Karl Price, kỹ sư cơ khí, giải đáp các thắc mắc liên quan đến thiết kế robot, cân bằng giữa đổi mới và độ tin cậy, cũng như kinh nghiệm thực tiễn với Atlas. Hãy đọc phỏng vấn bên dưới và xem đoạn trò chuyện cùng Karl về sự phát triển của bộ kẹp Atlas.
Làm việc tại Boston Dynamics
Vị trí của anh tại Boston Dynamics là gì?
Tôi là kỹ sư cơ khí, chuyên về thiết kế robot. Công việc của tôi là thiết kế các hệ thống phụ trợ cho robot, thường xuyên phối hợp cùng nhóm kỹ sư đa ngành bao gồm cơ khí, điện, điều khiển và hành vi. Đây là năm thứ sáu tôi làm việc tại Boston Dynamics. Tôi bắt đầu với dự án Spot trong khoảng ba năm trước khi chuyển sang vị trí hiện tại trên dự án Atlas.
Anh đã tham gia dự án nào? Dự án yêu thích nhất của anh là gì?
Tôi đã làm việc trên các dự án Spot và Atlas. Trong đó bao gồm đưa Cánh tay Spot vào sản xuất hàng loạt (Spot sử dụng cánh tay này để mở cửa và thực hiện các tác vụ thao tác khác—xem các hành vi đó trong video trước đây của chúng tôi), cùng việc phát triển các gói cảm biến và tải trọng gắn trên lưng Spot để nâng cao khả năng. Gần đây hơn với Atlas, tôi tập trung vào thiết kế các bộ truyền động điện mới, cánh tay, chân, đầu và thế hệ mới nhất của bộ kẹp.
Một ngày làm việc điển hình của anh như thế nào?
Trong giai đoạn thiết kế dự án, một ngày điển hình thường bao gồm các cuộc họp brainstorm cùng nhóm kỹ sư và kỹ thuật viên đa chức năng, phát triển ý tưởng thiết kế trên giấy và trên phần mềm thiết kế 3D (CAD), đồng thời thực hiện thiết kế chi tiết kèm theo tính toán kỹ thuật và thiết kế CAD tỉ mỉ. Khi bước vào giai đoạn triển khai thiết kế, tôi làm việc trực tiếp với nhóm kỹ thuật viên chuyên môn để chế tạo mẫu máy và dành thời gian tại phòng lab phần cứng để phân tích, khảo nghiệm và xử lý các vấn đề liên quan đến phần cứng.
Bước vào lĩnh vực robot
Điều gì đã thu hút anh đến với lĩnh vực robot?
Ngay từ nhỏ, tôi đã thích tháo rời các thiết bị điện tử cũ mà tôi có thể tìm thấy. Điều thú vị nhất là khi tôi tìm được một động cơ có thể kết nối với pin để xây dựng thứ gì đó có thể tự di chuyển. Điều này dẫn tôi đến với sở thích robot nghiệp dư; triết lý robot BEAM có ảnh hưởng lớn—tập trung xây dựng các hệ thống đơn giản nhưng phản ứng nhanh, lấy cảm hứng từ các hiện tượng trong thiên nhiên. Cuối cùng, tôi đã xác định được đam mê thiết kế robot làm nghề nghiệp chính.
Anh đã học gì ở trường?
Tôi học ngành kỹ thuật cơ điện tử, bao gồm ba lĩnh vực cơ khí, điện và công nghệ máy tính kết hợp hài hòa. Ba chuyên ngành này phải phối hợp chặt chẽ để tạo nên một con robot hoàn chỉnh. Ngoài trường học, tôi tập trung đào sâu vào mảng cơ khí của robot, tuy nhiên việc hiểu biết rộng về các lĩnh vực còn lại rất hữu ích. Tôi tích hợp các nguyên lý từ những ngành này vào công việc hàng ngày của mình.
Lời khuyên dành cho người mới bắt đầu với robot là gì?
Tôi khuyên bạn hãy làm theo đam mê và dành thời gian cho những gì mình yêu thích, dù đó là robot hay bất kỳ lĩnh vực nào khác. Việc dành thời gian học hỏi, thử nghiệm hoặc chơi với những điều truyền cảm hứng sẽ tạo nên niềm đam mê và đẩy bạn phát triển. Các cách để bắt đầu có thể là tìm một quyển sách ấn tượng (hãy đến thư viện!), bộ kit robot, tham gia câu lạc bộ robot hoặc Lĩnh vực sáng tạo (maker space) để xem bạn có thể làm gì. Hãy tận dụng những vật liệu bỏ đi để xây dựng thứ gì đó—đó chính là bước khởi đầu của tôi. Khi bạn hoàn thành dự án đầu tiên hoặc gặp được người bạn đồng hành cùng đam mê, đó sẽ là động lực lớn giúp bạn nghĩ tới dự án tiếp theo.
Thiết kế robot Atlas
Bộ kẹp của Atlas hoạt động như thế nào?
Bộ kẹp hiện tại được phát triển dựa trên kinh nghiệm thao tác làm việc với cả Atlas thủy lực và bản điện mới. Phiên bản này có bảy bậc tự do, cảm ứng xúc giác và camera đặt trên lòng bàn tay. Thiết kế này cho phép Atlas xử lý các vật thể vừa khổ lớn và nặng, vừa nhạy cảm và nhỏ bé, đồng thời nhận biết được khi nào bị tuột hoặc mất lực kẹp.
Tại sao không thiết kế theo mô hình bàn tay người?
Cơ thể con người là một cỗ máy tuyệt vời, và các nhà thiết kế đã cố gắng mô phỏng trong hàng trăm năm qua. Bàn tay con người sở hữu độ tinh xảo, kiểm soát chuyển động chính xác, phản hồi xúc giác, thiết kế nhỏ gọn và tỷ lệ lực trên thể tích rất hiệu quả—đó đều là mục tiêu trong thiết kế bộ kẹp robot. Thách thức thật sự là tạo ra một bàn tay robot có đầy đủ tính năng tương đương con người, lại đủ bền để thao tác các vật nặng mà Atlas thường nhấc lên, đồng thời chịu được va đập nếu robot bị trượt ngã hoặc va chạm. Hiện tại, với ba ngón, bao gồm ngón cái đối diện, chúng tôi có được sự linh hoạt cao trong thao tác với các vật thể đa dạng nhưng giảm thiểu điểm dễ hỏng hóc. Tuy nhiên, thiết kế bộ kẹp trong tương lai vẫn có thể thay đổi.
Atlas thuận tay phải hay tay trái?
Chúng tôi phát triển cả phiên bản bộ kẹp tay trái và tay phải dựa trên hướng uốn cong của các ngón (ngón uốn vào trong 90° hoặc ra sau 90°) cùng khả năng xoay của ngón cái; hai bộ kẹp này là cặp đối xứng. Tuy nhiên, Atlas không có tay thuận như con người. Robot sẽ sử dụng tay có góc tiếp cận và lực kẹp tốt nhất tùy vào vị trí đứng và dạng vật thể tương tác.
Atlas có thể cầm nắm vật thể dễ vỡ không?
Có thể. Thách thức là phải siết đủ mạnh để vật thể không bị tuột ra khỏi tay, đồng thời giữ nhẹ nhàng để không làm hỏng vật. Các đầu ngón cảm ứng xúc giác mới được thiết kế để tăng khả năng xử lý các vật thể mỏng manh cho Atlas. Chúng tôi đã có những kết quả đầy hứa hẹn khi thử nghiệm với nhiều vật thể dễ vỡ (xem video thao tác cốc cà phê đi kèm ở trên). Mục tiêu của chúng tôi là thực hiện các tác vụ hữu ích trên dây chuyền sản xuất ô tô, đòi hỏi kỹ năng tinh tế nhưng vẫn cần lực mạnh. Ví dụ như nhấc một bộ phận trang trí nặng mà không làm trầy xước, sau đó cầm vít hoặc dụng cụ để vặn chặt bộ phận đó.