Lernen Sie Apollo kennen, das „iPhone“ der humanoiden Roboter

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Humanoide, die Hausarbeiten erledigen oder Lebensräume auf der Mondoberfläche bauen, klingen vielleicht wie etwas aus der Science-Fiction. Aber das Team des in Austin ansässigen Robotik-Startups Apptronik stellt sich eine Zukunft vor, in der Allzweckroboter „langweilige, schmutzige und gefährliche“ Aufgaben erledigen werden, sodass Menschen dies nicht tun müssen.

Der Entwurf für Apptroniks neuesten humanoiden Roboter namens Apollo wurde am Mittwoch enthüllt.

Der Roboter hat die gleiche Größe wie ein Mensch, ist 1,7 Meter groß und wiegt 72,6 Kilogramm.

Apollo kann 55 Pfund (25 Kilogramm) heben und wurde für die Massenproduktion und den sicheren Einsatz von Menschen konzipiert. Der Roboter nutzt Elektrizität anstelle von Hydraulik, die nicht als sicher gilt, und verfügt über eine Vier-Stunden-Batterie, die ausgetauscht werden kann, sodass er einen 22-Stunden-Arbeitstag lang arbeiten kann.

Um das „Uncanny Valley“-Territorium zu vermeiden, ein Phänomen, bei dem Menschen sich beim Aussehen eines menschenähnlichen Roboters unwohl fühlen, hat das in Austin ansässige Unternehmen Argodesign Apollo mit Funktionen ausgestattet, die sich zugänglich – und sogar freundlich – anfühlen sollen.

Der Roboter verfügt über digitale Panels auf der Brust, die eine klare Kommunikation über die verbleibende Akkulaufzeit, die aktuelle Aufgabe, an der er arbeitet, wann er fertig ist und was er als nächstes tun wird, ermöglichen. Apollo hat auch ein Gesicht und absichtliche Bewegungen, wie zum Beispiel das Drehen des Kopfes, um anzuzeigen, wohin er gehen wird.

Das ursprüngliche Ziel von Apollo besteht darin, es in der Logistik einzusetzen und körperlich anstrengende Aufgaben in Lagern zu übernehmen, um die Lieferkette durch Behebung des Arbeitskräftemangels zu verbessern. Doch das Apptronik-Team hat eine langfristige Vision für Apollo, die mindestens über das nächste Jahrzehnt reicht.

„Unser Ziel ist es, vielseitige Roboter zu bauen, die all die Dinge tun, die wir nicht tun wollen, um uns hier auf der Erde zu helfen, und schließlich eines Tages den Mond, den Mars und darüber hinaus erkunden“, sagte Jeff Cardenas, Mitbegründer und CEO von Apptronik .

Bevor Apptronik im Jahr 2016 gegründet wurde, arbeiteten die Teammitglieder im Human Centered Robotics Lab der University of Texas in Austin.

„Der Schwerpunkt des Labors lag auf der Frage, wie Menschen und Roboter in Zukunft interagieren werden“, sagte Cardenas. „Als Mensch ist unsere wertvollste Ressource die Zeit, und unsere Zeit hier ist begrenzt. Und als Werkzeugbauer können wir jetzt selbst Werkzeuge bauen, die uns mehr Zeit zurückgeben.“

Während seiner Zeit im Labor wurde das Team ausgewählt, zwischen 2012 und 2013 im Rahmen der DARPA Robotics Challenge an Valkyrie, einem NASA-Roboter, zu arbeiten.

Der Roboter, der 1,9 Meter groß ist und 136 Kilogramm wiegt, ist ein zweibeiniger humanoider Roboter, der in der Lage ist, geschickt zu manipulieren und zu gehen (einschließlich über und um Hindernisse herum), Gegenstände zu tragen und Türen zu öffnen. Laut Shaun Azimi, Leiter des Teams für geschickte Robotik am Johnson Space Center der NASA in Houston.

Der Elektroroboter wurde seit seinem Debüt im Jahr 2013 modifiziert und verbessert und wird derzeit als Fernverwalter von unbemannten und Offshore-Energieanlagen in Australien getestet.

Die Wurzeln von Apollo liegen im Design von Valkyrie, und das Apptronik-Team hat Jahre damit verbracht, einzigartige Roboter und Komponenten zu bauen, die in einem Humanoiden gipfelten, der in für Menschen konzipierten Umgebungen funktionieren konnte. Fließbandroboter werden oft am Boden festgeschraubt oder an eine Wand angeschlossen und können nur in dafür vorgesehenen Räumen funktionieren, sagte Cardenas.

Statt hochspezialisierter Roboter, die nur einem Zweck dienen können, wollte Apptronik Apollo zum „iPhone der Roboter“ machen, sagte Cardenas.

„Das Ziel ist es, einen Roboter zu bauen, der Tausende verschiedener Dinge tun kann“, sagte er. „Es ist ein Software-Update, von dem man keine neue Aufgabe oder ein neues Verhalten mehr ausführen muss.“

Letztendlich wird der Preis des Apollo unter dem Preis eines durchschnittlichen Autos liegen. Herkömmliche Roboter sind auf hochpräzise Teile angewiesen. Aber die Einführung von Kameras und künstlichen Intelligenzsystemen habe die Entwicklung von Robotern ermöglicht, die weniger auf Vorprogrammierung angewiesen seien und stattdessen besser auf ihre Umgebung reagieren, was bedeutet, dass die in der Produktion verwendeten Teile erschwinglicher seien, sagte Cardenas.

In diesem Jahr konzentriert sich Apptronik darauf, gewerbliche Kunden und Hersteller zu gewinnen, die daran interessiert sind, wie Apollo ihre Logistik verbessern könnte. Das Unternehmen strebt an, bis Ende 2024 die volle kommerzielle Produktion aufzunehmen.

Apollo wird zunächst in Fabriken und Lagerhallen einfache Aufgaben erledigen, wie etwa das Bewegen von Kisten und das Herumschieben von Karren. Aber im Laufe der Zeit wird Apollos Funktionalität durch neue Modelle und Aktualisierungen so weit erweitert, dass es im Baugewerbe, in der Elektronikproduktion, im Einzelhandel, bei der Lieferung nach Hause und sogar in der Altenpflege eingesetzt werden kann.

Das Herzstück von Apollos Design sind Aktuatoren oder Robotermuskeln. Das Team von Apptronik hat an mehr als 35 Iterationen der Kernaktoren gearbeitet, die es Apollo ermöglichen, wie ein Mensch zu gehen, seine Arme zu beugen und Objekte zu greifen.

„Der Mensch hat rund 300 Muskeln in seinem Körper“, sagte Dr. Nick Paine, Mitbegründer und Chief Technology Officer von Apptronik. „Als Ingenieure ist es unser Ziel, die Komplexität zu vereinfachen. Daher verfügt der Apollo-Roboter über etwa 30 verschiedene Muskelgruppen in seinem System, die für grundlegende Aktionen und Aktivitäten erforderlich sind.“

Vor Apollo konzentrierte sich Apptronik auf einen sogenannten humanoiden Schnellentwicklungsroboter. Obwohl es begrenzte Manipulationsmöglichkeiten und einfache Arme beinhaltete, lag der Schwerpunkt des Entwurfs auf der Verbesserung der Fortbewegung des Roboters.

„Die Art und Weise, wie wir Robotik entwickeln, besteht darin, dass wir wirklich versuchen, die Hardware und die Software im Gleichschritt miteinander auszureifen“, sagte Paine.

Apollos Kopf enthält eine Wahrnehmungskamera, während Sensoren an seinem Rumpf dem Roboter dabei helfen, eine 360-Grad-Ansicht seiner Umgebung zu kartieren und zu bestimmen, wohin er sich bewegen kann. In seiner Brust befindet sich auch das „Gehirn“ oder der Hauptcomputer des Roboters.

Sensoren helfen dem Roboter dabei, die Orientierung zu behalten, während er über oder um Hindernisse herumläuft. Diese Art der Fortbewegung wird von entscheidender Bedeutung sein, wenn Apollo in unsicherere Umgebungen vordringt, etwa in die Natur und eines Tages sogar auf die Mondoberfläche.

„Die Roboter müssen in der Lage sein, in der gleichen Art von Chaos und Unsicherheit zu arbeiten, mit der Menschen leben können“, sagte Paine.

Letztendlich wird Apollo autonom sein, aber das Team von Apptronik möchte dennoch ein gewisses Maß an Kontrolle darüber haben, was der Roboter tun wird. Während die Steuerung zunächst über Tablets oder Smart-Geräte erfolgen wird, sollte in Zukunft ein Mensch in der Lage sein, zu Apollo zu gehen und ihm zu sagen, was er tun soll, sagte Cardenas.

Apptronik ist einer der NASA-Partner, der an humanoiden Roboterdesigns arbeitet. Die Erde ist ein Testgelände für Apollo, und eines Tages könnte eine zukünftige Version des Roboters unter gefährlichen Weltraumbedingungen arbeiten, sodass Menschen dies nicht tun müssen.

Es werde mehrere Entwicklungsschritte erfordern, um humanoide Roboter auf die Arbeit im Vakuum des Weltraums vorzubereiten, so dass Apollo zunächst zur Internationalen Raumstation fliegen könnte, sagte Paine.

„Für die Weltraumforschung brauchen wir wirklich Systeme mit mehr als einer Fähigkeit, die flexibel und anpassungsfähig sind, sowohl für eine Vielzahl von Aufgaben, die wir kennen, als auch vielleicht für einige Aufgaben, mit denen wir erst rechnen, wenn sie im Laufe der Zeit tatsächlich anfallen.“ Erkundung“, sagte Azimi.

Die aktuelle Architektur des Artemis-Programms der NASA, das darauf abzielt, Menschen zum Mond zurückzubringen und schließlich bemannte Missionen auf dem Mars zu landen, sieht einen unter Druck stehenden Rover auf der Mondoberfläche vor, sobald die Artemis-VI-Mission für 2030 geplant ist, sagte Azimi. In dieser Zeit der Monderkundung in den frühen 2030er Jahren glaubt Azimi, dass Roboter wie Apollo ebenfalls nützlich sein könnten.

Der Vorteil des Einsatzes humanoider Roboter wie Apollo im Weltraum besteht darin, dass mit ihnen Umgebungen gebaut und getestet werden könnten, die speziell für den Menschen konzipiert wurden – etwa Lebensräume auf dem Mond und auf dem Mars –, bevor Astronauten eintreffen. Aber die Roboter werden vor Herausforderungen stehen und müssen mit weniger Einschränkungen als ihre erdbasierten Gegenstücke konstruiert werden. Beispielsweise muss ein humanoider Roboter möglicherweise in der Umgebung eines Rovers kriechen, der in der Größe einem Wohnmobil ähnelt, und dennoch über die Kraft und Flexibilität verfügen, unter Druck stehende Türen zu öffnen, sagte Azimi.

„Meine Hoffnung und mein Traum ist es, dass wir in den nächsten zehn Jahren Allzweckroboter haben werden, die im Weltraum eingesetzt werden, und dass wir in der Lage sein werden, einige der Vorteile von Robotersystemen zu nutzen, die es der Besatzung ermöglichen, sich viel stärker darauf zu konzentrieren.“ Dinge, die Menschen am besten können – erforschen und wissenschaftliche Entdeckungen machen“, sagte Azimi.