Aaron Saunders, Vizepräsident für Technik bei Boston Dynamics, erzählt uns, woher Atlas seine Bewegungen hat
Gab es Dinge, die besonders schwierig von menschlichen Tänzern auf Atlas zu übertragen waren? Oder gab es Dinge, die Atlas besser konnte als der Mensch?
Einige der Drehungen in den Ballettteilen erforderten mehr Wiederholungen, bis sie funktionierten, weil sie am weitesten vom Springen und Laufen entfernt waren und einige der anderen Dinge, mit denen wir mehr Erfahrung haben. Wir haben definitiv gelernt, dass man die Flexibilität und Stärke von Tänzern nicht unterschätzen darf – wenn man Spitzensportler nimmt und versucht, das, was sie tun, mit einem Roboter zu machen, ist das ein schwieriges Problem. Es ist demütigend. Grundsätzlich glaube ich nicht, dass Atlas den Bewegungsumfang oder die Kraft dieser Athleten hat, obwohl wir unsere Roboter in diese Richtung weiterentwickeln, weil wir glauben, dass sie dieses Leistungsniveau haben müssen, wenn wir diese Art von Robotern auf breiter Basis kommerziell und schließlich auch zu Hause einsetzen wollen.
Eine Sache, die Roboter wirklich gut können, ist, etwas immer und immer wieder auf genau dieselbe Weise zu tun. Wenn wir einmal festgelegt hatten, was wir tun wollten, konnten die Roboter es immer wieder tun, während wir mit verschiedenen Kamerawinkeln spielten.
Ich kann verstehen, dass Sie menschliche Tänzer einsetzen konnten, um eine Routine mit Atlas zusammenzustellen, aber wie hat das mit Spot und insbesondere mit Handle funktioniert?
Ich glaube, die Leute, mit denen wir gearbeitet haben, hatten ein großes Talent, über Bewegung nachzudenken und sich durch Bewegung auszudrücken. Und unsere Roboter können sich wirklich gut bewegen – sie sind dynamisch, sie sind aufregend, sie balancieren. Ich glaube, wir haben festgestellt, dass die Tänzer sich mit der Art und Weise, wie sich die Roboter bewegten, verbunden fühlten und dies dann in eine Geschichte umsetzten. Wenn man nicht unbedingt eine Schablone für tierische Bewegungen oder menschliches Verhalten hat, muss man einfach ein bisschen mehr darüber nachdenken, wie man etwas tun kann, und das gilt auch für pragmatischere kommerzielle Verhaltensweisen.
Wie fließen die Erfahrungen, die Sie beim Unterrichten von Robotern im Tanzen, Turnen oder Parkour sammeln, in Ihre Herangehensweise an die Robotik für kommerzielle Anwendungen ein?
Wir sind der Meinung, dass die dem Tanzen und Parkour innewohnenden Fähigkeiten, wie Beweglichkeit, Gleichgewicht und Wahrnehmung, für eine Vielzahl von Roboteranwendungen von grundlegender Bedeutung sind. Vielleicht noch wichtiger ist, dass Boston Dynamics‘ Rezept für die Robotik darin besteht, diese Schnittmenge zwischen der Entwicklung neuer Roboterfähigkeiten und dem Spaß an der Sache zu finden – das ist ein großartiger Weg, um sich weiterzuentwickeln.
Ein gutes Beispiel dafür ist, dass man viel über die Robustheit seiner Hardware lernt, wenn man die Grenzen auslotet, indem man seinen Robotern diese dynamischen Bewegungen über einen Zeitraum von mehreren Tagen zumutet. Spot ist durch seine Produktentwicklung unglaublich robust geworden und benötigt fast keine Wartung – er kann den ganzen Tag lang tanzen, wenn man es ihm beigebracht hat. Und der Grund, warum es heute so robust ist, liegt in all den Lektionen, die wir aus früheren Dingen gelernt haben, die vielleicht nur seltsam und lustig erschienen. Man muss sich auf unbekanntes Terrain begeben, um überhaupt zu wissen, was man nicht weiß.
Es ist oft schwer zu sagen, wenn man sich Videos wie diese ansieht, wie viel Zeit man gebraucht hat, um die Dinge so zu machen, wie man sie haben wollte, und wie repräsentativ sie für die tatsächlichen Fähigkeiten der Roboter sind. Können Sie darüber etwas sagen?
Lassen Sie mich versuchen, im Zusammenhang mit diesem Video zu antworten, aber ich denke, das gilt für alle Videos, die wir veröffentlichen. Wir arbeiten hart daran, etwas zu entwickeln, und wenn es funktioniert, dann funktioniert es auch. Bei Atlas stammt die Robotersteuerung größtenteils aus unserer früheren Arbeit, z. B. aus der Arbeit an Parkour, die uns auf den Weg brachte, modellprädiktive Steuerungen zu verwenden, die Dynamik und Gleichgewicht berücksichtigen. Damit ließen wir auf dem Roboter eine Reihe von Tanzschritten ablaufen, die wir zusammen mit den Tänzern und dem Choreografen offline entwickelt hatten. Wir haben also viel Zeit, Monate, damit verbracht, über den Tanz nachzudenken, die Bewegungen zu komponieren und in der Simulation zu iterieren.
Das Tanzen erfordert viel Kraft und Schnelligkeit, also haben wir sogar einige der Hardware von Atlas aufgerüstet, um ihm mehr Leistung zu geben. Tanzen ist vielleicht das Leistungsstärkste, was wir bisher gemacht haben – auch wenn Parkour viel explosiver aussieht, sind die Bewegungen und die Geschwindigkeit, die man beim Tanzen hat, unglaublich. Auch das hat über Monate hinweg viel Zeit in Anspruch genommen: die Fähigkeit der Maschine zu entwickeln, die mit der Fähigkeit der Algorithmen einhergeht.
Als wir die endgültige Sequenz hatten, die Sie im Video sehen, haben wir nur zwei Tage lang gefilmt. Ein Großteil dieser Zeit wurde damit verbracht, herauszufinden, wie man die Kamera durch eine Szene mit einer Reihe von Robotern bewegen kann, um eine kontinuierliche zweiminütige Aufnahme zu machen. In dieser zweiminütigen Eröffnungsaufnahme gab es keine Schnitte oder Zusammenschnitte.
Es gab definitiv einige Fehler in der Hardware, die gewartet werden mussten, und unsere Roboter stolperten und fielen manchmal hin. Diese Verhaltensweisen sind nicht dafür gedacht, dass man sie produzieren kann und dass sie zu 100 Prozent zuverlässig sind, aber sie sind definitiv wiederholbar. Wir versuchen, ehrlich zu sein und Dinge zu zeigen, die wir tun können, und nicht nur einen Ausschnitt von etwas, das wir einmal getan haben. Ich denke, man muss ehrlich sein, wenn man sagt, dass man etwas erreicht hat, und das ist für uns sehr wichtig.
Sie haben erwähnt, dass Spot jetzt robust genug ist, um den ganzen Tag zu tanzen. Was ist mit Atlas? Könnte er auch den ganzen Tag tanzen, wenn Sie ständig seine Batterien austauschen würden?
Atlas ist als Maschine immer noch, Sie wissen schon… es gibt nur eine Handvoll davon auf der Welt, sie sind kompliziert, und die Zuverlässigkeit stand nicht im Vordergrund. Wir haben den Roboter definitiv von Zeit zu Zeit kaputt gemacht. Aber die Robustheit der Hardware war in Anbetracht dessen, was wir zu tun versuchten, wirklich großartig. Und ohne diese Robustheit hätten wir das Video gar nicht machen können. Ich denke, Atlas ist eher mit einem Hubschrauber vergleichbar, bei dem das Verhältnis zwischen der Zeit, die man mit der Wartung verbringt, und der Zeit, die man mit dem Betrieb verbringt, höher ist. Bei Spot hingegen erwartet man, dass es eher wie ein Auto ist, das man lange Zeit betreiben kann, bevor man es anfassen muss.
Wenn Sie Atlas neue Dinge beibringen, verwendet er dann irgendeine Art von maschinellem Lernen? Und wenn nicht, warum nicht?
Als Unternehmen haben wir eine Menge Dinge erforscht, aber Atlas verwendet im Moment keine lernende Steuerung. Ich gehe davon aus, dass der Tag kommen wird, an dem wir das tun werden. Die derzeitige Tanzperformance von Atlas verwendet eine Mischung aus dem, was wir gerne als reflexive Steuerung bezeichnen, d. h. eine Kombination aus der Reaktion auf Kräfte, der Online- und Offline-Optimierung der Flugbahn und der vorausschauenden Modellsteuerung. Wir setzen diese Techniken ein, weil sie ein zuverlässiger Weg sind, um wirklich hohe Leistungen zu erzielen, und wir wissen, wie man diese Werkzeuge richtig einsetzt.
Wir planen, die von uns entwickelte Software- und Hardware-Grundlage durch Lernen zu erweitern und auszubauen, aber ich denke, dass wir zusammen mit der Gemeinschaft immer noch versuchen, herauszufinden, wo die richtigen Stellen für die Anwendung dieser Werkzeuge sind. Ich denke, Sie werden sehen, dass dies Teil unserer natürlichen Entwicklung ist.
Der Großteil der dynamischen Bewegung von Atlas kommt im Moment aus dem Unterkörper, aber Parkour nutzt auch die Kraft und Beweglichkeit des Oberkörpers, und wir haben kürzlich einige Konzeptbilder gesehen, die Atlas bei Sprüngen und Klimmzügen zeigen. Kannst du uns mehr darüber erzählen?
Menschen und Tiere vollbringen erstaunliche Dinge, wenn sie ihre Beine benutzen, aber sie vollbringen noch erstaunlichere Dinge, wenn sie ihren ganzen Körper einsetzen. Ich denke, Parkour bietet einen fantastischen Rahmen, der es uns ermöglicht, uns in Richtung Ganzkörpermobilität zu entwickeln. Das Gehen und Laufen war nur der Anfang dieser Reise. In den letzten Jahren haben wir uns mit komplexeren dynamischen Verhaltensweisen wie Springen und Drehen beschäftigt.
Eine der Aufgaben, die ich dem Atlas-Team gestellt habe, besteht darin, die Arme genauso zu nutzen wie die Beine, um unsere Mobilität zu verbessern und zu erweitern, und ich bin sehr gespannt auf das, woran wir in den nächsten Jahren arbeiten werden, denn es wird uns viele weitere Möglichkeiten eröffnen, mit Atlas spannende Dinge zu tun.
Was ist Ihre Meinung zu hydraulischen oder elektrischen Aktuatoren für hochdynamische Roboter?
Im Laufe meiner Karriere bei Boston Dynamics habe ich mich leidenschaftlich mit so vielen verschiedenen Arten von Technologie verbunden gefühlt, aber ich bin an einem Punkt angelangt, an dem ich nicht mehr glaube, dass es sich um eine Entweder-oder-Diskussion handelt. Ich denke, die Wahl der Aktuatortechnologie hängt wirklich von der Größe des Roboters ab, den man bauen will, von den Aufgaben, die der Roboter erfüllen soll, vom Einsatzort und von vielen anderen Faktoren. Letztendlich ist es gut, beide Arten von Aktuatoren in seinem Werkzeugkasten zu haben, und ich liebe es, Zugang zu beiden zu haben – und wir haben beide mit großem Erfolg eingesetzt, um wirklich beeindruckende dynamische Maschinen zu bauen.
Ich denke, die einzige Abgrenzung zwischen hydraulischen und elektrischen Aktuatoren, die mir deutlich erscheint, ist wahrscheinlich der Maßstab. Es ist wirklich schwierig, winzige hydraulische Dinger zu bauen, weil die Industrie so etwas nicht herstellt, und umgekehrt stellt die Industrie auch keine großen elektrischen Dinger her. Sie werden also feststellen, dass es eine natürliche Trennung zwischen diesen beiden Technologien gibt.
Abgesehen von dem, woran Sie bei Boston Dynamics arbeiten, welche aktuellen Forschungsarbeiten im Bereich der Robotik begeistern Sie am meisten?
Wir als Unternehmen verfolgen sehr gerne die Fortschritte in den Bereichen Sensorik, Computer Vision, Geländewahrnehmung – das sind alles Dinge, bei denen wir umso mehr tun können, je besser sie werden. Ich persönlich verfolge vor allem die Forschung im Bereich der Manipulation, insbesondere die Forschung, die unser Verständnis komplexer, reibungsbasierter Interaktionen wie Gleiten und Schieben oder das Bewegen nachgiebiger Dinge wie Seile verbessert.
Wir beobachten eine Verlagerung vom bloßen Anfassen, Heben, Bewegen und Fallenlassen von Dingen hin zu viel sinnvolleren Interaktionen mit der Umwelt. Ich glaube, dass die Forschung im Bereich dieser Art von Manipulation das Potenzial für mobile Manipulatoren freisetzen wird, und ich glaube, dass sie Robotern wirklich die Möglichkeit eröffnen wird, auf vielfältige Weise mit der Welt zu interagieren.
Gibt es noch etwas, das die Leute aus diesem Video mitnehmen sollen?
Für mich persönlich, und ich glaube, das liegt daran, dass ich so viel Zeit in der Robotik verbringe und ein tiefes Verständnis dafür habe, was ein Roboter ist und was seine Fähigkeiten und Grenzen sind, ist es einer meiner größten Wünsche, dass mehr Menschen mehr Zeit mit Robotern verbringen. Wir sehen viele Meinungen und Ideen von Leuten, die sich unsere Videos auf YouTube ansehen, und es scheint mir, dass, wenn mehr Menschen die Möglichkeit hätten, über Roboter nachzudenken, etwas über sie zu lernen und Zeit mit ihnen zu verbringen, diese neue Ebene des Verständnisses ihnen helfen könnte, sich neue Wege vorzustellen, wie Roboter in unserem täglichen Leben nützlich sein könnten. Ich denke, die Möglichkeiten sind wirklich aufregend, und ich möchte einfach, dass mehr Menschen diese Reise machen können.
Dieser Artikel erscheint in der Printausgabe vom März 2021 als „Boston Dynamics & Hyundai: Let’s Dance.“