Los robots humanoides aprenden a caer bien

Los especialistas en marketing en Boston Dynamics produjo dos importantes ciclos de noticias sobre robótica la semana pasada. El mayor de los dos fue, por supuesto, el anuncio del Atlas eléctrico. Mientras escribo esto, el vídeo de menos de 40 segundos se acerca constantemente a los cinco millones de visitas. Un día antes, la empresa conmovió a la comunidad cuando anunció que el Atlas Hidráulico original sería abandonado una década después de su lanzamiento.

El vídeo adjunto rindió homenaje al viaje del antiguo Atlas desde el proyecto de investigación DARPA hasta un "robot" bípedo impresionantemente ágil. Sin embargo, al cabo de un minuto el tono cambia. En definitiva, “Adiós a Atlas” es a la vez una celebración y un error. Es un bienvenido recordatorio de que cada vez que el robot logra aterrizar en el video, hay docenas de resbalones, caídas y tartamudeos.

Llevo mucho tiempo defendiendo este tipo de transparencia. Me gustaría ver más de esto del mundo de la robótica. La simple presentación de lo más destacado resta valor al esfuerzo realizado para capturar estas tomas. En muchos casos, son años de prueba y error dedicados a intentar que los robots se vean bien ante la cámara. Si sólo compartes los resultados positivos, estás estableciendo expectativas poco realistas. Los robots de dos patas se caen. Al menos en este sentido son como nosotros. Como lo expresó recientemente Agility: "Todos caemos a veces, lo que nos define es la forma en que nos levantamos". Yo iría un paso más allá y agregaría que aprender a hacerlo bien son caídas igualmente importantes.

El recién nombrado CTO de la empresa, Pras Velagapudi, me dijo recientemente que ver robots haciendo su trabajo en esta etapa es realmente algo bueno. "Cuando un robot está realmente en el mundo haciendo cosas reales, suceden cosas inesperadas", señala. “Vas a sufrir algunas caídas, pero eso es parte de aprender a correr durante períodos de tiempo realmente largos en entornos reales. Esto es algo que se espera y es una señal de que las cosas no se están escenificando”.

Un vistazo rápido a las Reglas de Harvard para caídas sin lesiones refleja lo que intuitivamente entendemos sobre las caídas como seres humanos:

1. Protege tu cabeza
2. Usa tu peso para guiar tu caída.
3. dobla tus rodillas
4. Evite llevar a otras personas con usted

Cuando se trata de robots, este artículo de IEEE Spectrum del año pasado es un buen punto de partida.

"No tenemos miedo de caernos; no tratamos a los robots como si se estuvieran rompiendo constantemente", dijo a la publicación Aaron Saunders, CTO de Boston Dynamics, el año pasado. “Nuestro robot se cae a menudo y lo decidimos hace mucho tiempo. [is] que teníamos que construir robots que pudieran caer sin romperse. Si puede pasar por este ciclo de provocar que su robot falle, investigar el error y solucionarlo, podrá llegar a un punto en el que ya no se estropee. Pero si construyes una máquina, un sistema de control o una cultura en torno a nunca caer, nunca aprenderás lo que necesitas para evitar que tu robot se caiga. Celebramos las caídas, incluso las que rompen al robot”.

El tema de las caídas también surgió cuando hablé con Robert Playter, director ejecutivo de Boston Dynamics, antes del lanzamiento del Atlas eléctrico. Cabe destacar que el breve vídeo comienza con el robot en decúbito prono. La forma en que se doblan las piernas del robot es bastante novedosa y permite que el sistema se levante desde una posición completamente plana. A primera vista, casi parece como si la empresa estuviera presumiendo y simplemente usara este llamativo movimiento para mostrar sus actuadores extremadamente robustos y hechos a medida.

"Habrá aplicaciones muy prácticas para esto", me dijo Playter. “Los robots caerán. Será mejor que puedas levantarte desde una posición boca abajo." Añade que la capacidad de levantarse desde una posición boca abajo también podría ser útil para recargar energías.

Gran parte de los conocimientos de Boston Dynamics sobre las caídas provienen de Spot. Si bien el factor de forma de cuatro patas generalmente tiene una mayor estabilidad (como lo demuestran décadas de videos que intentan derribar a los robots), simplemente hay muchas más horas de robots Spot trabajando en condiciones del mundo real.

“Spot recorre alrededor de 70.000 kilómetros al año en las fábricas y realiza alrededor de 100.000 inspecciones al mes”, añade Playter. “En algún momento caen. Tienes que poder volver a levantarte. Con suerte, reducirá su tasa de caídas; lo hemos hecho. Creo que caemos una vez cada 100-200 km. La tasa de caídas ha llegado a ser muy baja, pero sucede”.

Playter añade que la empresa ha sido "dura" durante mucho tiempo con sus robots. “Se caen y tienen que poder sobrevivir. Los dedos no pueden caerse”.

Al observar las tomas descartadas de Atlas anteriores, es difícil no proyectar un poco de empatía humana en el "bot". En realidad, parece estar cayendo como un humano, acercando sus extremidades lo más posible a su cuerpo para protegerlas de mayores lesiones.

Cuando Agility agregó armas a Digit en 2019, se discutió el papel que desempeñarán en el otoño. “Para nosotros, los brazos son a la vez una herramienta para movernos por el mundo -pensemos en levantarnos después de una caída, mover los brazos para mantener el equilibrio o empujar para abrir una puerta- y al mismo tiempo son útiles para mover objetos para manipularlos o manipularlos. desgaste”, señaló el cofundador Jonathan Hurst en ese momento.

Hablé un poco con Agility sobre el tema en Modex a principios de este año. Un vídeo de un robot Digit cayendo en una sala de reuniones un año antes circuló en las redes sociales. "Con una tasa de éxito del 99 % en aproximadamente 20 horas de demostraciones en vivo, Digit aún experimentó algunos contratiempos con ProMat", señaló Agility en ese momento. "No tenemos pruebas, pero creemos que nuestro equipo de ventas lo organizó para poder hablar sobre las extremidades de cambio rápido y la durabilidad de Digits".

Al igual que en el vídeo de Atlas, la empresa me dijo que algo como una posición fetal sería útil para proteger las piernas y los brazos del robot.

La empresa utiliza el aprendizaje por refuerzo para ayudar a los robots caídos a levantarse. La agilidad desactiva la evitación de obstáculos de Digit en el video de arriba para forzar una caída. En el vídeo, el robot utiliza sus brazos para amortiguar al máximo la caída. Luego utiliza sus experiencias de aprendizaje reforzado para regresar a una posición familiar desde la cual puede levantarse nuevamente con una flexión robótica.

Uno de los principales puntos de venta de los robots humanoides es su capacidad para adaptarse a los flujos de trabajo existentes: estas fábricas y almacenes se denominan "brownfield", lo que significa que no están diseñados específicamente para la automatización. En muchos casos existentes de automatización industrial, los errores provocan que el sistema esencialmente se apague hasta que intervenga un ser humano.

“Rescatar un robot humanoide no será una tarea trivial”, afirma Playter, señalando que estos sistemas son pesados ​​y pueden resultar difíciles de reparar manualmente. “¿Cómo vas a hacer esto si no empieza solo?”

Para que estos sistemas realmente proporcionen una automatización ininterrumpida, deben funcionar bien y volver a funcionar.

"Cada vez que Digit cae, aprendemos algo nuevo", añade Velagapudi. "Cuando se trata de robótica bípeda, las caídas son una maravillosa maestra".