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Robôs humanóides estão aprendendo a cair bem


Os profissionais de marketing experientes na Boston Dynamics produziu dois grandes ciclos de notícias sobre robótica na semana passada. O maior dos dois era, naturalmente, o anúncio elétrico do Atlas. Enquanto escrevo isto, o vídeo com menos de 40 segundos aproxima-se constantemente dos cinco milhões de visualizações. Um dia antes, a empresa tocou o coração da comunidade quando anunciou que o Atlas hidráulico original estava sendo colocado no pastouma década após sua introdução.

O vídeo que acompanha foi uma celebração da jornada do Atlas mais antigo, do projeto de pesquisa da DARPA a um 'bot bípede impressionantemente ágil. Um minuto depois, porém, o tom muda. Em última análise, “Farewell to Atlas” é tanto uma celebração quanto um erro de gravação. É um lembrete bem-vindo de que, cada vez que o robô pousa no vídeo, há dezenas de escorregões, quedas e estalos.

Atlas da Boston Dynamics em ação

Créditos da imagem: Dinâmica de Boston

Há muito que defendo este tipo de transparência. É o tipo de coisa que eu gostaria de ver mais no mundo da robótica. A simples exibição do rolo de destaques prejudica o esforço necessário para obter essas fotos. Em muitos casos, estamos falando de anos de tentativa e erro para que os robôs tenham uma boa aparência diante das câmeras. Quando você compartilha apenas os resultados positivos, está estabelecendo expectativas irrealistas. Robôs bípedes caem. Nesse aspecto, pelo menos, eles são como nós. Como agilidade linkedin.com/feed/update/urn:li:activity:7187912431577239552/" rel="noopener">coloquei recentemente, “Todo mundo cai às vezes, é como nos levantamos que nos define.” Eu daria um passo adiante, acrescentando que aprender a cair bem é igualmente importante.

O recém-nomeado CTO da empresa, Pras Velagapudi, disse-me recentemente que ver robôs caindo no trabalho nesta fase é realmente uma coisa boa. “Quando um robô está realmente no mundo fazendo coisas reais, coisas inesperadas vão acontecer”, observa ele. “Você verá algumas quedas, mas isso faz parte de aprender a correr muito tempo em ambientes do mundo real. É esperado e é um sinal de que você não está encenando coisas.”

Uma rápida verificação das regras de Harvard por cair sem ferimentos reflete o que intuitivamente entendemos sobre a queda como humanos:

  1. Proteja sua cabeça
  2. Use seu peso para direcionar sua queda
  3. dobre seus joelhos
  4. Evite levar outras pessoas com você

Quanto aos robôs, isso Peça do IEEE Spectrum do ano passado é um ótimo lugar para começar.

“Não temos medo de uma queda – não estamos tratando os robôs como se eles fossem quebrar o tempo todo”, disse Aaron Saunders, CTO da Boston Dynamics, à publicação no ano passado. “Nosso robô cai muito, e uma das coisas que decidimos há muito tempo [is] que precisávamos para construir robôs que pudessem cair sem quebrar. Se você conseguir passar por esse ciclo de levar seu robô ao fracasso, estudar o fracasso e consertá-lo, poderá progredir até onde ele não está caindo. Mas se você construir uma máquina, um sistema de controle ou uma cultura em torno de nunca cair, então você nunca aprenderá o que precisa aprender para fazer com que seu robô não caia. Celebramos as quedas, mesmo as quedas que quebram o robô.”

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Créditos da imagem: Dinâmica de Boston

O assunto da queda também surgiu quando conversei com o CEO da Boston Dynamics, Robert Playter, antes do lançamento do Atlas elétrico. Notavelmente, o pequeno vídeo começa com o robô em posição deitada. A forma como as pernas do robô se movem é bastante nova, permitindo que o sistema se levante de uma posição completamente plana. À primeira vista, quase parece que a empresa está se exibindo, usando o movimento chamativo simplesmente como um método para mostrar os atuadores personalizados extremamente robustos.

“Haverá usos muito práticos para isso”, disse-me Playter. “Os robôs vão cair. É melhor você conseguir se levantar. Ele acrescenta que a capacidade de se levantar de uma posição deitada também pode ser útil para fins de cobrança.

Grande parte do aprendizado da Boston Dynamics sobre quedas veio do Spot. Embora geralmente haja mais estabilidade no formato quadrúpede (como evidenciado por décadas tentando e falhando em derrubar os robôs nos vídeos), há simplesmente muito mais horas de robôs Spot trabalhando em condições do mundo real.

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Créditos da imagem: Agilidade Robótica

“A Spot percorre cerca de 70 mil quilômetros por ano no chão de fábrica, fazendo cerca de 100 mil inspeções por mês”, acrescenta Playter. “Eles caem, eventualmente. Você tem que ser capaz de se levantar. Esperamos que você diminua sua taxa de queda – nós diminuímos. Acho que estamos caindo uma vez a cada 100-200 km. A taxa de queda realmente ficou pequena, mas acontece.”

Playter acrescenta que a empresa tem um longo histórico de ser “dura” com seus robôs. “Eles caem e precisam ser capazes de sobreviver. Os dedos não podem cair.”

Observando as cenas do Atlas acima, é difícil não projetar um pouco de empatia humana no ‘bot. Ele realmente parece cair como um humano, aproximando as extremidades do corpo o máximo possível, para protegê-las de mais ferimentos.

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Com uma taxa de sucesso de 99% em cerca de 20 horas de demonstrações ao vivo, Digit ainda sofreu algumas quedas no ProMat.

Não temos provas, mas achamos que nossa equipe de vendas orquestrou isso para que pudessem falar sobre a durabilidade e os membros de troca rápida do Digits. twitter.com/hashtag/ConspiracyTheories?src=hash&ref_src=twsrc%5Etfw" rel="noopener">#Teorias de conspiração pic.twitter.com/aqC5rhvBTj

– Agilidade Robótica (@agilityrobotics) twitter.com/agilityrobotics/status/1644117447098929152?ref_src=twsrc%5Etfw" rel="noopener">6 de abril de 2023

Quando a Agility adicionou armas ao Digit, em 2019, discutiu o papel que elas desempenham na queda. “Para nós, os braços são simultaneamente uma ferramenta para se mover pelo mundo – pense em levantar-se após uma queda, agitar os braços para se equilibrar ou abrir uma porta – ao mesmo tempo que são úteis para manipular ou carregar objetos”, co-fundador Jonathan Hurst observou na época.

Falei um pouco com a Agility sobre o assunto na Modex no início deste ano. O vídeo de um robô Digit caindo no chão de uma convenção um ano antes circulou nas redes sociais. “Com uma taxa de sucesso de 99% em cerca de 20 horas de demonstrações ao vivo, o Digit ainda sofreu algumas quedas no ProMat”, observou Agility na época. “Não temos provas, mas achamos que nossa equipe de vendas orquestrou isso para que pudessem falar sobre a durabilidade e os membros de troca rápida da Digits.”

Tal como acontece com o vídeo do Atlas, a empresa me disse que algo semelhante à posição fetal é útil em termos de proteção das pernas e braços do robô.

A empresa tem usado o aprendizado por reforço para ajudar os robôs caídos a se endireitarem. A agilidade desligou a evitação de obstáculos do Digit no vídeo acima para forçar uma queda. No vídeo, o robô usa os braços para atenuar ao máximo a queda. Em seguida, ele utiliza seu aprendizado de reforço para retornar a uma posição familiar, da qual é capaz de se levantar novamente com uma flexão robótica.

Um dos principais pontos de venda dos robôs humanóides é sua capacidade de se encaixar nos fluxos de trabalho existentes – essas fábricas e armazéns são conhecidos como “brownfield”, o que significa que não foram construídos sob medida para automação. Em muitos casos existentes de automação de fábrica, erros significam que o sistema é efetivamente desligado até que um ser humano intervenha.

“Resgatar um robô humanóide não será algo trivial”, diz Playter, observando que esses sistemas são pesados ​​e podem ser difíceis de corrigir manualmente. “Como você vai fazer isso se ele não consegue decolar?”

Se esses sistemas realmente garantirem automação ininterrupta, eles precisarão cair bem e voltar a funcionar.

“Cada vez que o dígito cai, aprendemos algo novo”, acrescenta Velagapudi. “Quando se trata de robótica bípede, cair é um professor maravilhoso.”



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