Boston Dynamics Dancing Robots: een indrukwekkende show van innovatie

Het Amerikaanse ingenieurs- en robotica bedrijf Boston Dynamics is wereldwijd bekend om de ontwikkeling van diverse dynamische, zeer mobiele robots. Aan het einde van het artikel zullen we kort over elke robot vertellen. Maar nu willen we een fascinerende video laten zien met de titel “Spot’s On It”, waarin 7 hondenrobots genaamd Spot dansen.

Spot’s On It | Dansende hondenrobots

Het bedrijf Boston Dynamics werd in 1992 opgericht als een dochteronderneming van het Massachusetts Institute of Technology. Sinds juni 2021 behoort Boston Dynamics tot de Hyundai Motor Group, ter ere waarvan deze video werd uitgebracht op het nummer van de groep BTS “IONIQ: I'm On It”.

En nu zullen we iets vertellen over het maken van deze video.

In het begin is het niet helemaal duidelijk waar je naar kijkt. Gele robots die stil zitten, staan zo dicht bij elkaar dat ze bijna op ligstoelen lijken die op elkaar zijn gestapeld. Dan, op het ritme van de muziek, vormen hun armen een vloeiende reeks patronen, waardoor ze eruitzien als een meerarmige robotpauw voor de camera. Ten slotte gaan de zeven Spots uit elkaar, synchroniseren hun stappen en lijken elkaars dansbewegingen na te bootsen.

De stappen zijn zo nauwkeurig berekend en de bewegingen zijn zo soepel en harmonieus dat je zou kunnen denken dat de robots daadwerkelijk naar muziek luisteren en erop reageren. Maar dat is niet zo; ze luisteren naar hun gesynchroniseerde interne klok. Ondanks al hun geavanceerde sensoren weten de robots zelfs niet dat er muziek speelt. En hun vermogen om door de ruimte te bewegen zonder op elkaars hielen te trappen is het resultaat van nauwgezette positionering en programmering, niet van de obstakelvermijdingsfunctie van de robot.

Het eindresultaat is naadloos, vloeiend en zelfs een beetje verbluffend. Maar achter de schermen gaan uren choreografisch en technisch werk schuil — en dat allemaal voor een voorstelling van 77 seconden.

“Er waren veel uitdagingen bij het overbrengen van de visie van onze choreograaf, die gewend is met dansers te werken, naar onze software,” merkt Eric Whitman op, een roboticus van Boston Dynamics, die een belangrijke rol speelde in de uitgebrachte video “Spot’s On It”.

“Alles moest van tevoren worden doordacht en nauwkeurig volgens het script worden geprogrammeerd. Robots hebben een voordeel ten opzichte van mensen omdat ze heel repetitief zijn: als je het eenmaal goed hebt, blijft het goed. Maar ze hebben ook een nadeel — je moet ze alles vertellen. Ze improviseren helemaal niet.”

Het is vermeldenswaard dat dit niet de eerste keer is dat de robot Spot op de dansvloer verschijnt. In 2018 toonde Spot zijn vaardigheden op het nummer “Uptown Funk”. En aan het einde van 2020 voegde de robot Spot zich bij de robots Atlas en Handle in een dansvoorstelling op het klassieke nummer “Do You Love Me” uit 1962. Deze video's zullen we later ook laten zien.

Wanneer deze video's eenmaal zijn afgelopen, blijft de voor de hand liggende vraag: waarom dansen? Uiteindelijk wordt Spot al commercieel gebruikt. De robot voert inspecties uit op elektriciteitscentrales en bouwplaatsen. Wat is het doel van het programmeren van een robot om met zijn achterwerk te schudden?

“Zo’n sportieve prestatie zoals dansen benadrukt het mechanische ontwerp van de robot, evenals de algoritmen in de software,” zegt Marc Raibert, oprichter en voorzitter van Boston Dynamics. “Als je naar de dans kijkt die we hebben uitgevoerd, zie je dat er tientallen verschillende gedragingen zijn, dus het team moest tools maken waarmee we deze gedragingen snel genoeg konden ontwikkelen om het project binnen een redelijke tijd af te ronden. Dit is een praktisch antwoord.”

“Maar voor mij,” voegt Raibert eraan toe, “was het vooral een manier om creativiteit te uiten en plezier te hebben.”

Roboticus Eric Whitman merkt op dat het jaren heeft gekost om bij Spot het gebruikelijke gedrag te ontwikkelen, zoals zelfverzekerd lopen en klimmen. Volgens hem biedt het maken van een dansvideo zoals deze ontwikkelaars een creatieve doelstelling die leidt tot snelle innovaties in hoe de robot kan bewegen. Dansen onthult ook potentiële verbeteringen in het fysieke ontwerp van de robot. Of, zoals Whitman het uitdrukte: “Dansen is een vorm van versneld levenscyclus testen van apparatuur.” Bijvoorbeeld, nadat de danstesten aantoonden dat een te harde klap op de knie van de robot-hond schade kan veroorzaken, besloot het bedrijf duurzamere materialen te zoeken voor het bovenste deel van de robotbenen.

“Wanneer we deze projecten doen, hebben we altijd twee doelen,” zegt Whitman. “Het eerste doel is om de video te gebruiken als motivatie om het product te verbeteren. Het tweede doel is om plezier te hebben bij het maken van de video.”

UpTown Spot | Dansende robot-hond (2018)

Do You Love Me? | Dansende robots Atlas, robot Handle en robot Spot (2020)

Robots van Boston Dynamics

BigDog

BigDog — een viervoetige robot, gemaakt in 2005 als een ondersteunend robotisch transport voor landstrijdkrachten, in staat om zich voort te bewegen op zeer moeilijk terrein. BigDog kan tot 150 kg vracht dragen met een snelheid tot 6,4 km/u en een helling van maximaal 35 graden overwinnen.

LittleDog

LittleDog — een kleine viervoetige robot, gemaakt in 2010 voor onderzoeksdoeleinden. De poten van de robot hebben een groot bewegingsbereik, hij is sterk genoeg om te klimmen en heeft dynamische loopvaardigheden.

Cheetah

Cheetah — een viervoetige robot die een snelheid kan bereiken van 28 mijl per uur (45 km/u of 13 m/s), wat een record is voor viervoetige robots vanaf augustus 2012. Cheetah heeft een flexibele rug die helpt om hoge snelheden te bereiken. Echter, deze snelheid komt overeen met de beweging van de robotbenen en niet met zijn vermogen om zichzelf vooruit te bewegen. Bovendien bewoog dit laboratoriummodel van de robot zich voort op een loopband, aangedreven door een stationaire hydraulische installatie.

Daarom presenteerde het bedrijf Boston Dynamics op 5 oktober 2013 een verbeterde versie van deze robot met de naam WildCat, die een autonoom hydraulectrisch systeem heeft. Op een vlak oppervlak ontwikkelt WildCat een snelheid van 25 km/u.

Interessant is dat het Biomimetisch Roboticalaboratorium van het Massachusetts Institute of Technology zijn eigen vergelijkbare robot heeft gemaakt, ook bekend als Cheetah. Deze robotcheetah kon in 2014 tijdens het rennen obstakels overspringen, en in 2018 kon de robot trappen beklimmen.

RiSE

RiSE — een zesbenige robot die in staat is om verticaal te klimmen: muren, bomen en hekken. Voor voortbeweging gebruikt hij poten met microgrijpers en een staart, hij kan zijn houding aanpassen aan de kromming van het oppervlak. RiSE is 0,25 meter lang en weegt 2 kg. Voortbewegingssnelheid is 0,3 m/s.

PETMAN

PETMAN — een tweebenige robot, ontworpen voor het testen van persoonlijke beschermingsmiddelen. Het is de eerste antropomorfe robot die beweegt als een echte mens. Het heeft veel technologische invloeden van BigDog.

LS3

Legged Squad Support System (LS3), ook bekend als AlphaDog, is een gemilitariseerde versie van BigDog. Deze robot is ontworpen voor militair gebruik en kan werken in hete, koude, vochtige en vuile omstandigheden.

Handle

Handle — een robot van ongeveer 2 meter hoog, in staat om zich voort te bewegen met een snelheid tot 4 m/s en tot 1,2 meter hoog te springen. Het onderscheidende kenmerk van de robot is dat hij wielen heeft aan zijn achterpoten. De acculading is voldoende voor 24 km rijden.

Stretch

Stretch — een robot, ontworpen voor het verplaatsen van dozen en kisten in beperkte ruimtes. Zijn belangrijkste taak is het werken in magazijnen en het lossen van vrachtwagens. De geclaimde productiviteit is het verplaatsen van 800 dozen per uur, elk met een gewicht tot 23 kilogram, zonder menselijke tussenkomst.

Pick

Pick — een robot, net als Stretch, maar vast op één plaats. Hij is ontworpen voor het verplaatsen van dozen. De robot kan een doos binnen een seconde identificeren. Hij verwijdert automatisch het kartonblad.

Atlas

Atlas — een antropomorfe robot van 5 voet (152,4 cm) hoog, ontworpen voor verplaatsing over ruw terrein. Hij is gebaseerd op de eerdere humanoïde robot PETMAN. Hij loopt op twee benen en kan zijn vrije handen gebruiken om ladingen te dragen of om op verticale obstakels te klimmen.

Spot

Spot (robot-hond) — een viervoetige robot, voor het eerst geïntroduceerd op 23 juni 2016, in staat om een snelheid van 1,6 meter per seconde te bereiken. De robot verkent de omgeving met behulp van stereocamera’s die samen een kijkhoek van 360° bieden. Zo beweegt Spot zich met ongekende mobiliteit door het terrein, waardoor routinetaken zoals inspecties en dataverzameling veilig, nauwkeurig en frequent geautomatiseerd kunnen worden. De robot-hond weegt 25 kilogram.

Spot is een mobiele robot die kan worden aangepast voor een breed scala aan toepassingen. Het basisplatform biedt mobiliteit op ruw terrein, obstakelvermijding en verschillende niveaus van navigatie, besturing op afstand en autonomie. De fabrikant beweert dat Spot kan worden aangepast door gespecialiseerde sensoren, software en andere nuttige lasten toe te voegen. De eerste klanten van Boston Dynamics testen Spot al voor toezicht op bouwplaatsen en het uitvoeren van externe inspecties van olie en gas, energiecentrales en openbare veiligheid. Spot is in massaproductie en wordt momenteel geleverd aan geselecteerde vroege gebruikers.

Om deze theorie te demonstreren, tonen we hieronder de officiële video van Boston Dynamics.

Factory Safety Service Robot

Factory Safety Service Robot werd gepresenteerd op 17 september 2021. Hij is gebaseerd op de bestaande robot Spot. Zijn ingebouwde thermische camera en 3D LiDAR-systeem helpen bij het detecteren van mensen in de buurt, het volgen van brandgevaar en het herkennen van open en gesloten deuren.