CompMechLab Hi-Tech Review. Самые известные проекты компании Boston Dynamics: антропоморфный робот Atlas, способный бегать по лесу, четвероногий Spot, переносящий грузы и открывающий двери, "прыгающий" SandFlea, способный заглядывать в окна многоэтажек и другие

Компания Boston Dynamics (США), специализирующаяся на робототехнике и биомеханическом инжиниринге, демонстрирует новые успехи в создании высокотехнологичных систем с невероятно высоким уровнем равновесия. Человекоподобный робот  Аtlas, одна из наиболее известных разработок компании,  «научился» бегать по пересечённой местности.  Об очередных достижениях в рамках проекта  Atlas глава Boston Dynamics Марк Райберт (Marc Raibert) рассказал на конференции Fab 11, представив видео, на котором робот передвигается в «непредсказуемых» условиях лесной чащи.

Видео: Марк Райберт об испытаниях Atlas

Ниже представлена более подробная информация о проекте  Аtlas  и других разработках Boston Dynamics.  

Аtlas

Мобильный человекообразный робот, спроектированный для движения по пересечённой местности. Сложная конструкция включает в себя гидравлические суставы, функционирование которых  частично скопировано у животных и людей, а также множество разнообразных датчиков и высокоуровневое программное обеспечение. На голове Аtlas установлены стереокамеры и лазерный дальномер, с помощью которых он хорошо ориентируется в пространстве. Робот активно использует не только «ноги»,  но и «руки», в том числе, и для передвижения:  опираясь на верхние конечности, он может залезать на горки и преодолевать другие достаточно высокие препятствия.

Аtlas создан для Агентства по передовым оборонным научно-исследовательским проектам США DARPA. В 2013 году был запущен конкурс DARPA Robotics Challenge (DRC) по разработке роботов,  предназначенных для ликвидации последствий  техногенных или природных катастроф.  Команды-участники могли выступить как с собственными конструкторскими решениями, так и с заявками по созданию  модифицированных моделей на базе Atlas. К финалу конкурса от роботов требовалась способность управлять машиной, входить в здание, в том числе, при условии, что дверь заперта,  подниматься по лестнице, сверлить отверстия, поворачивать вентили и выполнять специальные поручения.

Последний этап DRC состоялся 5- 6 июня 2015 года в Помоне (Калифорния, США). Среди роботов на основе Atlas лучшим стал Running Man, созданный Институтом изучения человеческого и машинного познания (Institute for Human and Machine Cognition, IHMC), Флорида, США. Running Man выполнил миссию за 50 минут 26 секунд, оказавшись вторым в общем зачете.

А первое место и призовой фонд в 2 миллиона долларов достались роботу Hubo, сконструированному  в Корейском ведущем научно-техническом институте (Korea Advanced Institute of Science and Technology, KAIST). Со всеми  испытаниями соревнований он справился за 44 минуты 28 секунд.

Видеоподборка с финальных соревнований DARPA Robotics Challenge

Atlas постоянно совершенствуется. В начале 2015 года Boston Dynamics на 75% изменили конструкцию робота, обновляется и программное обеспечение.  В целом машина стала легче, быстрее, сильнее, и всё лучше удерживает равновесие.  Сейчас компания работает над новым вариантом робота Atlas, который будет иметь автономный источник энергии.

Petman (Protection Ensemble Test Mannequin)

Созданный Boston Dynamics робот первого поколения, двигающийся по тому же принципу, что и человек. Atlas можно считать логическим продолжением Petman.

Petman  разрабатывался для натурных испытаний военной спецодежды с химической защитой. Робот обладает хорошими навыками устойчивости и свободного перемещения (ходьба, ползание по-пластунски, выполнение различных сложных движений, таких как приседания и отжимания) в условиях воздействия отравляющих веществ. Petman также способен имитировать человеческую физиологию, изменяя при необходимости температуру и влажность внутри костюма химзащиты, чтобы обеспечить максимальное приближение к реальным условиям испытаний.

Видео: испытания костюма химзащиты с помощью Petman

Petman имеет множество технологических заимствований от другой разработки Boston Dynamics  - BigDog.

BigDog

Четвероногий робот, созданный при финансовом обеспечении DARPA совместно с компанией Foster-Miller, специализирующейся на производстве военной робототехники (на данный момент является американским подразделением британской многонациональной оборонной корпорации QinetiQ), Лабораторией реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory, JPL) NASA и Гарвардским университетом. Первый опытный образец был публично представлен в 2005 году. Собственная масса робота — примерно 110 кг, длина и высота — около метра.

В каждой «лапе»  BigDog  установлено по четыре гидропривода — два для бедренного «сустава» и по одному для коленного и голеностопного. Робот оснащен лидаром (лазерным оптическим локатором), обеспечивающим бинокулярное зрение, гироскопом, разнообразных сенсорами, контролирующими работу всех систем.

BigDog способен передвигаться по труднопроходимой местности (в том числе, по снегу, грязи, воде и даже льду)  со скоростью примерно до 7 км/ч и переносить грузы весом до 150 кг. Может использоваться как помощник для доставки грузов туда, куда сложно добраться на обычном транспорте.  Одним из недостатков этого робота называлась слишком высокая шумность, вызванная  работой силовой установки – двигателя внутреннего сгорания.

​Видео: Эволюция BigDog: как совершенствовался робот (2004-2010)

В 2013 году BigDog, в дополнение к четырём ногам получил руку. С её помощью робот может не только самостоятельно поднимать предметы, но ещё и  кидать их в нужном направлении.

Видео испытаний манипулятора BigDog

Cheetah

Cheetah («Гепард»)  - самый быстрый в семействе четвероногих роботов Boston Dynamics.  Его разработка также финансировалась DARPA.  Первый лабораторный образец был представлен в 2012 году.

Как и во многих других проектах Boston Dynamics, при создании Cheetah были использованы принципы бионики.  Cheetah обладает уникальной двигательной системой, включающей гибкую «спину», как у  гепарда. Робот получает питание от стационарной гидравлической установки.

Следующее поколение Cheetah, робот WildCat, перемещается автономно: внутри него расположен двигатель внутреннего сгорания. WildCat может скакать по ровной местности со скоростью 25 км/ч. В Boston Dynamics работают над версией робота, способной «разгоняться» до 80 км/ч.

Видеопрезентация WildCat

Spot

Spot - уменьшенная версия четвероногих роботов Boston Dynamics, представленная в феврале 2015 года. Spot размером с крупную собаку и весит около 70 кг. В конструкции используется  электродвигатель,  благодаря чему робот стал менее шумным по сравнению со своими «собратьями», оснащенными бензиновыми моторами.

Spot быстрее BigDog преодолевает склоны, ступеньки и труднопроходимые местности, а также лучше ориентируется в замкнутом пространстве. Как и другие четвероногие роботы Boston Dynamics, Spot не падает при сильном ударе ногой сбоку.

Видеопрезентация Spot

Последняя модель этого робота получила манипулятор, при помощи которого она может самостоятельно открывать двери и выполнять ряд других действий.

SandFlea

Самый маленький из роботов Boston Dynamics, четырехколесный SandFlea весит около 5 кг.  Оснащен камерой, при необходимости способен прыгать на высоту до 10 метров, благодаря гиростабилизированному корпусу легко сохраняет ориентацию в полете.

Предполагается, что с помощью SandFlea спасатели и солдаты могут заглядывать внутрь зданий с безопасного расстояния.

Видео испытаний SandFlea

О компании Boston Dynamics

Boston Dynamics основана в 1992 году. Компания базируется в городе Уолтем штата Массачусетс, США. В 2013 году приобретена корпорацией Google.

Boston Dynamics  занимается технологиями создания роботов с невероятно высоким уровнем равновесия. Соучредитель компании, Марк Райберт, впервые создал машину с «динамическим балансом» в начале 80-х, будучи профессором Университета Карнеги-Меллона.