Русский андроид: «Вышка» и «ЭФКО» представили первого в России робота-курьера

Антропоморфный форм-фактор – это не дань моде и фантастическому кино. Среда, в которой живут и работают люди, проектировалась под человеческое тело. Лестницы, двери, дверные ручки, лифты, полки на складе, пульты управления – все это рассчитано на двуногое существо с двумя руками и пятью пальцами на каждой. Колесный робот не способен открыть дверь. Манипулятор на конвейере не может стать курьером.

Именно поэтому андроид, несмотря на высокую стоимость и техническую сложность, рассматривается как универсальная платформа для логистики, обслуживания, производства и даже космоса. Но путь от идеи до изделия будет довольно долгим.

Первым среди антропоморфных роботов стал Honda ASIMO, представленный еще в 2000 году. Он умел ходить, в том числе по лестнице, брать предметы и даже общаться. Но в 2022-м проект закрыли: робот оказался чересчур дорогим, хрупким и не приспособленным для реальных задач.

Следующей вехой стал Atlas от Boston Dynamics – сначала гидравлический, затем электрический. Atlas задал стандарт динамической подвижности: сальто, паркур, преодоление препятствий. Однако производитель долгое время позиционировал модель как исследовательскую платформу, а не как коммерческий продукт.

Настоящий перелом случился в 2023–2024 годах, когда на рынок буквально ворвались десятки компаний с амбициозными проектами. Сработала комбинация факторов: прорывы в ИИ (в частности, применение языковых моделей в управлении роботами), удешевление приводов и сенсоров, а также огромный дефицит рабочей силы в логистике и на производстве.

Собственно, наша беседа и начинается с вопроса «А почему андроиды?». И ответ довольно прост: «ЭФКО» давно занимается проблемами городской логистики, где существуют автономные системы в виде дронов и роботов. Размышляя, можно ли обеспечить доставку полезных грузов до конечных потребителей без участия человека, в компании пришли к выводу, что да, – и занялись созданием андроида-курьера. Причем компания не разрабатывает универсального робота, а сосредоточилась именно на доставщике. 

Разработка «Аркуса» началась не с чертежей, а с аналитики. В «ЭФКО» существует мощная аналитическая служба, которая отслеживает, как стратегически развиваются интересующие компанию отрасли. Она отслеживала деятельность крупных корпораций – Nvidia, Google, китайских производителей – и строила прогнозы движения рынка.

Инженеры «ЭФКО» купили несколько китайских образцов и разобрали их до винтика, изучив электронику, механику, программное обеспечение. Оказалось, узлы антропоморфных роботов удивительно похожи на те, что используются в дронах. В обоих случаях нужны вычислители и контроллер, который отвечает за позиционирование робота в пространстве. Но есть принципиальное отличие в моторах: у дронов при отключении питания позиция не имеет значения, а у андроида критически важно знать, в каком положении находятся суставы. Бесщеточные двигатели (BLDC) с двумя энкодерами позволяют определить угол даже после отключения питания. Не нужно ничего заново перекалибровывать.

Электроника «Аркуса» построена на китайских робочипах архитектуры ARM – по сути, тех же процессорах, что стоят в современных смартфонах. Два робочипа объединены в один мини-кластер; при необходимости его можно расширять, добавляя третий, четвертый, пятый – в зависимости от того, какие вычислительные мощности нужны. На чипе есть встроенный нейросетевой модуль, который пока используется не на полную мощность – но это пока.

Операционная система – Linux. Поверх нее стоит ROS (Robot Operating System) – открытый проект с большой экосистемой: симуляторы, библиотеки, обученные модели. Именно ROS де-факто стал стандартом для робототехники: он применяется в тележках, робособаках, гуманоидных устройствах. В отличие от Boston Dynamics, Tesla или XPeng, которые разрабатывают собственные закрытые экосистемы, «Аркус» опирается на открытый фундамент, но контроллер моторов и прошивку в «ЭФКО» написали с нуля на языке C. Благодаря этому код компилируется под любую платформу – никакой привязки к конкретному железу. У «Аркуса» 23 степени свободы – на уровне мировых аналогов. Сенсорная система включает лидар, RGB-D-камеру с глубиной за счет инфракрасного света, ИК- и стереокамеру и два инерциальных датчика ближе к центру масс и в хребте робота.

И дрон, и робот – динамические системы. Они оба должны поддерживать себя в определенном состоянии. Но у дрона три степени свободы, и управлять ими можно с помощью классических ПИД-регуляторов. А у «Аркуса» – 23! За 0,01 с пересчитать положение робота – задача, которая еще 5–10 лет назад была практически нерешаемой. Но сегодня есть нейросети.

И сначала в симуляции обучается нейросеть: ей скармливают модель робота с его степенями свободы, характеристиками моторов и физикой. ИИ перебирает все возможные состояния, включая походку, баланс, реагирование на толчки, и запоминает оптимальные стратегии в своих весах. На реальном роботе нейросеть каждые 0,02 с считывает состояние датчиков (моторов и инерциальной системы) и отдает команды, предрассчитанные в симуляции, восстанавливает положение скелета, сравнивает с целевым и отправляет компенсирующие команды.

Что касается походки робота, то ее записывают по технологии Motion Capture, широко применяемой в кинематографе. Актер надевает костюм с датчиками-маркерами, камеры отслеживают их в пространстве, данные поступают в компьютер и сводятся в 3D-модель движения. Кстати, сегодня ИИ способен все это сделать просто по видео. Теоретически андроид может имитировать походку любого актера или актрисы – достаточно дать нейросети посмотреть нужный фильм. Но обучение проводится в определенных границах. На случай, если робота толкнут или он выйдет за пределы расчетной фазы, написан отдельный модуль: программа регистрирует критические отклонения, определяет, как машина упала (спиной или лицом), пыталась ли выставить ногу и как потом поднялась. Затем андроид на этих ошибках дообучается.

Во время нашего разговора «Аркус» старательно учился ходить по разным лестницам. Спрашиваю Андрея: а как модель детектирует препятствия? Например, дроны DJI со всех сторон утыканы ультразвуковыми сенсорами.

«Если бы дронам DJI требовалось летать на сверхмалой высоте и огибать много препятствий, туда бы поставили лидар, – отвечает мой собеседник. – Лидара в груди робота с углом обзора на 100° достаточно, поскольку машина всегда идет вперед. Но если потребуется, мы можем сделать обзор и 360°».

Отличительная черта «Аркуса» – социальная интеграция: в девайс встроен коммуникационный модуль с более чем 120 жизненными сценариями. Андроид умеет по-разному реагировать на поведение людей. Уступает дорогу. Если пытаются потрогать, говорит: «Не надо меня трогать» – и отходит. Может «удивляться», пожимать плечами.

В логистике, где робот трудится среди людей, это значимый фактор: если человек не понимает намерений машины, он может отреагировать агрессивно, что опасно и для него самого, и для оборудования стоимостью 1,8 млн руб. «Аркус» не самый продвинутый андроид в мире. По числу степеней свободы, автономности и ИИ-стеку он уступает лидерам.

Но, во-первых, это не исследовательский прототип. Модель спроектирована под конкретную задачу – доставку посылок в городской среде. Это просто робот-курьер, который должен подняться на этаж, позвонить в дверь или загрузить посылку в постамат. Прагматизм вместо мечты. 

Во-вторых, разработчики продумали инфраструктуру – робопорт, автоматизированный комплекс, который заряжает, обслуживает и загружает автоматы без участия человека. Это критически важный элемент: без такой инфраструктуры андроид – дорогая игрушка.

В-третьих, 70% локализации – уровень, позволяющий начать серийное производство в России. По оценкам «ЭФКО», робокурьеры способны снизить затраты компании на доставку в шесть раз. Если эта цифра хотя бы наполовину соответствует действительности, то при текущем развитии интернет-торговли и дефиците курьеров по улицам городов скоро зашагают «Электроники». И во время нашей следующей встречи с Андреем кофе принесет андроид. С походкой Мэрилин Монро.