Maak kennis met Apollo, de “iPhone” voor mensachtige robots

Meld u aan voor de wetenschapsnieuwsbrief Wonder Theory van CNN. Verken het universum met nieuws over verbazingwekkende ontdekkingen, wetenschappelijke vooruitgang en meer.

Austin, Texas
CNN
—

Mensen die huishoudelijk werk doen of leefgebieden op de maan bouwen, klinken misschien als iets uit sciencefiction. Maar het team van een robotica-startup in Austin aptronisch Hij stelt zich een toekomst voor waarin robots voor algemeen gebruik ‘saaie, vuile en gevaarlijke’ klussen zullen klaren, zodat mensen dat niet hoeven te doen.

Het ontwerp van Apptronik’s nieuwste mensachtige robot, genaamd Apollo, werd woensdag onthuld.

De robot heeft ongeveer dezelfde schaal als een mens, is 1,7 meter lang en weegt 72,6 kilogram.

Apollo kon 25 kilo tillen en was ontworpen voor massaproductie en om veilig naast mensen te werken. De robot gebruikt elektriciteit in plaats van hydrauliek, wat niet als veilig wordt beschouwd, en heeft een batterij van vier uur die kan worden vervangen, zodat hij een werkdag van 22 uur kan volhouden.

Om het territorium van de ‘griezelige vallei’ te vermijden, een fenomeen waarbij mensen zich ongemakkelijk voelen bij het mensachtige uiterlijk van een robot, heeft het in Austin gevestigde Argodesign Apollo uitgerust met kenmerken die bedoeld zijn om vriendelijk – zelfs vriendelijk – aan te voelen.

De robot heeft digitale panelen op zijn borst die duidelijke communicatie geven over de resterende levensduur van de batterij, de huidige taak waaraan hij werkt, wanneer hij klaar is en wat hij vervolgens gaat doen. Apollo heeft ook een gezicht en opzettelijke bewegingen, zoals het draaien van zijn hoofd om aan te geven waar hij heen gaat.

Het oorspronkelijke doel van Apollo is om in de logistiek te opereren en fysiek veeleisende functies binnen magazijnen op zich te nemen om de toeleveringsketen te verbeteren door het tekort aan arbeidskrachten aan te pakken. Maar het Aptronic-team heeft een langetermijnvisie voor Apollo die minstens het volgende decennium bestrijkt.

“Ons doel is om veelzijdige robots te bouwen die alle dingen kunnen doen die we niet willen doen om ons hier op aarde te helpen, en uiteindelijk op een dag de maan, Mars en nog veel meer te verkennen”, zegt Jeff Cardenas, medeoprichter en CEO. van Apptronik. .

Voordat ze Apptronik in 2016 startten, werkten teamleden in het Human Centered Robotics Lab aan de Universiteit van Texas in Austin.

“De focus van het laboratorium lag op de manier waarop mensen en robots in de toekomst met elkaar zouden omgaan”, zei Cardenas. “Als mensen is tijd onze meest waardevolle hulpbron, en onze tijd hier is beperkt. Als gereedschapsmakers kunnen we nu voor onszelf gereedschappen bouwen die ons meer tijd geven.”

Terwijl ze in het laboratorium waren, werd het team geselecteerd om te werken aan Valkyrie, een NASA-robot, tijdens de DARPA Robotics Challenge tussen 2012 en 2013.

De robot, die 1,9 m lang is en 136 kg weegt, is een tweevoetige robot die behendig kan manipuleren en lopen (inclusief over en rond obstakels), voorwerpen kan dragen en deuren kan openen. Volgens Sean Azimi, teamleider agile robotica bij NASA’s Johnson Space Center in Houston.

De elektrische robot is sinds zijn debuut in 2013 aangepast en verbeterd, en dat is echt zo Het wordt momenteel getest Als externe beheerder voor onbemande en offshore energiefaciliteiten in Australië.

Apollo heeft zijn wortels in het Valkyrie-ontwerp en het Apptronik-team heeft jarenlang unieke robotica en componenten gebouwd die hebben geresulteerd in het creëren van een robot die kan werken in omgevingen die zijn ontworpen voor mensen. Cárdenas zei dat assemblagelijnrobots vaak op de vloer worden geïnstalleerd of aan een muur worden bevestigd en alleen kunnen werken in ruimtes die daarvoor zijn ontworpen.

In plaats van zeer gespecialiseerde robots die slechts één doel kunnen dienen, zei Cardenas, wilde Aptronic dat Apollo een ‘iPhone van robots’ zou zijn.

“Het doel is om één enkele robot te bouwen die duizenden verschillende dingen kan doen”, zei hij. “Het is een software-update verwijderd van een nieuwe taak of nieuw gedrag.”

Uiteindelijk zal de prijs van de Apollo lager zijn dan die van de gemiddelde auto. Conventionele robots vertrouwen op onderdelen met hoge precisie. Maar de introductie van camera’s en AI-systemen heeft de ontwikkeling mogelijk gemaakt van robots die minder afhankelijk zijn van voorprogrammering en in plaats daarvan beter reageren op hun omgeving, wat betekent dat onderdelen die bij de productie worden gebruikt goedkoper zijn, zei Cardenas.

Dit jaar richt Apptronik zich op het aantrekken van commerciële en industriële klanten die geïnteresseerd zijn in hoe Apollo hun logistiek kan verbeteren. Het bedrijf streeft ernaar om eind 2024 de volledige commerciële productie te bereiken.

Apollo zal beginnen in fabrieks- en magazijnomgevingen om eenvoudige taken uit te voeren, zoals het verplaatsen van kratten en het duwen van karren. Maar in de loop van de tijd zal de functionaliteit van Apollo worden uitgebreid met nieuwe modellen en upgrades tot het punt waarop het kan worden gebruikt in de bouw, elektronicaproductie, winkelruimtes, thuisbezorging en zelfs de ouderenzorg.

De kern van Apollo’s ontwerp zijn de actuatoren, oftewel robotspieren. Het Apptronik-team heeft gewerkt aan meer dan 35 iteraties van de basisactuators waarmee Apollo kan lopen, zijn armen kan buigen en objecten kan vastpakken als een mens.

“Mensen hebben ongeveer 300 spieren in ons lichaam”, zegt Dr. Nick Payne, medeoprichter en Chief Technology Officer van Apptronik. “Als ingenieurs is het ons doel om de complexiteit te vereenvoudigen, dus de Apollo-robot heeft ongeveer 30 verschillende spiergroepen in zijn systeem die hij nodig heeft om basisacties en -activiteiten uit te voeren.”

Vóór Apollo concentreerde Aptronic zich op wat het de snel evoluerende mensachtige robot noemde. Hoewel het beperkte handlingmogelijkheden en eenvoudige armen omvatte, lag de focus bij het ontwerp op het verbeteren van de voortbeweging van de robot.

“De manier waarop we robotica ontwikkelen, is dat we echt proberen de hardware en de software met elkaar volwassen te maken”, aldus Payne.

Apollo’s hoofd bevat een beeldcamera, terwijl sensoren op zijn torso de robot helpen een 360 graden beeld van zijn omgeving in kaart te brengen en te beslissen waar hij kan bewegen. Het ‘brein’ van de robot, of hoofdcomputer, bevindt zich ook in zijn borst.

Sensoren helpen de robot rechtop te blijven terwijl hij over of rond obstakels loopt. Dit soort beweging zal van cruciaal belang zijn als Apollo zich een weg baant naar meer obscure omgevingen, zoals de open lucht en op een dag zelfs het oppervlak van de maan.

“Robots moeten in dezelfde soort chaos en onzekerheid kunnen opereren waar mensen mee kunnen leven”, aldus Payne.

Uiteindelijk zal Apollo autonoom zijn, maar het team van Aptronic wil nog steeds een zekere mate van controle hebben over wat de robot zal doen. Cardenas zei dat, hoewel de bedieningselementen eerst via tablets of slimme apparaten zullen werken, een mens in de toekomst naar Apollo zou moeten kunnen gaan en hem zou moeten vertellen wat hij moest doen.

Naar de maan en verder

Apptronik is een van NASA’s partners die werkt aan ontwerpen voor humanoïde robots. De aarde is een proeftuin voor Apollo, en op een dag zou een futuristische versie van de robot in gevaarlijke ruimteomstandigheden kunnen opereren, zodat mensen dat niet meer hoeven te doen.

Er zouden verschillende ontwikkelingsstappen nodig zijn om mensachtige robots voor te bereiden om in het vacuüm van de ruimte te opereren, zei Payne, zodat Apollo mogelijk eerst naar het internationale ruimtestation gaat.

“Om de ruimte te verkennen hebben we echt systemen nodig met meer dan één vaardigheid die flexibel en aanpasbaar zijn, of het nu gaat om een ​​verscheidenheid aan taken waar we vanaf weten of misschien taken die we niet zouden verwachten totdat ze daadwerkelijk verschijnen in de loop van de ruimte. verkenning,” zei Azimi.

Azimi zei dat de huidige architectuur van NASA’s Artemis-programma, dat tot doel heeft mensen terug te brengen naar de maan en uiteindelijk bemande missies op Mars te landen, een maanrover onder druk voorziet zodra de Artemis VI-missie gepland is voor 2030. Deze periode van maanverkenning in het begin van de jaren 2030 is het moment waarop Azimi denkt dat robots als Apollo ook nuttig kunnen zijn.

Het voordeel van het gebruik van humanoïde robots zoals Apollo in de ruimte is dat ze kunnen worden gebruikt om omgevingen te bouwen en te testen die zijn ontworpen met de mens in gedachten – zoals habitats op de maan en Mars – voordat de astronauten arriveren. Maar robots zullen met uitdagingen worden geconfronteerd en moeten met minder beperkingen ontwerpen dan hun tegenhangers op aarde. Een geautomatiseerde robot moet bijvoorbeeld mogelijk in een rover-omgeving kruipen die qua grootte vergelijkbaar is met een recreatievoertuig, en nog steeds de kracht en flexibiliteit hebben om onder druk staande deuren te openen, zei Azimi.

“Mijn hoop en droom is dat we binnen de komende tien jaar robots voor algemeen gebruik de ruimte in zullen sturen en een aantal van de voordelen zullen kunnen realiseren van robotsystemen waarmee de bemanning zich meer kan concentreren op de dingen waar mensen goed in zijn. zijn onderzoeken en ontdekkingen doen”, zei Azimi. wetenschappelijk.”