👁 Protoclone V1: как 1000 искусственных мышц меняют будущее роботов

Компания Clone Robotics (США/Польша) представила Protoclone V1 — двуногого андроида, который максимально точно копирует человеческую анатомию. Его главная особенность — 1000 синтетических мышц (миофибрилл), 200 степеней свободы и 500 датчиков, что позволяет ему двигаться почти как человек.

Protoclone V1, или Clone Alpha, не просто копирует человеческую анатомию, но и использует принципы биомиметики. Это направление в науке и технике заимствует идеи у природы для создания технологических решений. В случае с Protoclone V1 это проявляется в копировании человеческой анатомии и принципов движения.

Protoclone V1 построен на основе гидравлических искусственных мышц (HAM) и синтетических костей. HAM разработаны на основе технологии McKibben muscle: внутри каждой мышцы находится эластичная трубка, окружённая сеткой из прочных волокон; когда подаётся жидкость под давлением, трубка расширяется, а сетка ограничивает это расширение, заставляя мышцу сокращаться.

Основные характеристики HAM:
▪️ время отклика — менее 50 мс;
▪️ сжатие — более чем на 30 % без нагрузки;
▪️ сила сокращения — до 1 кг при массе всего 3 г.

Эти мышцы соединяются с точками на искусственном скелете, полностью повторяя расположение мышц и сухожилий в теле человека. HAM устойчивы к внешним воздействиям и способны выдерживать значительные нагрузки.

Вместо «обычных» металлических костей и жёстких суставов в Protoclone V1 используются полимерные кости, напечатанные на 3D‑принтере по образцу человеческой анатомии. Они не только легче металлических, но и гибче, что обеспечивает более естественные движения.

Имея более 200 степеней свободы, Protoclone V1 значительно превосходит большинство обычных гуманоидных роботов. Степени свободы — это количество независимых вариантов движения, которые есть у андроида. Чем их больше, тем более гибким и универсальным может быть робот. Для сравнения, у типичного промышленного робота‑манипулятора около 6 степеней свободы, а у человекоподобных андроидов часто бывает от 30 до 60 степеней.

Чтобы мышцы не перегревались, в корпус Protoclone V1 встроены микроканалы с водой. При нагрузке вода испаряется, имитируя человеческое потоотделение. Это помогает андроиду работать дольше без риска перегрева.

Большинство гуманоидных роботов (например, Atlas от Boston Dynamics) оснащены электроприводами, что ограничивает их подвижность. А в Protoclone V1 для приведения в движение искусственных мышц применяется гибридная гидравлическо-пневматическая система. Эта система использует печатные сетевые шланги для подачи жидкости или воздуха в миофибриллярные мышцы и, таким образом, контролирует их сокращение. Насос мощностью 500 Вт служит «искусственным сердцем» и даёт необходимое высокое давление для приведения в действие всей системы.

На демонстрациях Protoclone V1 пока поддерживают внешние конструкции — пневматика не справляется с мгновенной коррекцией равновесия, как у человека.

У робота сложная «нервная система», которая координирует его движения, используя проприоцептивную (ощущение положения тела) и визуальную обратную связь. Система состоит из 4 камер глубины, 70 инерционных датчиков и 320 датчиков давления, которые передают данные на графический процессор NVIDIA Jetson Thor.

И ещё одна особенность этого андроида — обучающая платформа Telekinesis. Пользователи смогут обучать робота новым навыкам и сделать его универсальным помощником в доме. Платформа работает по принципу машинного обучения и имитации действий:

▪️ Человек показывает андроиду, как выполнять задачу, например, наливать воду в чашку или протирать стол.

▪️ Датчики робота фиксируют каждое движение, силу нажатия, угол наклона и скорость.

▪️ Центральный процессор анализирует данные и создаёт алгоритм выполнения задачи.

▪️ После обучения гуманоид может самостоятельно воспроизводить задачу в аналогичных условиях.

🔵 Эпсилон // @epsilon_h