Для embodied AI главный барьер — физический доступ к реальному миру

Робот может обладать отличным зрением и сложными алгоритмами планирования, но все равно провалить самое первое практическое испытание: не добраться до места работы. В Direct Drive Tech считают, что на раннем этапе развития embodied AI — воплощенного искусственного интеллекта — именно физический доступ к среде, а не только «ум» системы задает предел ее применимости. Если робот не может преодолеть бордюр, порог, разбитый участок покрытия, уклон или грязь, он не выполнит задачу и не соберет данные о взаимодействии с реальным миром, необходимые для улучшения поведения. 3437

Это не означает, что программное обеспечение вторично. Embodied AI строится на связке из физического тела, взаимодействия со средой и интеллекта, причем возможности корпуса напрямую ограничивают дальность работы системы. 19 Другие отраслевые оценки также называют взаимосвязанными проблемами нехватку качественных данных из реального мира, слабое обобщение, незрелость аппаратной части, вычислительные ресурсы и надежность. 41 Отличительная идея Direct Drive — в порядке действий: сначала дать роботу возможность входить в самые разные среды, а затем расширять его интеллект и набор коммерческих задач.

Почему «сначала добраться» важнее, чем кажется

Большинство мобильных роботов для помещений рассчитаны на относительно предсказуемый пол. Но обычный маршрут быстро усложняется, если на нем встречаются высокий порог, бордюр, лестница, рыхлый грунт, поврежденный асфальт, крутой переход между уровнями или граница между улицей и зданием.

Робот, который останавливается на таких переходах, может хорошо работать внутри структурированного объекта. Однако он не покрывает задачу целиком и не получает данные из тех мест, где проявляются его ограничения.

Direct Drive и связанные с компанией публикации описывают это как проблему носителя. Недостающим элементом здесь является не просто дополнительная память для записи или больший бюджет на обучение, а платформа, способная физически попасть в сложные условия. Робот с плоским колесным шасси не сможет собрать данные о движении по лестнице или грязи, оставаясь на ровном полу. Симуляции и видео полезны для предварительного обучения, но исследования embodied intelligence указывают на сохраняющийся разрыв между контролируемыми или смоделированными средами и динамическим физическим взаимодействием. 3445

Отсюда следует иная философия внедрения. Не нужно переделывать пространство под робота с помощью специальных пандусов, визуальных меток, ограниченных полос движения или других элементов инфраструктуры. Напротив, робот должен адаптироваться к обычным пространствам, созданным для людей.

Это особенно важно для задач, которые проходят через тротуары, здания, сервисные зоны и открытый грунт, а не ограничиваются одним тщательно подготовленным помещением.

Зачем объединять колеса и ноги

Спор «колеса против ног» обычно сводят к выбору между эффективностью и проходимостью. Direct Drive предлагает не выбирать, а объединить оба принципа в одной системе движения.

• Колеса подходят для быстрого и экономичного перемещения по ровным полам и дорогам, но упираются в высоту ступеней, щели, неровности и рыхлые поверхности.
• Ноги позволяют поднимать корпус, менять положение и преодолевать разрывы рельефа, однако требуют более сложного управления, расходуют больше энергии и предъявляют повышенные требования к конструкции.
• Колесно-шагающая схема использует качение как основной режим, а сочленения — для подъема, шага, стабилизации и коррекции положения корпуса, когда простой езды уже недостаточно.

NVIDIA описывает TITA в схожих терминах: робот сочетает скорость и маневренность колесной платформы с адаптивностью ног, используя прямоприводные суставы и моторы, встроенные в ступицы колес. 1 Иными словами, речь не о том, что робот должен идти пешком на каждом участке пути. Он должен эффективно ехать до тех пор, пока рельеф не потребует более сложного движения.

На практике это может выглядеть так: робот катится по коридору, суставами преодолевает порог, меняет положение корпуса на уклоне, а затем снова переходит к движению на колесах на улице. Такая конструкция призвана уменьшить число мест, где миссия останавливается или где приходится перестраивать объект.

Что дает прямой привод

Такая схема мобильности требует быстрых и контролируемых изменений положения и усилия. Прямоприводные моторы в ступицах передают тягу непосредственно на колесо, а прямой или квазипрямой привод суставов обеспечивает момент для работы ног, изменения позы и преодоления препятствий. Для TITA отдельно указывается сочетание прямоприводных суставов и ступичных моторов. 17

Снижение зависимости от традиционных редукторов может упростить непосредственный контроль момента и повысить отзывчивость движений. Но инженерные компромиссы никуда не исчезают: моторы, рама, система охлаждения и программное управление должны выдерживать высокие нагрузки и повторяющиеся удары.

Поэтому прямой привод не заменяет интеллект. Это физический слой, от которого зависит, сможет ли робот надежно выполнить запланированное действие на неровной поверхности.

TITA показывает, как эти уровни соединяются в одном продукте. В опубликованных характеристиках указаны 8 степеней свободы, пиковый момент 120 Н·м, динамическая нагрузка 10 кг, батареи с горячей заменой, процессор Jetson Orin NX 16 ГБ и заявленная производительность ИИ 100 TOPS. Платформа также поддерживает ROS 2 и расширенные программные и аппаратные интерфейсы для разработки. 91132

В сенсорный комплект входят бинокулярные камеры, ультразвуковые датчики и SPAD-сенсоры, то есть оборудование для обнаружения препятствий и реакции на них. 9 Важна здесь не отдельная цифра, а связка из восприятия, принятия решений и тела, способного изменить свое положение, когда маршрут перестает быть ровным.

От Xingtian к TITA и D1

Линейка Direct Drive показывает переход от демонстрации самой идеи колесно-шагающего робота к более гибким и настраиваемым платформам.

Xingtian: раннее подтверждение концепции

Компания представляет Xingtian как одного из первых коммерческих двухколесных роботов с ногами и прямым приводом. В более поздних материалах Direct Drive и отраслевых публикациях он описывается как аппарат, сочетающий скорость колес с возможностью преодолевать препятствия и открывающий доступ к разработке через SDK. 21

Его значение в истории продукта — в проверке базовой гипотезы: компактная колесно-шагающая конструкция может работать на рельефе, который поставил бы в затруднительное положение обычное колесное шасси, без необходимости переводить робот на полностью шаговую тягу на всем маршруте.

TITA: платформа для разработчиков

TITA развила концепцию в колесно-двуногую платформу с 8 степенями свободы. Робот получил более мощную приводную и сенсорную систему, модульные направляющие для оборудования и интерфейсы, рассчитанные на исследования и разработку прикладных решений.

Среди опубликованных характеристик — поддержка ROS 2, батареи с горячей заменой, активное избегание препятствий, максимальная высота прыжка 20 см и скорость до 3 м/с. Более высокие значения скорости требуют доступа через API. 91132

Платформа позиционируется для инспекций, доставки, логистики, сельского хозяйства и исследовательских задач. Это заявления компании и описание целевых сценариев, а не доказательство того, что все перечисленные виды работ уже решены коммерчески. Но они показывают направление развития: одна мобильная база должна обслуживать задачи, проходящие как в структурированных объектах, так и на менее предсказуемых открытых маршрутах. 321

D1: робот меняет конфигурацию

D1, также называемый D-Infinite, переносит идею еще дальше. Платформа может работать как стоящий двухколесный робот с ногами или объединять модули в более низкую четырехколесную конфигурацию для ползущего движения. 26

В указанных характеристиках заявлены преодоление препятствий высотой до 70 см и грузоподъемность до 100 кг в ползущем режиме; для стоящей конфигурации приводится нагрузка до 80 кг. 24 Модульная конструкция должна позволять менять компактность и маневренность на устойчивость и способность перевозить груз — в зависимости от задачи.

Для смешанных сред это принципиально. Стоящая конфигурация может быть удобнее там, где важны узкий профиль и доступ к тротуарам или лестницам. Более низкая объединенная схема дает устойчивую базу для тяжелых грузов и сложного рельефа.

Главная идея состоит в том, что универсальность может появиться не благодаря одной идеальной форме корпуса, а благодаря платформе, способной менять физическую конфигурацию вместе с задачей.

Что эта стратегия доказывает — и чего не доказывает

Архитектура Direct Drive отвечает на реальное ограничение: робот, который не способен попасть в среду, не сможет там работать и собирать данные о взаимодействии. Колесно-шагающая схема выглядит компромиссом между эффективностью чистых колес и проходимостью чисто шагающих систем, а прямоприводные актуаторы связывают планы движения с быстрым физическим управлением. 143

Но физический доступ — это первый шлюз, а не вся проблема. Роботу также необходимы надежное восприятие, манипуляция, навигация, безопасное поведение, управление энергопотреблением, доступное обслуживание и модели, способные обобщать опыт на меняющиеся условия. Государственные и отраслевые оценки отдельно подчеркивают нехватку качественных данных из физического мира, слабую повторную используемость таких данных, разрыв между лабораторией и реальной средой, а также надежность аппаратной части при масштабировании. 41

Коммерческие заявления компании тоже следует читать внимательно. На страницах продуктов и в корпоративных материалах Direct Drive описывает возможности, сферы применения и показатели в конкретных конфигурациях. Это не то же самое, что независимое подтверждение универсальной автономности или массового внедрения. Независимое освещение робототехнического бизнеса компании характеризовало его коммерциализацию как все еще ограниченную, несмотря на рост связанных продуктовых направлений. 36

Более широкий вывод для embodied AI

Предлагаемый Direct Drive порядок действий выглядит так:

1. Создать корпус, который может попасть в большее число мест, где действительно выполняется работа.
2. Использовать этот доступ для выполнения задач и сбора более богатых данных о взаимодействии с реальным миром.
3. Улучшать восприятие, управление и обобщение через повторное внедрение.
4. Переходить от отдельных прикладных сценариев к более широкому набору бизнес-задач.

Поэтому колесно-шагающие роботы компании — это не просто еще один вариант шасси. Они выражают определенный взгляд на то, с чего должен начинаться стек embodied AI. Прежде чем робот станет по-настоящему универсальным, ему нужно получить физическую свободу добираться до мира, который он должен понимать.