Достижение гибких и скоординированных движений всего тела остаётся серьёзной проблемой для человекообразных роботов из-за несоответствия динамики между симуляцией и реальным миром. Между тем, именно человекообразные роботы обладают максимальным потенциалом для интеграции в человеческую цивилизацию благодаря сходству их тел с человеческими. Существующие подходы к обучению роботов движениям людей медленные и неэффективные. Но решение есть.

Робот повторяет «прыжок Роналду». Источник изображения: Carnegie Mellon University

Перспективную технологию для уменьшения неуклюжести роботов представили исследователи из Nvidia и Университета Карнеги – Меллона (Carnegie Mellon University). Технология ASAP (Aligning Simulation and Real Physics), предназначенная для совмещения моделирования и физики реального мира, оказалась достаточно эффективной для снижения несоответствий в движениях роботов.

Технология ASAP работает в два этапа. На первом этапе модель поведения обучается на основе видеозаписей с участием настоящих спортсменов — футболистов, баскетболистов, бейсболистов и других, например, с участием Криштиану Роналду. На втором этапе роботы повторяют движение на основе симуляции, а датчики фиксируют происходящее. Затем осуществляется сопоставление симуляции и её отработки роботами в реальном мире. Всё это сводится к более тонкой настройке симуляции, что позволяет в конечном итоге упростить обучение роботов изящным движениям в физическом мире.

По оценкам исследователей, технология ASAP позволяет примерно вдвое снизить частоту появления ошибок при обучении роботов движениям людей. Полная статья о работе размещена на сайте ArXiv и свободно доступна по ссылке.

В ходе недавней квартальной пресс-конференции глава Tesla Илон Маск (Elon Musk) заявил, что его компания морально готова выпустить в текущем году 10 000 человекоподобных роботов Optimus. При этом Маск оценивает задачу как амбициозную и не считает страшным, если роботов выпустят меньше. Все они получат рабочие места на предприятиях Tesla и окажут помощь при производстве.

Источник изображений: Tesla

«Удастся ли нам создать ровно 10 000 роботов к концу декабря этого года? Скорее всего, нет, но удастся ли нам создать несколько тысяч? Да, я думаю, что удастся. Будут ли эти несколько тысяч роботов Optimus делать полезные вещи к концу года? Да, я уверен, что они будут полезны», — цитирует заявление Маска источник.

Обращение к теме человекоподобных роботов, считает источник, возвращает оптимизм инвесторам, утратившим его после падения продаж электромобилей Tesla в 2024 году. Роботы — это всегда свежо и внушает уверенность. Тем более что Tesla обещает массово внедрить их в заводские процессы для снижения собственных затрат на производство.

Ранее компания сообщала, что несколько роботов уже трудятся на её заводах. Однако во время презентаций с присутствием журналистов быстро выяснилось, что задействованные на публичных мероприятиях роботы удалённо управляются операторами-людьми. Делалось это исключительно в целях безопасности присутствующих, а не для того, чтобы кого-то ввести в заблуждение относительно возможностей роботов.

По словам Маска, в настоящее время Tesla создаёт производственную линию для выпуска 1000 единиц Optimus в месяц. Следующая линия будет рассчитана на 10 000 единиц в месяц. Также Tesla работает над второй версией Optimus, которую, по утверждению главы компании, можно будет производить со скоростью до 100 000 единиц в месяц. Соответствующая линия будет запущена в следующем году.

В конечном итоге Маск ожидает производства 100 млн роботов Optimus в год, что станет основным источником дохода компании. И до этого, по его словам, «пройдет совсем немного времени».

Продажа роботов должна начаться в 2026 году. До этого времени Tesla будет использовать всех выпущенных роботов для собственных нужд. Цена робота снизится до $20 000 и ниже, когда производство достигнет отметки 1 млн роботов в год. Судя по озвученным планам, это должно произойти когда-то в 2027 году.

Важнейшее преимущество человекоподобных роботов, на которое напирает Маск, заключается в том, что они готовы влиться в производственную и бытовую среду, ориентированную на человека. Переделывать ничего не нужно. Другое дело, что Маск не только бизнесмен, но ещё и мечтатель, и это заставляет с осторожностью относиться ко всем озвученным им цифрам и срокам.

Робототехническая промышленность Китая развивается стремительно, и если до сих пор считалось, что лучшее применение человекоподобным роботам может быть найдено в быту, представители основанной в 2012 году китайской компании UBTech утверждают, что до конца года начнут поставки таких роботов на предприятия клиентов в крупных количествах.

Источник изображения: UBTech Robotics

Для классических промышленных роботов принцип подобия человеку не был определяющим на протяжении десятков лет развития отрасли, но по мере совершенствования технологий применение «заменителей человека» на производстве обрело некоторый смысл. Помимо компании Tesla, поставки человекоподобных роботов для промышленного применения собираются в ближайшее время начать и многочисленные китайские конкуренты, многие из которых даже удостоились внимания компании Nvidia, продвигающей собственные аппаратные платформы в сфере робототехники.

UBTech, как отмечает South China Morning Post со ссылкой на руководство китайской компании, намеревается до конца года поставить от 500 до 1000 человекоподобных роботов серии Walker S на предприятия своих партнёров и клиентов. При этом до 60 % этого количества будет относиться к модели второго поколения, Walker S2, которая окажется одновременно и более грузоподъёмным, чем предшественница, и легче. Роботы такого типа уже проходят испытания на автосборочных предприятиях некоторых китайских производителей электромобилей, а ещё они найдут применение в логистике и на заводах тайваньской компании Foxconn, являющейся крупнейшим контрактным производителем электроники Apple.

Как отмечают в UBTech, приоритетные поставки человекоподобных роботов на промышленные предприятия обусловлены более прогнозируемой обстановкой на этих объектах. Замкнутая среда промышленных предприятий более однотипна и предсказуема, в ней проще научить робота выполнять свои функции, чем подстроить его под всё многообразие бытовых ситуаций. Впрочем, со временем UBTech надеется буквально предложить человекоподобных роботов для каждой семьи. Кроме того, человекоподобные роботы на предприятиях позволят решить проблему нехватки рабочих рук.

В текущем году компания собирается представить и третье поколение своих человекоподобных роботов, Walker S3. Чтобы научить роботов исполнять обязанности на предприятиях Foxconn, придётся обучать их заметно дольше, чем при работе в китайском автопроме, где им пока доверяют преимущественно передвигать грузы. Китайская робототехническая сфера характеризуется растущей конкуренцией и затяжной убыточностью, поскольку подобные разработки окупаются не так скоро. Например, в прошлом году UBTech хоть и сократила убытки до $70,5 млн, выйти в плюс не смогла. Получение прибыли для неё не является приоритетной целью на ближайшее время, важнее вкладывать средства в развитие искусственного интеллекта применительно к робототехнике.

На днях по центру Шэньчжэня недалеко от офиса компании-разработчика EngineAI был выгулян человекоподобный робот SE01. Его походка была лёгкой и стремительной, что, например, резко контрастирует с дёрганными движениями робота Tesla Optimus при ходьбе. Робот SE01 стал жемчужиной модельного ряда EngineAI, показывая возможное будущее применение человекоподобных роботов в производстве и быту.

Источник изображений: EngineAI

Компания EngineAI была образована в октябре 2023 года. Несмотря на молодость, у компании прочная база. Её основателями стали ветераны в области робототехники, а также выходцы из научных кругов и профильных компаний. Робот SE01 говорит сам за себя. Точнее, то, как он может двигаться, довольно точно имитируя движение человека. Это не только ходьба, но и приседания, отжимания, движение по лестнице и другие.

Утверждается, что впервые показанное видео с походкой SE01 было воспринято как компьютерная анимация. Тем не менее, робот спроектирован именно таким. Его вычислительный блок — это платформа Nvidia Jetson Orin Nano. Питание осуществляется от быстросъёмного литиевого аккумулятора.

Вероятно, выбор платформы Nvidia для управления системами робота обратил на себя внимание представителей одноимённой компании. По крайней мере, демонстрацию SE01 прокомментировал специалист по искусственному интеллекту Nvidia Джим Фан (Jim Fan), слова которого приводятся в сети X: «Стильная походка при ходьбе — это круто, но нам нужны эти роботы для тушения пожаров [как можно скорее]».

Следует отметить, что платформа SE01 будет представлена как обучающая. Она имеет множество сменных модулей и датчиков для решения целого спектра задач. Компания EngineAI намерена в ближайший год довести выпуск этой модели до 1000 единиц в год. Стоимость робота ожидается в диапазоне от $20 500 (150 000 юаней) до $27 350 (200 000 юаней). Производственные затраты на каждого робота компания оценивает в $13 670 (100 000 юаней). Цена обещает быть конкурентной и не разорит производителя.

На CES 2025 глава компании Nvidia Дженсен Хуанг (Jensen Huang) представил обновлённый и дополненный набор инструментов для ускорения разработки человекоподобных роботов. Выпущенный ещё весной пакет Isaac GR00T по созданию синтетических наборов движений теперь поддержан платформой Cosmos — цифровым представлением окружающего мира, созданным из колоссального объёма разнообразных данных. Это позволит приблизить день, когда роботы войдут в общество людей.

Источник изображений: Nvidia

Ожидается, что в течение следующих двух десятилетий рынок человекоподобных роботов достигнет $38 млрд. Чтобы удовлетворить столь значительный спрос, особенно в промышленном секторе, Nvidia представила не только обширный набор инструментов для программирования и проектирования, но и коллекцию базовых моделей роботов, конвейеров данных и фреймворков. Всё это призвано ускорить разработку человекоподобных роботов следующего поколения.

Изначально проект Isaac GR00T (Generalist Robot 00 Technology) был ориентирован на сферу имитационного обучения роботов широкому спектру движений. Оператор в гарнитуре виртуальной реальности, например Apple Vision Pro (процесс GR00T-Teleop), выполнял действия своими руками, а система разбивала их на фазы движения конечностей и создавала множество альтернативных вариантов движений. Это позволяло значительно ускорить обучение, исключая необходимость воспроизведения всех манипуляций человеком. Даже небольшая выборка действий оператора могла привести к созданию лавины синтетических последовательностей благодаря вычислительным ресурсам платформ Nvidia.

После сбора данных о действиях оператора процесс GR00T-Mimic тиражирует захваченные манипуляции в обширный синтетический набор движений. Платформы Nvidia Omniverse и Nvidia Cosmos экспоненциально расширяют этот набор за счёт рандомизации и масштабирования действий в трёхмерном пространстве. Эти данные затем используются для обучения роботов эффективному и безопасному перемещению и взаимодействию с окружающей средой в Nvidia Isaac Lab — модульной платформе с открытым исходным кодом для обучения роботов.

Одним из главных анонсов CES 2025 стала платформа Nvidia Cosmos, которая «сокращает разрыв между симуляцией и реальностью». Это предварительно обученные модели, отражающие основы физического мира и предназначенные для обучения искусственного интеллекта с учётом физических процессов. Модели были обучены на 18 квадриллионах токенов, включая данные из 2 млн часов автономного вождения, робототехники, видеозаписей с дронов и синтетических источников.

Платформа Cosmos не только помогает генерировать большие наборы данных, но и минимизирует разрыв между имитацией и реальностью, расширяя масштаб изображений от 3D до реального мира. Сочетание Cosmos с Omniverse — платформой для разработки API и микросервисов для создания 3D-приложений — играет решающую роль, поскольку сводит к минимуму возможные ошибки, связанные с моделями мира, и обеспечивает высокую точность благодаря физически корректному моделированию.

Nvidia уже нашла заинтересованных клиентов среди лидеров разработки человекоподобных роботов, таких как Boston Dynamics и Figure. Использование Nvidia Isaac GR00T, Omniverse и Cosmos значительно продвинет отрасль робототехники, приближая день, когда человекоподобные роботы станут неотъемлемой частью человеческой цивилизации.

Весной этого года Boston Dynamics отказалась от использования гидравлики в конструкции человекоподобных роботов и перешла на полностью электрический привод. В связи с этим робота пришлось заново обучать всем трюкам с учётом ослабления привода и других изменений в динамике. Переход на новую платформу, судя по всему, прошёл успешно. В канун Рождества компания выпустила ролик-открытку, на которой электрический Atlas в костюме Санты впервые выполнил сальто назад.

Источник изображения: Boston Dynamics

Ранее человекоподобные роботы Boston Dynamics уже демонстрировали этот гимнастический трюк. В прошлом это делали роботы Atlas с гидравлическим приводом. Без гидравлики — только на электрических приводах — первое в мире сальто назад выполнил китайский антропоморфный робот Unitree H1. Спустя полгода после этого электрический Atlas также продемонстрировал сальто назад, сделав его, на наш взгляд, более элегантно и, можно даже сказать, безупречно. Даже колпак Санты не слетел, хотя, вероятно, он был хорошо закреплён.

Умение делать сальто назад — это не самое востребованное качество для человекоподобного робота. Однако это хорошая иллюстрация способности робота концентрироваться и координировать движения, что является полезным навыком для нахождения среди людей или работы на производстве. В любом случае компания Boston Dynamics демонстрирует впечатляющий прогресс в разработке полностью электрического человекоподобного робота.

Ранее в этом году компания Figure AI представила своего человекоподобного робота второго поколения Figure 02. За несколько месяцев с момента презентации он повысил скорость выполнения задач в 4 раза, а точность его действия при этом возросла в 7 раз. В компании этот прогресс назвали переломным для автономных производственных систем.

Источник изображения: Бретт Адкок / X

Робот Figure 02 тестировался на производственном предприятии BMW в Спартанберге, США. Этот случай стал первым, когда человекоподобный робот был интегрирован в производственную линию автопроизводителя. За время обучения скорость Figure 02 выросла до 1000 одинаковых операций в день, что является важной вехой для человекоподобных роботов, применяемых в промышленности. «Этот показатель будет расти по мере того, как мы будем внедрять больше роботов, собирать больше данных и совершенствовать наши модели искусственного интеллекта», — считает основатель и гендиректор Figure AI Бретт Эдкок (Brett Adcock).

Важную роль играет не только скорость выполнения задач, но и точность действия робота. За время обучения возможности Figure 02 в плане точности существенно возросли, особенно при установке листов металла в пазы шириной менее сантиметра. Эдкок рассказал, что роботу нужно было осуществлять манипуляции с «труднообрабатываемыми деталями из листового металла», избегая столкновений и обеспечивая точную установку деталей. Для соответствия производственным стандартам разработчикам было необходимо сократить цикл выполнения одной операции на 4 минуты. «Пожалуй, это было в 10 раз сложнее, чем любая задача по манипулированию, демонстрируемая нами ранее», - считает Эдкок. Он добавил, что Figure 02 ещё не раскрыл весь свой потенциал и робот далёк от максимально возможной скорости выполнения задач.

Хотя Figure AI огласила результаты первых испытаний, в BMW заявили, что «на заводе BMW Group Plant Spartanburg пока нет роботов Figure AI, и нет определённого графика их появления там». Несмотря на это, возвращение Figure 02 на завод BMW планируется в 2025 году. Помимо BMW разработчик человекоподобных роботов успел заручиться поддержкой других крупных компаний и привлёк в рамках последнего раунда финансирования $675 млн инвестиций. Среди инвесторов были такие компании как OpenAI, Nvidia, Microsoft, а также основатель Amazon Джефф Безос (Jeff Bezos). В настоящее время рыночная стоимость Figure AI оценивается в $2,6 млрд.

Китайская компания Robot Era представила своего нового робота-гуманоида STAR1, который при беге трусцой развивает скорость 12,87 км/ч, что является новым рекордом для двуногих роботов. Разработчики снабдили своего робота парой качественных кроссовок, что, по их мнению, обеспечило ему преимущество над собратом, которому обуви не досталось.

Источник изображений: Robot Era

STAR1 весит 65 кг при росте 171 см. Управление роботом основано на ИИ-ускорителе производительностью 275 триллионов операций в секунду (TOPS), что существенно выше типичной вычислительной мощности ИИ в лучших современных ноутбуках, которая варьируется от 45 до 55 TOPS. Робот также имеет 12 степеней свободы, что обеспечивает ему широчайший диапазон движений.

STAR1 перемещался по различным типам местности, включая траву, гравий, асфальтированные и грунтовые дороги. Под управлением ИИ роботу удалось поддерживать максимальную скорость в течение 34 минут.

Развив максимальную скорость 12,87 км/ч, STAR1 превзошёл рекорд робота H1 от Unitree, который был установлен в марте 2024 года и составлял 11,9 км/ч. Нужно отметить, что, в отличие от STAR1, H1 не бегал трусцой, а передвигался методом спортивной ходьбы, поскольку его ноги не оказывались в отрыве от земли одновременно.

В рекламном видеоролике команда разработчиков устроила соревнование по бегу между двумя одинаковыми STAR1 в пустыне Гоби. По их словам, робот, обутый в кроссовки, оказался победителем этой гонки.

Похоже, что и самим создателям было непросто догнать своего робота.

Robot Era основана выходцами из Университета Цинхуа в августе 2023 года. Ранее компания уже представила несколько роботов-гуманоидов, а также роботизированную руку-манипулятор.

Компания Figure AI сегодня представила своего гуманоидного робота второго поколения Figure 02, в котором «усовершенствован каждый элемент» предшественника Figure 01. Компания заявила, что ей пришлось полностью «перепроектировать» своего робота, чтобы он смог выдержать длительный цикл суровых испытаний на производстве. Figure AI неуклонно движется к поставленной ранее цели — продаже человекообразных роботов промышленным потребителям.

Источник изображений: Figure AI

Наиболее очевидным изменением по сравнению с предшественником является внешний вид робота второго поколения. В первую очередь в глаза бросается матово-чёрная отделка поверхности робота и полное отсутствие снаружи кабелей, тестовых жгутов и датчиков. В отличие от Fugure 01, новый робот выглядит законченным изделием, готовым для массовой эксплуатации на производстве.

По данным Figure AI, ёмкость аккумулятора нового робота на 50 % больше, чем у Figure 01, что позволяет ему дольше функционировать в реальных условиях. Аккумулятор интегрирован в туловище робота в районе центра масс, что делает его более устойчивым и манёвренным. Специальные разработанные для робота двигатели интегрированы с приводными цепями сочленений робота для оптимизации мощности и производительности.

Figure 02 располагает в 3 раза большей вычислительной мощностью с поддержкой ИИ, что позволяет роботу выполнять задачи в реальном мире полностью автономно. Партнёрство с OpenAI позволило в кратчайшие сроки обучить робота взаимодействию с человеком при помощи голосовых команд через встроенные микрофоны и динамики. Новая модель оснащена шестью цветными камерами, которые робот использует для восприятия окружающей обстановки и идентификации предметов.

Figure AI уделила большое внимание разработке манипуляторов. Последний вариант получил 16 степеней свободы и способен переносить до 25 кг. «Рука» робота похожа на человеческую, с четырьмя пальцами и противостоящим большим пальцем. Figure AI поставила своей целью добиться от манипулятора полной функциональности человеческой руки. Каждый палец приводится в действие интегрированным блоком из датчиков и двигателя. Новая конструкция запястья обеспечивает диапазон движения, аналогичный своему человеческому прообразу.

На сегодняшний день Figure AI удалось привлечь финансирование в объёме $675 млн и заключить партнёрское соглашение с OpenAI. Компания отмечена премией RBR50 Innovation Award 2024 за ускоренные темпы разработки в области робототехники в 2023 году. Инвесторы высоко оценивают потенциал гуманоидных роботов в промышленности и складской логистике на фоне дефицита рабочей силы в этих областях.

Ранее в этом году Figure разместила своего робота на заводе BMW в Южной Каролине для тестирования и сбора данных и обучения модели ИИ. Компания успешно продемонстрировала работоспособность и обучаемость своей системы в промышленной среде. Аналогичным образом Tesla планирует использовать роботов Optimus на своих заводах, а Boston Dynamics начинает тестирование последней версии Atlas на промышленных объектах Hyundai.