Stavebnice místo hotového produktu
Když vám domů nebo do laboratoře dorazí humanoidní robot, většinou čekáte nablýskaný stroj, který stačí vytáhnout z ochranné pěny a zapnout. Singapurský Asimov na to jde úplně jinak a sází na formát pokročilé stavebnice. Pro cílovou skupinu, kterou tvoří hlavně univerzitní výzkumníci, nezávislí vývojáři a hardwaroví nadšenci, je to vlastně skvělá zpráva, protože dostanou kompletní sadu komponentů s detailními videonávody a manuály. Výsledkem skládání je stroj s výškou zhruba 1,20 metru a váhou kolem 35 kilogramů, který nabízí více než 25 stupňů volnosti (DoF). Právě tento počet kloubů a os pohybu pak přímo určuje, jak jemně a precizně se dokáže robot v prostoru pohybovat.
Investice do vlastního humanoida byla ještě donedávna záležitostí, kterou si mohly dovolit pouze obří korporace nebo štědře dotované státní instituce. Částka kolem 15 000 dolarů sice na první pohled nevypadá jako drobné, ale v kontextu moderní robotiky, kde se ceny podobných platforem běžně pohybovaly v milionech, jde o naprostý obrat.
Podle dostupných informací navíc tato cena v podstatě kopíruje čisté náklady na materiál a špičkové komponenty, což ukazuje na snahu výrobce o maximální otevřenost. Pro technologickou komunitu to znamená zásadní odbourání finančních bariér, což v praxi přinese mnohem více prostoru pro odvážné experimenty a rychlé prototypování bez strachu z drahého poškození.
Modulární architektura má urychlit úpravy a zjednodušit servis
Při pohledu na konstrukční řešení Asimova je okamžitě jasné, že inženýři v Menlo Research přemýšleli nad každodenní realitou v laboratořích. Nejvýraznějším prvkem celého stroje je totiž jeho striktně modulární architektura, kde nohy, paže, trup i hlava fungují jako naprosto autonomní sekce spojené přes univerzální uchycení motorů. Praktický přínos je obrovský, protože uživatel může kdykoliv upravit, vylepšit nebo kompletně vyměnit konkrétní část těla, aniž by musel složitě přepracovávat zbytek mechaniky.
Tento přístup perfektně sedí malým vývojovým týmům nebo akademickým kroužkům, kde se neustále experimentuje s různými typy aktuátorů, převodů či řídicích jednotek. Pokud navíc dojde k technické poruše, modularita dramaticky zkracuje prostoje, protože místo generální opravy celého šasi stačí bleskově prohodit problémový modul za náhradní.
Každá mince má ale dvě strany a stavebnicový koncept přirozeně klade extrémní nároky na preciznost samotné montáže a důslednou kontrolu mechanických vůlí. U robotů, kteří se musí spoléhat na dynamickou dvounohou chůzi, je totiž i milimetrová odchylka v usazení kloubu kritickým problémem.
Chytré mechanické zkratky pro lepší stabilitu
Udržet balanc na dvou nohách je pro stroje obecně tou nejtěžší disciplínou, a proto Asimov přichází se dvěma velmi specifickými mechanickými úpravami. V oblasti lokomoce vsadil na paralelní mechanismus kotníků typu RSU (Revolute-Spherical-Universal) se dvěma stupni volnosti, které se starají o naklánění a klopení chodidla. V reálném světě to zajišťuje optimální rozložení krouticího momentu a výrazně přirozenější reakce na terénní nerovnosti. Inženýři to navíc propojili s pasivními kloubovými prsty na chodidlech, které záměrně postrádají aktivní motory, čímž pomáhají při odrazu a zlepšují trakci.
Pro programátory jde o klasický kompromis, kdy méně motorů sice znamená méně poruchových míst a nižší výpočetní zátěž, ale zároveň ztrácejí možnost aktivně řídit kontakt se zemí.
Mohlo by vás zajímat
Výrobní strategie celého projektu je úzce spjatá s moderními trendy digitální fabrikace, což dává komunitě do rukou nevídanou svobodu. Většina nosných i krycích dílů je od začátku navržena pro průmyslový 3D tisk technologií Multi Jet Fusion (MJF), která produkuje vysoce odolné a lehké plastové komponenty bez nutnosti drahého CNC obrábění. Menlo Research navíc k robotovi dává kompletní Bill of Materials, tedy absolutně otevřený seznam všech použitých součástek a spojovacího materiálu. To sice umožňuje shánět díly na vlastní pěst a teoreticky srazit rozpočet dolů, ale v praxi musíte počítat s rizikem kolísavé dostupnosti na trhu, náklady na dopravu a hlavně s nutností finální precizní kalibrace celého poskládaného hardwaru.
Simulace PIL a asymetrické učení
Hardware je ovšem pouze polovina úspěchu, protože u dvounohých humanoidů hraje hlavní roli to, jak chytrý a přizpůsobivý je jejich řídicí software. Asimov proto spoléhá na pokročilé simulační prostředí typu Processor-in-the-Loop (PIL), které do virtuálního tréninku záměrně vnáší hardwarové nedokonalosti, jako je zpoždění komunikace na sběrnici CANBus až 9 ms nebo šum u senzorů na I2C emulaci. Pomocí asymetrického posilovaného učení Actor-Critic se pak robot učí zvládat krizové situace ještě předtím, než poprvé stoupne na reálnou podlahu. Výsledkem je takzvaný zero-shot sim-to-real transfer, kdy robot zvládne chůzi oběma směry i bleskové vyrovnání nečekaného strčení bez toho, aby vývojář musel ztrácet dny či týdny zdlouhavým laděním kódu na živém stroji.
Zdroj: Chip.pl
video
5 foto
