ATLAS CORRE, SOLLEVA PESI E SI LANCIA IN UN SALTO MORTALE. MA COME FA?

Atlas Boston Dynamics lancia borsa attrezzi su impalcatura

La tecnica Model Predictive Control adatta il software per insegnare ad un robot ad afferrare oggetti, mantenersi in equilibrio, correre ed eseguire un’acrobazia degna di un abile skater. 

Boston Dynamics è un’azienda statunitense specializzata in ingegneria e robotica fondata nel 1992 come spin-off del MIT, ma ora di proprietà di Hyundai Motor Group dopo essere appartenuta a Google per qualche anno.

Atlas Boston Dynamics balla

A metà gennaio 2023, la società ha pubblicato un video per comunicare i progressi nelle evoluzioni dell’umanoide Atlas inserito dai ricercatori in un ambiente di lavoro per studiare come dovrebbe percepire e manipolare gli oggetti garantendo prestazioni di alto livello.

Atlas Boston Dynamics impianto idraulico e sensori

All’inizio del filmato, un uomo su un’impalcatura si accorge di aver dimenticato la borsa degli attrezzi, per rimediare prende il cellulare ed invia un comando al robot ai piedi della struttura che gira la testa a destra ed a sinistra per individuare la sacca.

Lo staff tecnico ha preparato sequenze che impressionano, fra cui un salto mortale con rotazione dove l’umanoide si muove con l’agilità di uno skater.

Atlas Boston Dynamics modello interazione forze Atlas ed oggetti nello spazio

Il sistema deve bilanciare la massa del robot in rapporto a forma e proprietà della massa degli elementi che tratta facendo subito riferimento alla stabilità ed alla manipolazione ossia la capacità di maneggiare un oggetto per spostarlo nello spazio.

Pat Marion segue il progetto occupandosi della percezione e dell’autonomia e spiega che la prima fa in modo che il robot sappia cosa vede mentre la seconda fa scegliere cosa fare nello step successivo. I dati raccolti dalle due telecamere, una per il colore l’altra per la profondità di campo, sono processati da Atlas attraverso computer.

La tecnica alla base dell’operatività è chiamata Model Predictive Control (MPC), in pratica è una descrizione di come le azioni del robot influenzeranno il suo stato e si usa per prevedere l’evoluzione in un breve lasso di tempo.

L’ottimizzazione ricerca le alternative possibili da intraprendere per raggiungere al meglio il compito prefissato aggiornando costantemente la previsione dello stato futuro per scegliere le mosse in tempo reale.

Atlas Boston Dynamics cade per mancato appoggio piede su asse

Un modello semplice perde dettagli importanti sulla dinamica, all’opposto uno complesso potrebbe richiedere troppi calcoli da svolgere. In entrambi i casi l’imprecisione porta a soluzioni errate che per Atlas, generalmente, si traducono in una caduta.

Atlas Boston Dynamics non riequilibra Il bilanciere e cade

La precedente elaborazione per parkour e danza considerava solo il centro totale di massa del robot e l’inerzia al momento di decidere dove mettere i piedi e la forza sul terreno.

Per il lavoro in cantiere, si è valutato il movimento di ogni articolazione, la quantità di moto delle singole giunture e le forze applicate su cosa trasporta o lancia.

Atlas Boston Dynamics cammina in equilibrio su asse tenendo borsa attrezzi

In questa maniera l’umanoide riesce a trasportare un oggetto pesante mantenendo l’equilibrio, saltare mentre fa un lancio e piegare le gambe per bloccare l’atterraggio alla fine di un capovolgimento in aria.

Atlas Boston Dynamics s’inginocchia per afferrare asse di legno di 7,5 kg

Nel filmato, Atlas prende una tavola di legno del peso di circa 7,5 kg, la trasporta e la posa per poi correrci sopra. Per abilitare questo comportamento si permette al controller di selezionare le forze che agiscono tra robot ed oggetto prevedendo l’effetto sulla quantità di moto di entrambi. Questo consente una ripianificazione continua della traiettoria futura dell’asse partendo dalla stima migliore dello stato attuale.

Atlas Boston Dynamics trasporta asse di legno di 7,5 kg per appoggiarlo

La natura predittiva significa anche che il controller regoli un leggero spostamento indietro del corpo del robot per raccogliere un oggetto molto pesante.

Atlas Boston Dynamics solleva borsa attrezzi bilanciandosi leggermente all’indietro

Quando le cose non vanno come previsto e il robot è perturbato durante l’esecuzione di un’attività di manipolazione, il controller ha la facoltà di effettuare compromessi intenzionali tra equilibrio ed il raggiungimento della posa desiderata.

Atlas Boston Dynamics simulazione di un colpo per testare modello adattivo di equilibrio

Pianificare in anticipo una traiettoria per l’oggetto e dire al controller di seguirla il più vicino possibile limiterebbe il mantenimento dell’equilibrio. In una simulazione al computer Atlas è colpito da un pallone da basket che viaggia a 20 metri al secondo, il robot sfrutta l’inerzia del palo che sta trasportando come un funambolo, mentre senza il carico (a destra nell’immagine) cade.

Atlas Boston Dynamics salto mortale carpiato sequenza al computer sick trick

E veniamo al salto mortale carpiato, con una rotazione di circa 540° seguita da un perfetto atterraggio, il cosiddetto “sick trick“.
Jacob Welner, Animation Software Developer, ha progettato il comportamento come un’animazione di un videogioco chiedendo poi al sistema di eseguirla nella realtà ricorrendo a costanti aggiustamenti.

Atlas Boston Dynamics momento iniziale salto spinta raccolto su ginocchia

Al robot è stata data la capacità di gestire il suo movimento in aria muovendo braccia e gambe per modificare l’inerzia evitando collisioni con se stesso, in particolare si sono imitati gli skater.

Atlas Boston Dynamics salto torsione avvitata con braccia e gambe raccolte a palla

L’intera sequenza dura solo un secondo ed è spettacolare.

Atlas Boston Dynamics il robot balla a computer

Queste prove testano sul campo i limiti per migliorare hardware e software sviluppando umanoidi adatti all’impiego in fabbriche, cantieri o in situazioni pericolose come nel caso di disastri ambientali o incidenti.

Guardate Atlas in azione su YT.

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Immagini/Screenshot: Boston Dynamics

5 Commenti

  1. Giusto pensare alle situazioni pericolose, ma avevo letto di robot per anziani costruiti in Giappone. Mille volte meglio un robot alle case di riposo lager. A che punto sono nello sviluppo? Li venderanno mai in Europa a prezzi umani? Grazie

  2. Quanto vorrei far parte del progetto. La metodologia adottata è stata spiegata molto bene e le videate di codici dicono quanta AI c’è dietro.

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