Apptronik entwickelt einen humanoiden Allzweckroboter

Einige Robotikunternehmen arbeiten derzeit an so genannten humanoiden Allzweckrobotern. Das bedeutet, dass Roboter in humanoider Größe mit Beinen zum Bewegen und Armen zum Manipulieren nützliche Aufgaben in Umgebungen ausführen können (oder eines Tages in der Lage sein könnten), die hauptsächlich für Menschen bestimmt sind. Das Wertversprechen ist klar – Menschen durch langweilige, schmutzige oder gefährliche Aufgaben zu ersetzen. Das klingt ein wenig bedrohlich, aber die Wahrheit ist, dass die Leute das nicht tun Sie wollen Um die Aufgaben zu erledigen, die diese Bots kurzfristig erledigen sollen, und es gibt nicht genug Leute, um diese Aufgaben so zu erledigen, wie sie sind.

Wir neigen dazu, Behauptungen von marktfähigen Allzweckrobotern mit einer gewissen Skepsis zu begegnen, weil Menschen wirklich pingelig sind. Sie haben es immer noch sehr schwer im Forschungskontext, wo es normalerweise einfacher ist, bevor jemand anfängt, über Marketing nachzudenken. Sicher, es gibt Unternehmen, die erstaunliche Arbeit in Richtung praktischer Systeme mit Beinen leisten, aber an diesem Punkt geht es bei „praktisch“ mehr darum, nicht flach zu fallen, als um Leistung oder Kosteneffizienz. Der allgemeine Ansatz für eine menschliche Lösung auf diese Weise besteht in der Regel darin, etwas Komplexes und Teures zu bauen, das das tut, was Sie wollen, mit dem Ziel, die Kosten im Laufe der Zeit zu senken, um an einen Punkt zu gelangen, an dem der Preis angemessen genug ist, um praktikabel zu sein Lösung für eine echte Lösung. Problem.

Apptronik mit Sitz in Austin, Texas, ist das neueste Unternehmen, das versucht herauszufinden, wie man einen praktischen Allzweckroboter herstellt. Ihr Ansatz besteht darin, sich von Anfang an auf Dinge wie Kosten und Zuverlässigkeit zu konzentrieren und (zum Beispiel) ihre eigenen Stellantriebe von Grund auf so zu entwickeln, dass sichergestellt werden kann, dass sie kosteneffektiv und lieferkettenfreundlich sind. Das Ziel von Apptronik ist es, eine Plattform zu entwickeln, die weit unter 100.000 US-Dollar kostet und hofft, bis 2030 1 Million US-Dollar liefern zu können, obwohl geplant ist, bereits in diesem Jahr einen Prototyp vorzuführen. Basierend auf dem, was wir kürzlich mit humanoiden Trading-Bots gesehen haben, scheint dies eine ziemliche Herausforderung zu sein. Und im zweiten Teil dieser Geschichte (wird noch veröffentlicht morgen) werden wir ausführlich mit den Gründern von Apptronik sprechen, um mehr darüber zu erfahren, wie Allzweckmenschen hergestellt werden.

Zunächst aber etwas Firmengeschichte. Apptronik ging 2016 aus dem Human-Centered Robotics Lab an der University of Texas in Austin hervor, aber das Unternehmen kann seine Robotikgeschichte weit zurückverfolgen, bis hin zur DARPA Robotics Challenge 2015. Nick Paine, CTO und Mitbegründer von Apptronik , war Mitglied der NASA-JSC Valkyrie DRC, und Apptroniks erster Vertrag bestand darin, an Betriebs- und Steuerungsfunktionen der nächsten Generation für die NASA zu arbeiten. Seitdem arbeitet das Unternehmen an Robotikprojekten für verschiedene große Unternehmen. Apptronik hat insbesondere den Astra entwickelt, einen menschlichen Oberkörper für die beidseitige Präzisionsmanipulation, der derzeit für den Einsatz in der Lieferkette getestet wird.

Doch Apptronik hat seine NASA-Wurzeln keineswegs aufgegeben. Im Jahr 2019 hatte die NASA Pläne für das, was im Wesentlichen Valkyrie 2 sein sollte, das eine Neugestaltung der Valkyrie-Plattform sein sollte. Wie bei vielen der coolsten Projekte der NASA überlebte ein möglicher neuer Mensch die Priorisierung des Budgets nicht sehr lange, aber selbst dann war uns nicht klar, warum die NASA ihren eigenen Menschen bauen wollte, anstatt jemand anderen zu bitten, ihn zu bauen. Einer liegt daran, wie viel Fortschritt wir in den letzten zehn Jahren bei humanoiden Robotern gesehen haben. Letztendlich entschied sich die NASA für ein stärkeres Partnerschaftsmodell, in das Apptronik passt – die Partnerschaft zwischen Apptronik und der NASA würde dazu beitragen, die Kommerzialisierung von Apollo zu beschleunigen.

„Wir wissen, dass Apptronik einen Produktionsroboter baut, der für den Bodeneinsatz ausgelegt ist“, sagt Sean Azimi von der NASA, der das erfahrene Robotikteam am Johnson Space Center der NASA leitet. „Aus Sicht der NASA wollen wir mit dieser Partnerschaft die Entwicklung von Technologie und Talenten fördern, die uns durch das Artemis-Programm und unseren Blick zum Mars unterstützen werden.“

Apptronik positioniert Apollo als leistungsstarkes, benutzerfreundliches und vielseitiges System. Es ist eine imaginäre “iPhone-Robotik”.

„Apollo ist der Roboter, den wir schon immer bauen wollten“, sagt Jeff Cardenas, Mitbegründer und CEO von Apptronik. Dieser neue Mensch ist der Höhepunkt einer erstaunlichen Menge an Forschung und Entwicklung bis hin zur Bedienerebene. „Als Unternehmen haben wir mehr als 30 einzigartige elektrische Stellantriebe gebaut“, erklärt Cardenas. “Sie nennen es, wir haben es versucht. Flüssigkeitskühlung, Kabelantrieb, flexible Reihenschaltung, flexible Parallelschaltung, halbdirekter Antrieb …. und wir haben unseren Ansatz nun verfeinert und auf gewerbliche Menschen angewendet.”

Der Fokus von Apptronik auf das Marketing gibt ihm eine ganz andere Perspektive auf die Robotikentwicklung, als wenn man sich nur auf die Forschung konzentriert, wie es die NASA tut. Um ein kommerzielles Produkt anstelle eines Haufens total cooler, aber hochkomplexer, individuell angefertigter Humanoide zu bauen, müssen Sie über Dinge nachdenken, wie die Anzahl der Teile zu reduzieren, die Wartbarkeit und Robustheit zu erhöhen und die Gesamtkosten überschaubar zu halten. „Unser Ausgangspunkt war die Entdeckung der Minimalform eines lebensfähigen humanoiden Roboters“, erklärt Nick Payne, CTO von Apptronik. “Iteration ist dann notwendig, um die Komplexität nach Bedarf zu erhöhen, um bestimmte Probleme zu lösen.”

Dieser Roboter heißt Astra. Es ist nur der Oberkörper, eine Premiere von Apptronik, aber (er hat keine Beine) eher für Manipulation als für dynamische Bewegung ausgelegt. Der Astra wird durch Kraft über drehmomentgesteuerte, flexible Kettenantriebe gesteuert, was ihm die Nachgiebigkeit verleiht, die für den Betrieb in dynamischen Umgebungen (und insbesondere in der Nähe von Menschen) erforderlich ist. „Der Astra ist sehr einzigartig“, sagt Payne. “Was wir mit dem System erreichen wollten, war, der Fähigkeit des Menschen in Bezug auf die Manipulation von Arbeitsbereich und Nutzlast näher zu kommen und diese zu erreichen. Dieser Roboter hat uns viel über Manipulation beigebracht und tatsächlich nützliche Arbeit in der Welt geleistet, und deshalb wollten wir es in Gang zu bringen.”

Während Astra derzeit weltweit Pilotprojekte mit Kunden durchführt (hauptsächlich in der Logistik), ist Apptronik intern auf Roboter mit Beinen umgestiegen. Das folgende Video, das Apptronik erstmals öffentlich geteilt hat, zeigt einen Roboter, den das Unternehmen Quick Development Humanoid, kurz QDH, nennt:

QDH baut auf dem Astra auf, indem es Beine hinzufügt, zusammen mit einigen zusätzlichen Freiheitsgraden im Oberkörper, um Bewegung und Gleichgewicht zu unterstützen, während der Oberkörper für mehr Kernmanipulationsfähigkeit gestrafft wird. Es verwendet nur drei verschiedene Arten von Aktuatoren, und alles (vom Chassis über die Aktuatoren bis hin zur Elektronik und Software) wird von Apptronik entwickelt und gebaut. „Mit QDH nähern wir uns aus Sicht des Dienstprogramms einem minimal lebensfähigen Produkt, und das treibt unsere Entwicklung sowohl bei der Software als auch bei der Hardware wirklich an“, sagt Payne.

„Was die Leute in der humanoiden Robotik getan haben, ist im Grunde genommen die gleiche Art von Strukturen, die in Industrierobotern verwendet wurden, und sie anzuwenden, um im Wesentlichen einen Industrieroboter mit mehreren Freiheitsgraden zu bauen“, fügt Cardenas hinzu. „Wir denken über neue Wege nach, diese Systeme zu bauen, indem wir Massenfertigungstechniken nutzen, um einen Roboter mit einem hohen Maß an Freiheit zu entwickeln, der so erschwinglich ist wie viele der heute existierenden Industrieroboter.“

Cárdenas erklärt, dass die Hauptkostentreiber für humanoide Roboter die Anzahl der verschiedenen Teile, die präzise Bearbeitung einiger spezifischer Teile und der Zeit- und Arbeitsaufwand sind, der erforderlich ist, um diese Roboter zusammenzubauen. Als Prüfstand für interne Kontrollen half QDH Apptronik zu untersuchen, wie man auf weniger komplexe Teile umsteigen und die Gesamtzahl der Teile senken kann. Apollos Plan ist es, absolut keine hochpräzisen oder proprietären Komponenten zu verwenden, was viele Probleme in der Lieferkette mindert und Apptronik helfen wird, seinen Zielpreis für den Roboter zu erreichen.

Apollo wird ein völlig neuer Roboter sein, basierend auf den Lehren, die Apptronik von QDH gelernt hat. Es wäre die durchschnittliche Größe eines Menschen: etwa 1,75 Meter groß, etwa 75 Kilogramm schwer, mit der Fähigkeit, 25 Kilogramm zu heben. Es ist so konzipiert, dass es ohne Einschränkungen funktioniert, egal ob im Innen- oder Außenbereich. Im Großen und Ganzen positioniert Apptronik Apollo als einen leistungsstarken, einfach zu bedienenden und vielseitigen Roboter, der viele verschiedene Dinge tun kann. Es ist ein „iPhone der Bots“, bei dem Apps für einen Bot erstellt werden können, um bestimmte Aufgaben auszuführen. Um die iPhone-Metapher zu erweitern, wird Apptronik selbst sicherstellen, dass Apollo alle wesentlichen Funktionen (wie Bewegung und Manipulation) ausführen kann, damit sie einen Kernwert haben, aber das Unternehmen sieht Vielseitigkeit als einen Weg, um auf groß angelegte Bereitstellungen und die damit verbundenen Kosteneinsparungen zuzugreifen mit ihnen.

“Ich sehe den Apollo-Roboter als spirituellen Nachfolger von Valkyrie. Es ist nicht Valkyrie 2 – Apollo ist eine eigene Plattform, aber wir arbeiten mit Apptronik daran, ihn so nah wie möglich an Anwendungsfälle anzupassen.”
– Sean Azimi, NASA Johnson Space Center

Die Herausforderung bei diesem App-Ansatz besteht darin, dass eine kritische Masse erforderlich ist, um ihn auszuführen – schließlich ist der Hauptgrund für die Entwicklung von iPhone-Apps, dass es bereits eine große Anzahl von iPhones gibt. Apptronik hofft, dass es im Bereich der Lieferkette genügend Kernmanipulationsaufgaben gibt, die Apollo nutzen kann, um auf diesen kritischen Massenpunkt zu skalieren. „Dies ist eine riesige Chance, bei der die Aufgaben, die Sie von einem Bot erledigen müssen, sehr klar sind“, sagt Cardenas. “Einzelne Artikel kommissionieren, Dinge mit zwei Händen bewegen und andere Basteleien, bei denen die industrielle Automatisierung Sie nur an einen Punkt bringt. Diese Unternehmen stehen vor einer enormen arbeitstechnischen Herausforderung – ihnen fehlen Arbeitskräfte in allen Bereichen ihres Geschäfts.”

Während das Ziel von Apptronik darin besteht, dass Apollo autonom ist, wird sein Ansatz kurz- bis mittelfristig eine hybride Autonomie sein, mit menschlicher Aufsicht zuerst über einige wenige und schließlich viele Apollos mit der Fähigkeit, einzugreifen und direkte Anleitung durch Fernsteuerung zu geben. danach, wenn es notwendig ist. „Genau dort, wo es viele Jobmöglichkeiten gibt“, sagt Payne. Cardenas stimmt zu. „Ich dachte, wir müssten Rosie zum Roboter machen, bevor wir ein erfolgreiches kommerzielles Produkt haben könnten. Aber ich denke, die Messlatte liegt viel niedriger. Es gibt ziemlich einfache Aufgaben, mit denen wir auf den Markt gehen können, und dann so wie wir unsere Steuerungen und Software reifen, wir können uns komplexeren Aufgaben zuwenden.

Details zum Apollo-Design hält Apptronik vorerst noch zurück. Wir haben Fotos des Bots gezeigt, aber Apptronik zögert verständlicherweise, sie der Öffentlichkeit zugänglich zu machen, da sich das Design des Bots ändern könnte. Es hat einen bestätigten Termin für das Apollo-Debüt: SXSW, das im März in Austin stattfindet.