Як влаштований найскладніший робот на Землі?

Коли мова заходить про роботів, вже, здається, ніхто не уявляє собі кадри з «Термінатора». навчилися використовувати роботів на благо суспільства, і зараз під цим визначенням ховаються не тільки людиноподібні машини, але також і ті, які просто здатні автоматизувати той чи інший процес. Величезні промислові роботи використовуються на видобувних підприємствах, заводах по збірці автомобілів і побутової техніки, а невеликі їх аналоги оселилися у деяких вдома. Але чи є самий складний робот на Землі? І якщо так, як він виглядає і працює?

Як створювався найскладніший робот

Такого робота створили майже 7 років тому, і його постійно допрацьовують, тому поки нікому не вдалося його переплюнути. Агентство передових оборонних науково-дослідницьких проектів США (DARPA) спільно з розробили людиноподібного робота Atlas. Він чудово орієнтується в просторі і має 28 гідравлічних суглобів, безліч сенсорів і передову систему управління.

Так виглядав прототип першого робота Atlas

В Boston Dynamics кажуть, що спочатку роботом керував оператор, для того, щоб створити тривимірну карту області пересування. Однак потім гуманоїд зміг пересуватися самостійно з вже внесеної в його базу інформацією про оточенні і перешкоди на шляху.

Спочатку він і справді нагадував прислужника з «Скайнет» і не міг рухатися без підключення до керованого комп'ютера та електроживлення. Мав зріст 190 сантиметрів і вага 136 кілограм. Всього кілька років знадобилася розробникам, щоб випустити нову версію робота Atlas, який став найскладнішим роботом на Землі. Спочатку вони оновили його прошивку, а потім — і все «тіло», зробивши робота ще більше схожим на людину.

Новий робот Atlas Boston Dynamics

Розробники додали в робота-гуманоїда акумулятор ємністю 3,7 кВч, який може забезпечити йому час автономної роботи, що включає в себе переміщення і деякі інші дії. Крім того, для компенсації збільшення маси за рахунок установки акумулятора інженерам довелося використовувати більш легкі матеріали при створенні корпусу Atlas. Також творці додали в робота бездротовий модуль для зв'язку і поліпшили його рухомі частини, збільшивши свободу пересування гуманоїда. Його зростання зменшили до 1,5 метра, а вага — до 75 кілограм, щоб було легше виконувати маневри. Інженери хотіли зробити робота максимально легким і міцним, багато його робили розроблені з нуля розробників з Boston Dynamics і надруковані на 3D-принтері. Такого більше ні в кого немає.

З тих пір творці робота займаються тим, що поліпшують його систему навігації і навчають його новим рухам, які потенційно можуть стати в нагоді йому при роботі у важких умовах. Так, в минулому році Atlas навчився розгортатися в стрибку на 360 градусів — прямо як гімнаст. Як же йому це вдається?

Як влаштований найскладніший робот

Крім 28 шарнірних суглобів, з допомогою яких Atlas рухає руками, ногами, спиною і іншими частинами свого «тіла», робот також оснащений безліччю моторів (їх кількість тримається в секреті), які приводять його в рух, отримуючи живлення від вбудованого акумулятора. Як робот розуміє, що йому, наприклад, треба переступити через перешкоду? Для цього у нього є стереозір, лидары, гіроскопи, далекоміри і інші сенсори, які допомагають йому орієнтуватися в просторі. Вся ця інформація надходить в центральний процесор — дуже потужний чіп, який і посилає сигнал на мотори. А вони вже приводять робота в рух. Роботу Atlas можна порівняти з роботою людського мозку: якщо око людини бачить небезпеку, він відправляє інформацію про це в головний мозок, а звідти дається команда, наприклад, ухилитися корпусом або відійти в бік.

В «Атласі» є окремі мотори на кожну кінцівку, вбудована система охолодження і дроти, які нагадують людські вени

Atlas має одну з найбільш компактних мобільних гідравлічних систем у світі. За рахунок спеціальних двигунів, клапанів і гідравлічної силової установки Atlas може подавати необхідну потужність для будь-якого з своїх 28 гідравлічних з'єднань. Саме тому він , бігає, перекидається — жоден інший робот на таке не здатний. А оскільки аналогів ніхто не виробляє, Boston Dynamics змушена робити більшість компонентів з нуля.

За кілька років робота забезпечили вдосконаленою системою управління, завдяки якій він знає дуже багато рухів. На планування кожного руху у нього йде 0,5 секунди — за цей час робот аналізує простір навколо себе (з датчиків), сам себе зважує (оцінюючи, чи вистачить потужності, щоб підняти корпус і подолати перешкоду) і приймає рішення. Цікаво, що інженерам вдалося навчити робота використовувати руки для балансу тіла так само, як людина.

Декому здалося, що робот володіє інтелектом, проте це не так. Його програмнезабезпечення було повністю написано інженерами, які можуть управляти роботом за допомогою макрокоманд (наприклад, змусити його бігти, присісти, зробити крок і так далі). Тобто він або управляється з пульта», або просто виконує запрограмовані команди. Команди вже перетворюються в микродействия і алгоритми кінцівок для забезпечення цих рухів. Управляється гуманоїд з допомогою роботехнической операційної системи (ROS — Robotics Operating System). Більшість розширень для нього написані на мовах програмування C++ та Python. Щоправда, офіційно цю інформацію не підтверджували — Boston Dynamics тримає дуже багато секретів. Ще б, адже це найскладніший робот в світі.

Навіщо потрібні роботи

У планах Boston Dynamics — додати до робота штучний інтелект, а там і до можливості реагувати на команди недалеко. Звичайно, можна записати набір фраз і вмонтувати їх, але це якісь «інновації заради інновацій», таке зараз є навіть у вашій розумній колонці. Тут же масштаби зовсім інші.

Спочатку Altas створювався для проведення рятувальних операцій після техногенних або природних катастроф. До прикладу, для ліквідації вибуху АЕС, як це сталося в 2011 році в Японії. Але з кожним роком сфер його застосування стає все більше, і хто знає — може через 20 років такі «Алтасы» будуть зустрічати вас на ресешпен в готелі. Або використовуватися в якості заміни солдатів в армії. Хоча... краще перший варіант.

Робот Atlas не завжди був схожий на людину