Dlaczego roboty wciąż są niezdarne? Zbudowanie „ludzkiej” maszyny to inżynieryjny koszmar

Zbudowanie wielkiego, kroczącego robota z Gwiezdnych Wojen i jeżdżenie na nim po korcie tenisowym? Brytyjski youtuber udowodnił, iż to możliwe.

Jednak sprawienie, by maszyna poruszała się z gracją i potrafiła precyzyjnie chwycić kubek z kawą, to wyzwanie, na którym łamią sobie zęby największe tęgie głowy tego świata. Dlaczego zbudowanie humanoidalnego robota, który poruszałby się po prostu jak człowiek, jest tak trudne?

Zacznijmy od podstaw, czyli od ruchu. Brytyjski konstruktor James Bruton zbudował niedawno imponującą replikę maszyny kroczącej AT-AT ze świata Star Wars. Żeby dwunożny lub czworonożny kolos nie przewrócił się przy pierwszym kroku, inżynierowie muszą wykorzystać zaawansowane siłowniki (tzw. aktuatory). Problem polega na tym, iż dzisiejsza technologia wciąż bardzo mocno odstaje od tego, co potrafią prawdziwe, biologiczne mięśnie.

Dla przykładu: większość dzisiejszych maszyn korzysta z tradycyjnych silników elektrycznych na prąd stały. Są one świetne, jeżeli chcesz gwałtownie obracać śmigłem wentylatora, ale koszmarnie sprawdzają się przy podnoszeniu i pchaniu ciężarów, bo brakuje im odpowiedniego momentu obrotowego. W dodatku błyskawicznie drenują baterie i bardzo gwałtownie się nagrzewają.

Z gracją baletnicy, a nie pralki

Aby roboty mogły bezpiecznie pracować obok nas, muszą przestać być sztywne. Muszą posiadać cechę zwaną odwracalnością ruchu. Wyobraź sobie, iż ramię robota przypadkowo uderza w człowieka. jeżeli siłownik jest sztywny, ramię zmiażdży przeszkodę. Zaawansowane mechanizmy muszą pozwalać na to, by człowiek mógł z łatwością, fizycznie odepchnąć ramię maszyny, nie niszcząc przy tym jej trybów.

Dlatego najwięksi gracze szukają nowych rozwiązań. Boston Dynamics – firma znana z niesamowitych maszyn kroczących – nawiązała współpracę z południowokoreańskim producentem części samochodowych Hyundai Mobis. Chcą stworzyć nową generację siłowników, inspirowaną elektrycznymi systemami wspomagania kierownicy z aut. Inni naukowcy (np. z Uniwersytetu Kalifornijskiego) eksperymentują z „miękkimi robotami” napędzanymi sprzężonym powietrzem, czy wręcz materiałami zwanymi elastomerami, które kurczą się pod wpływem prądu, dosłownie naśladując żywą tkankę.

Najtrudniejszy element? Ludzka dłoń

Załóżmy jednak, iż mamy już robota, który płynnie chodzi. Prawdziwe schody zaczynają się na samym końcu jego ramion. Świat, w którym żyjemy, został zaprojektowany pod ludzkie dłonie – nasze narzędzia, klamki, przyciski i przedmioty codziennego użytku wymagają niesamowitej precyzji.

Szef Tesli, Elon Musk, stwierdził niedawno, iż stworzenie działającej, humanoidalnej dłoni to – obok rozwoju sztucznej inteligencji – absolutnie największe wyzwanie w robotyce. Miliarder zapowiedział, iż jego najnowszy robot Optimus będzie miał „zręczność człowieka”. Eksperci od robotyki dość gwałtownie studzą jednak ten zapał.

„Bzdura” – kwituje krótko zapowiedzi Muska prof. Nathan Lepora z Uniwersytetu w Bristolu. „To nie wydarzy się w dwa lata. Możemy mówić o perspektywie 10 lat, a to w świecie technologii i tak bardzo krótki czas”.

Ścięgna kontra silniczki w palcach

Obecnie na rynku ścierają się dwa główne podejścia do budowy zmechanizowanych rąk. Brytyjska firma Shadow Robot, która rozwija swoje projekty od lat 90., stawia na system zbliżony do ludzkiego – silniki ukryte są w „przedramieniu” robota i pociągają za stalowe linki, które pełnią funkcję ścięgien.

Zupełnie inny kierunek obrali jednak konstruktorzy z Chin. Tamtejsi producenci miniaturyzują silniki na potęgę. Efekt? Firma Wuji Technology z Szanghaju stworzyła dłoń, w której każdy palec ma cztery niezależnie kontrolowane przeguby, napędzane własnymi mikrosilniczkami. Takie rozwiązanie pozwala na niesłychanie precyzyjne, misterne ruchy. Zastosowano tam również czujniki piezoelektryczne, które po raz pierwszy dają maszynie bardzo wiarygodne zjawisko „zmysłu dotyku”.

Taka mechaniczna dłoń z Chin kosztuje dziś około 12 tysięcy dolarów (blisko 50 tys. złotych). Wyzwaniem pozostaje jednak trwałość. W warunkach laboratoryjnych czujniki dotyku wytrzymują zaledwie około sześciu miesięcy, a w przemyśle maszyna musi pracować bezawaryjnie przez dekadę.

Niezależnie od przeszkód, inżynierowie są zgodni w jednym: w rozwój robotyki pompowane są w tej chwili tak gigantyczne pieniądze, iż rewolucja w końcu nadejdzie. Pytanie tylko, kiedy zmechanizowany asystent zaparzy nam kawę, nie rozbijając przy tym ulubionego kubka.

Jeśli artykuł Dlaczego roboty wciąż są niezdarne? Zbudowanie „ludzkiej” maszyny to inżynieryjny koszmar nie wygląda prawidłowo w Twoim czytniku RSS, to zobacz go na iMagazine.