Dans la science-fiction, en particulier dans les classiques des écrivains américains du milieu du siècle, les robots sont très courants. Le plus souvent, ils aident une personne, parfois ils vivent seuls, et parfois ils se battent même avec les personnes qui les ont créés. Mais presque toujours - ce sont des machines anthropomorphes verticales, à deux jambes et à deux bras. Il est surprenant de voir à quel point les écrivains et scénaristes tentent de doter les machines de traits humains.
Les robots modernes sont beaucoup plus pratiques, ils sont parfaitement adaptés à toutes les tâches étroites et ressemblent le plus possible aux humains.
Mais il existe une entreprise qui, malgré toutes les considérations pratiques, crée des robots aussi similaires que possible aux humains et aux animaux: Boston Dynamics. Et récemment, ils ont appris à danser leur robot!
Regardez cette vidéo sous la coupe.
Malgré toutes les difficultés et les nombreuses reventes de l'entreprise entre des mains différentes, BD ne perd pas courage. Elle a des projets ambitieux. La recherche scientifique va de pair avec l'activité commerciale, comme en témoigne une vidéo incendiaire qui a littéralement fait exploser Internet il y a quelques semaines, le soir du Nouvel An. Pour le moment, il a plus de 25 millions de vues et sa popularité ne s'est pas affaiblie.
Ce n'est pas de l'infographie, la vidéo est réalisée avec de vrais robots qui font exactement ce que l'on voit à l'écran. Les deux premières minutes ont été filmées en une seule image, sans collage ni montage. Même l'entourage est spécialement choisi pour souligner un maximum de réalisme. Ce n'est pas une scène chromakey ou glamour. Il s'agit d'une salle d'essais de laboratoire sans ornement, derrière la vitre de laquelle on peut voir des sortes de machines et de mécanismes, des lieux de travail ordinaires, des marquages au sol pour le vidéaste.
Mouvements gracieux, sauts en hauteur, actions synchronisées - tout cela démontre parfaitement les capacités de la robotique moderne. Comment Boston Dynamics (BD) a-t-il réussi ce succès? Dans cet article, je vous propose un petit tour d'horizon de l'histoire de l'entreprise, de ses succès et échecs, et aussi un peu sur la façon dont cette danse robotique a été filmée.
En tant qu'enfant, j'ai lu une histoire de science-fiction dans laquelle un ingénieur a créé des robots auto-reproducteurs et auto-apprenants, et ils ont commencé une petite guerre entre eux, se battant pour des ressources de haute technologie pour une mise à niveau. Dans cette histoire, je me souviens d'un détail: le premier robot, ayant acquis son indépendance, a remplacé la pratique anti-gravité par des jambes primitives, comme celle de son créateur. L'ingénieur était catégoriquement contre, mais le robot n'a pas écouté ses arguments. Par la suite, cela a joué une blague cruelle avec le robot: il a trébuché pendant la bataille et a été écrasé par ses proches, ce qui ne serait pas arrivé s'il avait quitté l'antigrav.
Presque tous les robots modernes, sur roues ou sur chenilles, sont simples et fiables. Il n'y a aucun problème d'équilibre, le fonctionnement est le plus souvent limité aux pièces à plancher plat.
Les robots de l'entrepôt Amazon
BD ont décidé de réaliser un rêve de science-fiction:
Atlas des robots
Comment tout a commencé
L'évolution des humains et des animaux a clairement montré à quel point les membres sont universels. Avec leur aide, vous pouvez marcher, courir, gravir les pentes des montagnes et les troncs d'arbres, monter les escaliers. Les primates sont allés le plus loin dans cette polyvalence.
Pendant longtemps, la posture droite n'a pas été donnée aux ingénieurs. Les gyroscopes étaient trop volumineux, les analogues d'un appareil vestibulaire compact avec rétroaction ne pouvaient pas être créés en raison de la base technique électronique primitive. Mais l'avènement de microcontrôleurs abordables a réalisé le rêve de ces ingénieurs. De tous les collectifs impliqués dans les robots marcheurs, Boston Dynamics est le plus connu.
L'inspiration et le responsable permanent de ce laboratoire est Mark Reibert .
Mark Reibert
En 1973, il est diplômé de la Boston Northeastern University avec un diplôme en génie électrique et en 1979 a reçu une bourse pour développer la première machine à sauter, du célèbre scientifique et inventeur américain Ivan Sutherland .
Ivan Sutherland
En 1980, il réussit à intéresser la DARPA (alors encore ARPA)à son développement , en reçut le premier financement et ouvrit le Leg Laboratory. Il était à l'origine situé à l'Université Carnegie Mellon, où Mark a travaillé comme professeur, puis, après lui, a déménagé au Massachusetts Institute of Technology.
Leg Laboratory
Le site Web du MTI a toujours une page de cette équipe de recherche, créée bien avant les tendances modernes de conception et de développement Web. Le Web1 chaud et tubulaire est plutôt touchant. Je recommande vivement de suivre le lien et de voir où l'histoire de cette célèbre équipe scientifique a commencé.
En 1983, leur développement était prêt sous le nom de "3D One-Leg Hopper":
Le sauteur à une jambe pouvait s'équilibrer ou se déplacer en sautant dans une direction donnée et maintenir l'équilibre s'il essayait de le laisser tomber. Une méthode de mouvement inhabituelle a été choisie car il est plus facile de calculer l'équilibrage sur une jambe.
Dans la vidéo suivante, vous pouvez regarder les robots créés au laboratoire des jambes. Tous sont des mécanismes purement de recherche, sans aucune valeur pratique, créés exclusivement pour l'étude du travail des articulations, des entraînements sur un principe de fonctionnement différent et des algorithmes mathématiques du mouvement. Certains font partie de conceptions plus complexes. Certains d'entre eux ne sont pas capables de maintenir l'équilibre par eux-mêmes et se déplacent à l'aide d'une barre avec un contrepoids. Les robots "Naked" rappellent le film sur le Terminator et les intérieurs du laboratoire - l'atelier de Jaime et Adam de "Mythbusters"
Mark a exprimé son expérience de recherche accumulée dans son livre Legged Robots That Balance , publié en 1986.
Du laboratoire à l'entreprise. Travailler pour l'armée
Le temps ne s'arrête pas. Pour gagner en indépendance financière, Mark décide de quitter l'Université en 1995. Il part enfin pour sa propre entreprise, fondée en 1992. Le nom de cette société est désormais entendu même par ceux qui ne sont pas intéressés par la technologie moderne, grâce à des vidéos spectaculaires montrant les réalisations de la robotique moderne: Boston Dynamics .
Comme au tout début de sa carrière, Mark reçoit des financements de l'armée. DARPA confie à son entreprise la mission de développer un «mulet de travail» capable de transporter des charges importantes dans des zones où les véhicules conventionnels ne peuvent pas passer. Selon le TK, le robot doit être capable de grimper, surmonter une pente importante, surmonter des buissons, passer sur des surfaces glissantes et meubles, c'est-à-dire être capable de faire tout ce dont un fantassin ou ... un mulet est capable.
Terminer cette mission n'a pas été facile. Ce n'est qu'en 2005 que le modèle BigDog a été introduit .
Le projet était extrêmement ambitieux. C'était le premier plan de ce type à être élaboré et son succès médiatique a dépassé toutes les attentes. Les nouvelles sur le robot pouvaient être entendues à partir de chaque fer et de nombreuses vidéos ont reçu des vues record.
Jusqu'à présent, les modèles les plus connus de robots marcheurs étaient des produits purement divertissants lorsqu'ils se déplaçaient, maladroits et maladroits. Ils tombaient du moindre choc et ne pouvaient se déplacer que sur un sol parfaitement plat. Mais BigDog ressemblait à une machine du futur, polyvalente et pratique. Les gens étaient fascinés par le spectacle d'un mécanisme autonome marchant comme une créature vivante et capable de porter une charge importante. L'idée originale de la société de Mark correspondait parfaitement à la légende du légendaire Arthur Clarke: "Toute technologie suffisamment avancée est indiscernable de la magie." Il est même arrivé au point que les gens ont filmé des parodies de cette créature mécanique:
Malheureusement, techniquement, le robot n'a pas eu autant de succès que le suggère la vidéo. Même la deuxième génération, sortie en 2008, avait trop de défauts. En 2013, le département américain de la Défense a refusé de poursuivre ce programme. L'un des principaux problèmes était le bruit fort et démasquant du moteur à combustion interne, dont les ingénieurs ne pouvaient pas se débarrasser. Le deuxième problème était que, malgré la mise en œuvre formelle de la mission technique, les caractéristiques du robot étaient encore insuffisantes pour participer pleinement à de véritables missions de combat. La passabilité était impressionnante, mais les militaires en manquaient. L'autonomie n'était que de 30 km, le robot parcourait cette distance à la vitesse d'un piéton. Le robot étant techniquement extrêmement complexe, les prototypes présentaient de sérieux problèmes de fiabilité.Les premières versions ont à peine résisté à une demi-heure de travail continu avant que quelque chose ne se brise dans le mécanisme, et il est devenu incapable de fonctionner davantage. Les derniers modèles de robots ont fonctionné en toute confiance jusqu'à trois heures, mais cela reste extrêmement petit et il est presque impossible de réparer un appareil aussi complexe sur le terrain. La panne mettrait en péril toute véritable opération de combat si elle avait de grands espoirs pour cet assistant. De plus, le robot était très, très coûteux à fabriquer.La panne mettrait en péril toute véritable opération de combat si elle avait de grands espoirs pour cet assistant. De plus, le robot était très, très coûteux à fabriquer.La panne mettrait en péril toute véritable opération de combat si elle avait de grands espoirs pour cet assistant. De plus, le robot était très, très coûteux à fabriquer.
Néanmoins, bien que le développement de ce modèle ait été abandonné, les militaires n'ont pas arrêté de travailler avec BD. Au fur et à mesure que les recherches se poursuivent, plusieurs autres variétés de robots marchant, courant, même sautant et rampant ont été lancées.
Sur le piédestal se trouvent Little Dog (le plus jeune frère électrique de BigDog), Spot, BigDog, WildCat, LS3 (le frère militaire aîné de BigDog)
SANDFLEA - Puce.
Un bébé robot (15 cm de haut) capable de sauter de plus de deux mètres avec un bidon de gaz comprimé.
RHEX.
De la taille du SANDFLEA, il peut franchir de petits obstacles et ramper même sur un terrain marécageux.
Questions financières
En collaboration avec l'armée, l'entreprise a changé de mains à plusieurs reprises. Fin 2013, Google a racheté l'entreprise. Il est difficile de dire pourquoi ils l'ont fait. Peut-être juste en train de racheter différentes entreprises ainsi que plusieurs autres sociétés de robotique et startups, peut-être à la recherche de portefeuilles de brevets et en s'appuyant sur les bénéfices. Au cours de la collaboration, BD et Google n'ont pas trouvé de langage commun. Après que Google ait quitté Andy Rubin, qui a initié la transaction, l'avenir de l'entreprise a été suspendu. Andy lui-même a déclaré qu'il était déçu de la rapidité du développement, car même les recherches préliminaires prenaient beaucoup de temps. Le géant de l'Internet n'a pas voulu investir autant d'argent dans une entreprise dont les résultats commerciaux doivent attendre 10 ans ou plus. De plus, le service de publicité de Google n'a pas aimé la vidéo du dernier robot humanoïde poussé et renversé.
(À 1.22, le robot est poussé avec un club et "sélectionné" la boîte, à 2.04 il est renversé avec une poussée dans le dos)
En outre, la nature anthropomorphique du robot a suscité une empathie étonnante parmi le public, qui a vu dans la démonstration des algorithmes d'équilibre - la moquerie et sympathisé avec le robot.
Une lettre rédigée par la responsable du département des relations publiques de Google Courtney Hone est parvenue sur Internet , dans laquelle elle écrit que les robots humanoïdes agacent les gens par le fait qu'ils les considèrent comme une menace, comme si ces robots étaient capables de prendre leur travail. Enfin, en 2016, Google décide de vendre BD. Selon les rumeurs, Amazon et Toyota voulaient racheter l'entreprise. En conséquence, il est allé à la holding japonaise Softbank.
Les aventures financières de BD ne se sont pas arrêtées là. Plus récemment, on a appris que l'entreprise était à nouveau à vendre. En décembre de l'année dernière, Softbank et Hyundai se sont mis d'accord sur une modeste somme d'environ 1 milliard de dollars.
Néanmoins, tout cela n'a pas empêché le développement de nouveaux robots. En plus d'Atlas, qui a été raillé avec un club, un robot avec un mode de mouvement hybride a été développé: le Handle. Les jambes du robot se terminent par des roues qui lui permettent de se déplacer rapidement sur une surface plane, de descendre les escaliers. Il peut même sauter si nécessaire.
Premier modèle commercial
Plus récemment, une section avec un magasin a ouvert sur le site de l'entreprise , et BD, pour la première fois depuis près de 30 ans, propose un modèle commercial: Spot. Malgré le surnom du chien (Spot - a speck), le robot est proposé pour un usage commercial dans des installations industrielles et n'est pas destiné à un usage domestique. Les dimensions modestes (le robot est légèrement plus grand que le berger allemand), suggèrent des possibilités modestes: seulement une heure et demie en mode actif, tandis que la batterie se recharge pendant deux heures.
Le design a été très bien fait. Le robot ne ressemble plus au Terminator et se déplace assez gracieusement, ses membres ne sont pas sur tapis roulant, comme dans les versions précédentes des robots à quatre pattes. Prix de base - 75 000 $. Il est difficile de dire si c'est beaucoup ou pas, car vous pouvez compter de telles offres sur le marché sur les doigts d'une main. Malgré la pandémie et la récession générale, l'entreprise affirme avoir produit environ 400 robots de ce modèle et ne va pas s'arrêter là.
Danse
Après avoir rappelé l'histoire de la société et examiné quelques modèles de robots, vous pouvez parler un peu de la création de la danse incendiaire. Pour ce faire, j'ai préparé une version abrégée d' un entretien avec Aaron Saunders , vice-président de l'ingénierie chez Boston Dynamics, repris de lui par le magazine IEEE Spectrum, publié par l'American Institute of Electrical and Electronic Engineers .
Le single rock'n'roll présenté dans la vidéo a été enregistré par The Contours en 1962. La chanson "Do You Love Me" est l'une de leurs œuvres les plus célèbres. La chorégraphe était Monica Thomas de MAD KING THOMAS .
Jusqu'à présent, les robots et ingénieurs BD n'avaient jamais rien fait de tel. La gamme de mouvements disponibles comprend de nombreux éléments de marche, de course et de saut, certains exercices de gymnastique et même de parkour. Mais personne n'a encore essayé de faire danser les mécanismes. Initialement, la danse a été créée à l'aide d'un programme de simulation informatique, dans lequel les mouvements de danse humaine étaient adaptés aux capacités physiques des robots. Après avoir sélectionné un mouvement particulier, la simulation a été présentée aux ingénieurs. Ils ont regardé l'écran et ont dit quelque chose comme: "Ce sera facile!", Ou: "Ce sera difficile!", Ou: "Cela me fait peur!" Au fur et à mesure que nous travaillions sur le projet, un ensemble d'outils a été développé à l'aide duquel les mouvements de ballet des robots ont été programmés à un niveau élevé. Ainsi, la danse montrée dans la vidéo n'est pas un scénario,où tous les plus petits détails sont enregistrés manuellement, il s'agit du produit d'un pipeline logiciel qui combine des éléments développés séparément et les transforme en un tableau de données, qui sont ensuite chargées dans la machine.
Le plus difficile a été de programmer les mouvements de rotation, car ils sont les plus différents des éléments utilisés lors de la course et du saut. Cependant, la dextérité et l'équilibre nécessaires pour exécuter les mouvements déjà pratiqués se sont avérés suffisants pour programmer la danse. Avant cette expérience, l'accent était mis sur le mouvement des jambes, le saut et la course. Dans ce cas, la partie inférieure du corps des robots est la plus utilisée. La prochaine étape pour augmenter la complexité des modèles de comportement consiste à développer des mouvements de danse, en utilisant les mains pour pousser ou tirer. L'un des nouveaux défis pour l'équipe était d'étendre la mobilité avec le haut du corps du robot.
Les atlas n'utilisent pas de contrôleurs d'apprentissage automatique, mais ils utilisent ce que l'entreprise appelle le contrôle réflexif (contrôleurs prédictifs qui fonctionnent avec des modèles prédictifs qui prennent en compte la dynamique et l'équilibre, optimisant la trajectoire en mode en ligne et hors ligne).
Cette expérience a permis d'en apprendre beaucoup sur la fiabilité des robots et leurs capacités. Le robot commercial Spot, contrairement aux modèles Atlas purement de recherche, a été conçu pour un fonctionnement continu. Il a montré d'excellents résultats et pouvait danser toute la journée sans presque aucun entretien. Seuls quelques exemplaires des atlas ont été réalisés; ils ne sont pas destinés à un fonctionnement long et continu. À cet égard, ils ressemblent plus à un hélicoptère, qui a plus de temps de préparation et de maintenance que de temps de vol. Un spot ressemble plus à une voiture qui conduit plus qu'elle ne sert.
Les atlas ont dû être spécialement modifiés pour ce programme, augmentant leur puissance. Bien que les figures et les sauts que ces robots démontrent soient très pointus, les mouvements de danse nécessitent encore plus de vitesse et de force.
Il est difficile de dire comment l'entreprise se développera davantage. Mark lui-même n'est plus jeune, il a 71 ans. Google n'a pas pu trouver de potentiel commercial dans BD. Lorsque Softbank a racheté l'entreprise, le montant de la transaction n'a pas été divulgué, il est donc difficile de dire si la vente de BD au géant automobile coréen était rentable ou non. Il semble qu'aucun succès commercial particulier n'ait été observé pendant la période que la société a eue avec Softbank. Hyundai espère utiliser l'entreprise pour développer des pilotes automatiques dans ses voitures et pour automatiser la production. Peut-être qu'elle pourra tirer un avantage pratique de l'alliance avec BD.
Le fait est que Mark et ses collègues sont des scientifiques, avec une majuscule. Ils font de la recherche dans sa forme la plus pure, sans penser à monétiser leurs connaissances. Les connaissances théoriques acquises en trente ans sont énormes. Il est très difficile de dire s'ils trouveront une application pratique dans un proche avenir. S'il semble que ce soit de la recherche en ingénierie appliquée, dont les travaux n'ont pas été revendiqués pendant des siècles, loin de la physique théorique et des mathématiques supérieures, ils ont beaucoup en commun. Par exemple, l'une des principales restrictions est la nutrition. Guépard robot expérimental n'a même pas été pensé pour une utilisation autonome. C'était un banc d'essai pour le rodage de la technologie, ne fonctionnant pas sans une connexion permanente à la prise. Pour Big Dog, le principal problème était le moteur à combustion interne, pour l'autonomie Pyatnyshka (seulement une heure et demie, même sans prendre en compte les accessoires), et la vitesse comme un piéton.
Peut-être que l'utilisation de l'apprentissage automatique dans les contrôleurs mènera à une autre avancée technique, peut-être qu'ils inventeront des alimentations plus volumineuses et compactes. L'avenir de l'entreprise est difficile à prévoir. Souhaitons-leur bonne chance!
