джейме и Адама в «Разрушителях мифов».
Марк описал свои исследовательские опыты в книге «Legged Robots That Balance», вышедшей в печать в 1986 году.
Время поджимало. Чтобы стать более финансово независимым, Марк решил оставить университет в 1995 году и уйти, чтобы основать свою собственную компанию. Boston Dynamics стала известна даже тем, кто не интересуется современными технологиями, благодаря эффектному изображению достижений робототехники.
Марк получил финансирование от военных. В свою очередь DARPA поставило перед его компанией задачу разработать «рабочего мула», способного перевозить большие объемы грузов по местности, непроходимой для обычных автомобилей. Он должен был уметь взбираться на крутые холмы, преодолевать траву и скользкие поверхности – другими словами, делать все то, что может сделать пехотинец.
Эта задача была нелегкой, и только в 2005 году робот BigDog был запущен в производство.
Проект был очень амбициозным, поскольку это была первая в своем роде разработка. Успех в СМИ превзошел все ожидания.
До сих пор широко известные шагающие роботы были исключительно развлекательными и неуклюжими. При малейшем толчке они падали на землю и могли передвигаться исключительно по идеально ровной поверхности.
BigDog, однако, напоминал машину будущего, обладающую универсальностью и практичностью. Людей завораживал вид автономного киборга, который ходит как живое создание и может нести большой вес. Робот от Boston Dynamics стал идеальным воплощением легендарного высказывания Артура Кларка о том, что «любая достаточно развитая технология неотличима от магии». Некоторые люди даже сняли пародию на эту машину.
Однако с технической точки зрения BigDog оказался не таким успешным, как можно предположить из видео: даже второе поколение, запущенное в 2008 году, обладало значительным количеством весомых недостатков.
В 2013 году Министерство обороны США отказалось от продолжения проекта и тому было множество причин. Во-первых, двигатель внутреннего сгорания создавал сильный шум, от которого инженеры никак не могли избавиться. Во-вторых, несмотря на соответствие требуемым техническим характеристикам по форме, робот все еще не обладал достаточной производительностью для решения реальных задач.
Внедорожные характеристики были хорошими, но недостаточными для военных. Запас хода составляет всего 30 километров, и это расстояние робот преодолевал со средней скоростью пешехода. Поскольку BigDog являлся чересчур сложным устройством, у прототипа возникли большие проблемы с надежностью. Первый образец вышел из строя после 30 минут непрерывной работы, что сделало невозможным его дальнейшее функционирование.
В ходе работы удалось добиться увеличения этого времени до трех часов, однако, этого было недостаточно. К тому же из-за своей технической сложности, устройство не поддавалось ремонту в полевых условиях. Учитывая большие ожидания, возлагаемые на такое вспомогательное устройство, неисправность поставила бы под угрозу реальные боевые действия. Отдельно надо сказать и о том, сколько стоит робот Boston Dynamics, ведь цена невероятно высока.
Сотрудничество Boston Dynamics с Google, Softbank и Hyundai
Softbank – компания, которая относится к антропоморфным роботам более лояльно, чем специалисты из Boston Dynamics. Японцы признают, что машины и люди должны работать вместе.
Возможно, Boston Dynamics ждет серьезная смена направления. Softbank приобрел французскую компанию Aldebaran Robotics, которая производит маленького антропоморфного робота NAO.
Японская компания также занимается выпуском робота Pepper. Он выпускается в ограниченном количестве и доступен только в Японии по цене около 2 000 долларов США. Робот был распродан еще на стадии предварительного заказа. Он широко используется в Японии в рекламных целях.
Вполне вероятно, что Softbank интересует не роботы Boston Dynamics как таковые, а их технологии и команда опытных исследователей, способных внедрить его разработки в коммерческое производство.
Google также стремится коммерциализировать продукцию Boston Dynamics. Американская компания приобрела эту фирму и еще восемь робототехнических стартапов в 2013 году. Ответственным за сделку был Энди Рубин – один из создателей Android, топ-менеджер Google в 2013 году.
Рубин хотел собрать вместе наиболее перспективные стартапы и помочь им создать продукты для рынка. Робототехническое отделение Google называлось Replicant (отсылка к фильму «Бегущий по лезвию»), но оно не имело значимого успеха. Как позже признался сам Рубин, он не ожидал, что начальный этап разработки продукта займет годы. В результате он ушел из компании в 2014 году, для того чтобы сосредоточиться на развитии собственного стартапа Essential.
Отношения между Boston Dynamics и Google были запутанными вплоть до 2016 года. Переломным моментом стало видео, на котором Atlas несет коробку, а человек толкает робота клюшкой. Рекламному отделу Google запись не понравилась.
Скачать файлВ интернете появилось письмо от главы отдела по связям с общественностью Google Кортни Хон. Она ставит под сомнение целесообразность партнерства компании с Boston Dynamics.
Ее призыв дистанцироваться от компании является причиной решения о продаже корпорации. Аарон Эдзингер, директор Google по проектам робототехники, позже заявил, что между ними «была кирпичная стена» – они не понимали целей друг друга.
Сможет ли Softbank разрешить конфликт между коммерческими и научными факторами? По мнению многих экспертов, прошлый успех Boston Dynamics стал возможен только потому, что она могла позволить себе работать над коммерчески невыгодными проектами.
В результате продукция организации отличается высоким качеством, но цены на нее отражают значительные инвестиции в исследования и разработки и высокие затраты на дальнейшее производство и обслуживание.
После известия о продаже Boston Dynamics в американской прессе стали появляться обращения к Softbank. Журналисты и ученые призывали японскую компанию не вмешиваться в разработки и позволить специалистам продолжать работу над роботами несмотря на то, что они пока не приносят прибыли.
В 2020 году новую компанию приобрел производитель автомобилей Hyundai примерно за 1,1 миллиарда долларов. Hyundai хочет сотрудничать с Boston Dynamics для создания новых «шагающих» автомобилей и роботов для логистики и автоматизации производства. В 2021 году компания представила Stretch, предназначенного для работы на складах и разгрузки автомобилей. Робот был похож на своего предшественника Handle. Stretch может перемещать 800 коробок в час, каждая весом до 23 кг.
Компания также поделилась практическим опытом использования машины. Например, Spot использовался в качестве охранника на заводе. Позже маленький сторож стал известен всему миру, благодаря знаменитому ролику на YouTube. На видео роботы Spot от Boston Dynamics танцуют под песню корейской группы BTS в честь своего присоединения к Hyundai Motor Company.
Научная база и методы разработки, принятые в робототехнике и Boston Dynamics
Существует две группы методов проектирования систем управления, которые используются в робототехнике. Первый подход основан на классической теории автоматического управления (ТАУ). Задача управления в этом подходе заключается в определении (неявном и математическом описании) закона управления, который позволяет реализовать желаемую динамическую реакцию механизма.
Для перемещения механизма удобно установить его в некоторой базовой системе координат (например, в декартовой). С другой стороны, управление механизмом осуществляется в обобщенном пространстве, связанном с сочленениями, приводимыми в движение исполнительным механизмом. Таким образом, известное желаемое движение сначала пересчитывается из базовых координат в обобщенные (координаты степеней свободы механизма) для решения обратной кинематической задачи.
В пространстве обобщенных координат оно представляет собой, в терминах системы автоматического управления, набор задающих воздействий, с помощью которых механизм приводится в движение. Система управления более высокого уровня рассчитывает и выдает согласованные задания приводам. Исполнительные механизмы нижнего уровня (принципы работы которых изучаются в ТАУ) обеспечивают более или менее точное выполнение желаемых движений.
В робототехнике симуляционные модели для управления механическими частями робота распространены повсеместно. Теоретическая механика (динамика твердого тела), основанная на Ньютоновской, является базовой основой для их построения. Здесь мы имеем дело с задачами прямой и обратной динамики. Они, как правило, решаются с помощью методов Лагранжа — Эйлера или Ньютона — Эйлера.
Алгоритмы, разрабатываемые в Leg Lab и Boston Dynamics, по-видимому, сочетают оба подхода, поскольку шагающие роботы менее озабочены точностью. Их цель – «добраться из точки А в точку Б, не упав», а особенности того, как они это делают, обычно не имеют значения для пользователя. В отличии от них, промышленные манипуляторы, когда они используются в производстве, требуют позиционирования и траекторий движения, которые точны до миллиметра.
Сотрудники лаборатории в своих статьях описывают интуитивный метод управления. Этот подход позволяет всем шагающим роботам использовать следующие относительно простые законы управления:
- управление высотой прыжка за счет выделения энергии при полном сжатии «ноги»;
- направление движения «тела» контролируется приводом «бедер» во время фазы, когда «ноги» находятся на поверхности;
- поддержание равновесия и контроль скорости осуществляется за счет расположения «ноги» в точке симметрии, позади «ноги» (во время ускорения) или перед ней (во время торможения).
Существует также идея виртуальных приводов, т.е. вместо индивидуального управления реальными, можно использовать несуществующие, но интуитивно понятные приводы (например, движения «тела» с декартовыми координатами).
В лаборатории тогда также исследовались и другие способы. Так альтернативой традиционному подходу к проектированию промышленных манипуляторов рассматривали компромисс в отношении жесткости конструкции робота.
на курсы от GeekBrains до 19 мая
Для реализации этой идеи и создания гибких приводов в последовательных приводных цепях вводятся упругие элементы. Гибкость звеньев больше не рассматривается как нежелательная особенность, а скорее, как способ повысить стабильность и точность управления силой привода (перевод управления силой в технически простое управление координатами), повысить ударопрочность, снизить вероятность повреждения окружающих предметов и накопить механическую энергию.
Тема динамического управления роботами практически бесконечна. Почти каждый разработчик создал и изобрел свои собственные алгоритмы и методы. Данный раздел – лишь указание на то, с чего начать распутывание этих нитей.
9 невероятных роботов Boston Dynamics
Помимо перечисленных выше роботов, существуют и другие модели.
LittleDog
Небольшой четвероногий друг для исследовательских целей, представленный в 2010 году. Система управления самообучающаяся, использует заранее созданную базу данных безопасных положений тела и самостоятельно загружает новые шаблоны.
Новейший набор движений позволяет щенку ходить быстрее, легче и увереннее. Кроме того, он оснащен видеокамерой, позволяющей ему видеть препятствия и свое текущее положение. Данные с нее можно использовать для планирования маршрутов.
Spot и SpotMini
Младший брат BigDog. Первоначально разработанный для спасательных операций, он более устойчив, а двигатель работает гораздо тише.
Spot выглядит как большая собака, выдерживает до 23 кг и работает автономно в течение 45 минут.
Spot часто появлялся на YouTube. Научившись взбираться по лестницам и преодолевать препятствия, робот обследовал строительные площадки в Японии и стал героем нескольких видеороликов.
SpotMini – более компактный и простой в обращении. Этот робот предназначен для дома и офиса и имеет руки-манипуляторы для подачи напитков и утилизации мусора.
ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains
20 профессий 2023 года, с доходом от 150 000 рублей
Чек-лист «Как успешно пройти собеседование»
На широкую публику он известен ничуть не меньше старшего брата: основатель Amazon Джефф Безос прогуливался со SpotMini на лужайке перед выставочным центром на MARS 2018.
В 2018 году было опубликовано видео, на котором маленький робот исполняет танец под песню «Uptown Funk». Он прекрасно исполнял знаменитую «лунную походку», а также движения в стиле хип-хоп и даже тверк. Здесь инженеры Boston Dynamics сосредоточились на эмоциях, которые вызывает SpotMini.
На другом видео сотрудник Boston Dynamics не дает SpotMini открыть дверь. Он блокирует датчик, отталкивает его палкой и тянет за ремешок. Все попытки этого специалиста терпят неудачу: после команды «Идти» машина автономно рванула вперед.
В 2019 году Boston Dynamics представила набор роботов, тянущих грузовик. Этот фрагмент представили к массовому производству роботов-собак для гражданского использования.
Для Boston Dynamics это не первый такой опыт: в 2015 году три модели Spot были запряжены в сани Санта-Клауса.
CHEETAH
Четырехногий робот знаменит среди своих сородичей максимально существующей скоростью – 45 км/ч, которая достигается за счет гибкой «спины».
«Гепард» компании Boston Dynamics положил начало «кошачьей» серии роботов, а в 2013 году появилась новая версия – WildCat. Он не очень быстрый, всего 25-30 км/ч, но этот разведчик передвигается самостоятельно на открытых пространствах.
Он способен анализировать положение своего тела относительно других объектов, легко меняет траекторию и разворачивается, не заваливаясь. Полезная нагрузка составляет 150 кг.
RiSE
Это шестиногий робот, напоминающий насекомое. Он способен преодолевать препятствия по вертикали. Может взбираться на заборы, деревья и бетонные стены со скоростью 30 см/сек с помощью хвоста и миниатюрных крючков на ногах.
Каждая нога управляется парой электромоторов, а за связь с датчиками и обработку данных отвечает бортовой компьютер. Он весит 2 кг, а в длину составляет 0,25 м.
PETMAN
Это первый андроид компании Boston Dynamics. Он предназначен для тестирования защитной одежды и средств химической защиты. По технике он во многом схож с BigDog. PETMAN – чисто экспериментальная версия, запущенная в 2013 году.
Atlas
Модернизированная версия робота-гуманоида. Робот Atlas от компании Boston Dynamics может ходить по неровным дорогам (даже заснеженным), переносить грузы и использовать руки для преодоления препятствий.
Чтобы уменьшить вес конструкции, детали были изготовлены с помощью 3D-принтера. Его рост составляет 180 см, а вес – 82 кг. Атлас оснащен стереовидением и дальномером.
Этот робот натерпелся больше остальных, ведь именно с ним были проделаны самые неприятные эксперименты: в 2016 году он прославился благодаря видео, на котором сотрудник компании толкает его клюшкой и выбивает из рук коробку. Год спустя робот Boston Dynamics смог делать сальто назад и долго стоять на одной ноге.
Затем он демонстрирует свои навыки паркура, взбираясь на столбы и перепрыгивая через бревна. Такая «уличная акробатика» позволяет использовать Atlas в поисковых операциях даже в экстремальных условиях.
Подобные розыгрыши не редкость: год назад появился слух о том, что главный инженер Boston Dynamics подал в отставку на фоне протестов гендерных активистов, возмущенных тем, что робот подвергался издевательствам во время тестирования.
RHex
Прозванный «Тараканом», этот миниатюрный военный разведывательный робот имеет три пары круговых дуг, которые дают ему возможность без труда передвигаться по камням, грязи, песку и даже лестницам.
SandFlea
Миниатюрный робот весом 5 кг предназначен для разведывательных целей. «Песчаная блоха» имеет пневматическую ногу, работающую на сжатом CO2, благодаря которой конструкция может прыгать на высоту до 10 метров (достаточно для 25 прыжков без подзарядки).
Handle
Робот-погрузчик имеет длину 2 метра. На ровной поверхности он может развивать скорость 4 м/с, поднимать 45 кг и прыгать на высоту до 1 м. «Ручка» представляет собой нечто среднее между электрическим скутером и гуманоидом «Атлас». По словам Марка Рэйберта, он похож на «робота из ваших кошмаров».
Заряда батареи хватает на 24 км. Общий вес составляет 105 кг. Точная система регулировки помогает при маневрировании и поддерживает устойчивое движение даже на лестнице.
Пользователи прозвали его «тираннозавром», а некоторые и вовсе считают, что в ближайшем будущем он заменит низкоквалифицированных производственных рабочих.
Разберем 11 самых важных жизненных вопросов
Только до 
Эксклюзивные лекции по основам программирования
