Lekki humanoid z Berkeley – robot dostępny dla każdego entuzjasty

W ostatnich latach wyobrażenia o humanoidalnych robotach coraz częściej zahaczają o realną codzienność. Jeszcze niedawno wydawało się, że własny android pozostaje w sferze literatury science fiction lub drogich przedsięwzięć wielkich koncernów. Ja sam śledziłem ten rynek latami z mieszanką fascynacji i nutką niedowierzania, obserwując kolejne prezentacje humanoidów za setki tysięcy dolarów. Tymczasem Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley pokazuje, że technologia może zejść przysłowiowo “pod strzechy”, a profesjonalny humanoid w zasięgu ręki to już nie tylko marzenia zapalonych inżynierów.

Chciałbym cię zaprosić do świata Berkeley Humanoid Lite – robota, który ma szansę odmienić dostępność humanoidalnej technologii. Przekonałem się, jak wiele znaczy otwartość, niski koszt i społecznościowe podejście – i o tym właśnie opowiem w tym artykule. Przygotuj się na sporą dawkę wiedzy, praktycznych detali i refleksji z pierwszej ręki!

Berkeley Humanoid Lite – nowa definicja dostępności

Zacznijmy od tego, co moim zdaniem najbardziej przemawia do wyobraźni każdego fana robotyki: możliwość zbudowania w pełni funkcjonalnego, dwunożnego robota za mniej niż 5000 dolarów. Jeszcze parę lat temu taka deklaracja wywołałaby szeroki uśmiech niedowierzania nawet w środowisku akademickim.

Projekt powstały w laboratoriach UC Berkeley wydaje się wyjęty z marzeń każdego eksperymentatora – prawdziwy “robot dla ludzi z pasją”, zamiast zabawek sterowanych pilotem czy nieporęcznych konstrukcji dalekich od ideału.

Gdy patrzę na Berkeley Humanoid Lite, widzę nie tylko sprzęt, ale również początek nowej ery dostępnej robotyki. Za chwilę przekonasz się sam, jak wiele kryje się pod obudową i jak sprawnie można odwzorować ruchy człowieka za pomocą dostępnych komponentów.

Projekt otwarty, cena przystępna

Zespół badawczy postawił na pełną transparentność. Udostępniono nie tylko dokumentację, ale i wszystkie niezbędne materiały, pliki projektowe oraz kod oprogramowania, co otwiera szerokie pole do popisu nie tylko dla uczelni i firm, lecz również dla samodzielnych majsterkowiczów.

Dzięki temu każdy z nas – mając nieco samozaparcia i odrobinę wiedzy technicznej – może stworzyć swój własny humanoid oparty na platformie Berkeley Humanoid Lite.

Lekka, a zarazem wytrzymała konstrukcja

Robot mierzy około 80 cm (czyli tyle, ile przeciętne kilkuletnie dziecko!) i waży 16 kg. Może nie jest to maleństwo, ale z pewnością poręczne, nawet w warunkach amatorskiego warsztatu.

Konstruktorzy postawili na części drukowane w technologii FDM oraz modułową przekładnię cykloidalną. Nie znam wielu innych projektów, gdzie amatorska drukarka 3D poradzi sobie z wydrukiem większości niestandardowych komponentów.

• Wysokość: 80 cm
• Masa: 16 kg
• Koszt części w USA: ok. 4312 USD
• Koszt części w Chinach: ok. 3236 USD
• 10 siłowników wysokomomentowych 6512: 188 USD/szt.
• 12 lżejszych siłowników 5010: 136 USD/szt.
• Części mieszczące się na polu wydruku 200×200×200 mm

Przekładnia cykloidalna (nieco zapomniana przez mass-projekty na rzecz innych rozwiązań) znakomicie sprawdza się tam, gdzie liczy się wytrzymałość przy minimalnej masie. Ja sam swego czasu bawiłem się takimi układami w warunkach amatorskich – i muszę powiedzieć, że pomysł z Berkeley rozwiązuje sporo ograniczeń tradycyjnych przekładni!

Możliwości Berkeley Humanoid Lite – co potrafi humanoid z Kalifornii?

Zawsze, kiedy ktoś pyta mnie, czy humanoid “umie coś więcej niż tylko dreptać”, z uśmiechem pokazuję nagrania z testów funkcjonalnych robotów nowej generacji. Jednak to, co prezentuje Berkeley Humanoid Lite, bije wiele komercyjnych platform na głowę pod względem relacji cena/możliwości.

Chodzenie, manipulacja i nie tylko

Robot jest w stanie wykonywać szeroką gamę ruchów, takich jak:

• Chodzenie po płaskim podłożu oraz lekkich nierównościach
• Chwytanie i manipulacja przedmiotami codziennego użytku
• Rozwiązywanie kostki Rubika (tak, to nie żart!)
• Pisanie markerem na tablicy czy papierze
• Zadania wymagające elementarnej precyzji ruchu
• Programowalne zachowania oparte na uczeniu ze wzmocnieniem

Po obejrzeniu kilku demonstracji trudno mi było uwierzyć, że wszystko to osiąga robot ważący mniej niż przeciętna walizka. Widziałem, jak radzi sobie z podnoszeniem lekkich przedmiotów, zadaniami manipulacyjnymi i – z przymrużeniem oka – nawet sporą dozą cierpliwości przy rozwiązywaniu łamigłówek.

Symulacja cyfrowa – Sim2Real bez tajemnic

Robotyka to nie tylko hardware, ale i potężne algorytmy uczenia maszynowego. W praktyce – zanim robot stanie na własnych nogach w prawdziwym świecie, przez wiele godzin symulowany jest w cyfrowym bliźniaku.

Berkeley Humanoid Lite wykorzystywany jest w środowisku NVIDIA Isaac Simulator, gdzie – na karcie graficznej Nvidia A4500 – cyfrowy robot wykonuje ponad 90 000 kroków na sekundę. Dzięki temu nauka jest piorunująco szybka w porównaniu do fizycznych testów.

W procesie Sim2Real wiedza z symulacji jest przenoszona do fizycznego robota. Dzięki temu nawet amatorzy, którzy nie mają nieograniczonego budżetu na testy, mogą trenować swoje algorytmy bezpiecznie w wirtualnej rzeczywistości, a potem wdrożyć je do twardej rzeczywistości warsztatu.

Wytrzymałość w praktyce

Mogę zaświadczyć (a śledzę testy wytrzymałościowe regularnie), że robot przeszedł szereg prób – od kontrolowanych upadków, przez intensywne użytkowanie, aż po porównania z systemami z kategorii “topowych bojowników sztucznej inteligencji”. Efekt? Wydajność i odporność na awarie są tu naprawdę na najwyższym poziomie, szczególnie w tej klasie sprzętowej.

Dla porównania, niektóre platformy jak Unitree H1 kosztują około 90 000 dolarów, a “prawdziwi giganci” w rodzaju Boston Dynamics czy Agility Robotics nie oferują publicznie robotów w tej cenie nawet z drugiej ręki! Berkeley Humanoid Lite wyłamuje się z tego schematu cenowego, czego osobiście jestem gorącym zwolennikiem.

Specyfikacja techniczna – wnikliwe spojrzenie pod maskę

Pewnie cię to nie zaskoczy – ale ja zawsze najpierw zaglądam pod maskę danego rozwiązania. To, co znajdziemy w środku Berkeley Humanoid Lite, jest efektem wielu kompromisów, inżynierskiej fantazji oraz dostępności tanich komponentów.

• Stawy napędowe: 10 siłowników wysokomomentowych (model 6512) w kluczowych partiach ruchomych
• 12 lżejszych jednostek 5010: używanych tam, gdzie nie potrzeba dużej siły, ale liczy się masa własna
• Wydrukowane elementy mechaniczne: od stóp po końcówki palców, wszystko z popularnych filamentów (PLA, PETG, czasem ABS dla wzmocnienia)
• Elektronika: kontrolery napędów, podstawowy komputer sterujący, odbiorniki sygnałów oraz czujniki pozycji
• Układ zasilania: standardowe akumulatory modelarskie o pojemności zapewniającej do kilkudziesięciu minut intensywnej pracy
• Oprogramowanie: środowisko otwarte, kompatybilne z popularnymi platformami uczenia maszynowego i symulacjami Isaac

To, co mnie najbardziej cieszy, to praktyczna modularność – każdą z części mogę podmienić, wydrukować ponownie lub udoskonalić na podstawie własnych doświadczeń. Znam wielu hobbystów, którzy już zaczęli projektować własne modyfikacje i dzielić się nimi z resztą społeczności.

Druk i montaż – czy sam zbudujesz robota?

Szczerze mówiąc, to trochę “inżynierskie LEGO” na miarę XXI wieku. Większość elementów wydrukujesz na niewielkiej drukarce 3D, całość zmontujesz z pomocą instrukcji dostępnych w sieci. Potrzeba nieco cierpliwości i narzędzi, jednak jestem przekonany, że z odrobiną wprawy każdy entuzjasta da sobie radę.

• Wszystkie niestandardowe części mieszczą się w objętości 20×20×20 cm – nawet popularna Prusa lub Creality Ender 3 dają radę
• Montaż mechaniki polega głównie na skręcaniu gotowych modułów, nie wymaga to spawania ani obróbki precyzyjnej
• Elektronika wymaga standardowych połączeń – lutowanie, skręcanie, podłączanie do zasilania
• Oprogramowanie wgrywa się jak w Arduino, korzystając z gotowych bibliotek i tutoriali

Ja sam – choć mam już wprawę w majsterkowaniu – doceniam prostotę tej konstrukcji. Zdarzało mi się pracować przy znacznie bardziej skomplikowanych (i dużo droższych) platformach, gdzie sama wymiana uszkodzonego komponentu to była “jazda bez trzymanki”. Tutaj? Podmieniasz część, drukujesz nową, podłączasz – i gotowe.

Montaż krok po kroku – jak to wygląda w praktyce?

1. Drukujesz części mechaniczne według udostępnionych plików STL.
2. Kompletujesz potrzebne siłowniki – ja wybrałbym model sugerowany przez twórców, bo cena/jakość naprawdę mnie przekonuje.
3. Montujesz przekładnie zgodnie z instrukcją – tu warto mieć pod ręką smar do elementów pracujących “na ostro”.
4. Po złożeniu korpusu i kończyn instalujesz elektronikę – najprościej podążać krok po kroku za dokumentacją lub tutorialami społeczności.
5. Kalibracja – to moment, na który zawsze czekam z niecierpliwością: pierwsze włączenie, pierwsze “świadome” ruchy.
6. Testujesz, poprawiasz, uczysz swoje algorytmy manipulacji oraz lokomocji – i… cieszysz się własnym humanoidem zaprogramowanym po swojemu!

Nie musisz mieć dyplomu z inżynierii mechatronicznej, żeby się za to zabrać. Podejrzewam, że wielu z nas – zwłaszcza wyjadaczy Arduino, Raspberry Pi czy drukarek 3D – znajdzie sporo frajdy z budowania własnej wersji humanoida.

Otwarty kod i pełna dokumentacja – duch współpracy z Berkeley

Nie od dziś wiadomo, że społeczność open source potrafi “wyjść na swoje” tam, gdzie komercyjne korporacje nie patrzą dalej niż czubek własnego nosa. Twórcy Berkeley Humanoid Lite doskonale o tym wiedzą, udostępniając:

• Dokumentację montażową (pliki PDF, szczegółowe rysunki, filmy z procesu składania)
• Pliki mechaniczne do druku 3D (STL, STEP, projekt CAD)
• Oprogramowanie sterujące, gotowe do adaptacji, wraz z instrukcjami uruchamiania
• Narzędzia szkoleniowe oraz modele symulacyjne do CUDA/NVIDIA Isaac
• Forum, kanał Discord oraz WeChat, gdzie można pytać, współpracować, dzielić się pomysłami

Z własnego doświadczenia wiem, że dobre wsparcie społeczności to połowa sukcesu – a w tym wypadku dyskusje na forum Discord sprawiają, że czuję się współtwórcą większego projektu, a nie tylko biernym odbiorcą.

Dlaczego open source ma znaczenie?

Przez lata roboty humanoidalne pozostawały drogą zabawką dla bogatych uniwersytetów. Znam laboratoria, gdzie kupno takiego sprzętu oznaczało zaciągnięcie długu na lata. Otwartość kodu, projektów oraz know-how, jaką oferuje Berkeley, to nie tylko kwestia finansowej dostępności – to szansa na wypracowanie własnych rozwiązań przez ludzi z całego świata.

Wyobrażam sobie, jak kolejne pokolenia polskich studentów robotyki mogą uczyć się na “prawdziwym sprzęcie”, bez konieczności podziwiania chińskich robotów wyłącznie na YouTube.

Robotyka humanoidalna na nowym poziomie – przyszłość leży w zasięgu ręki

Można powiedzieć, że Berkeley Humanoid Lite otwiera nowy rozdział w historii robotów humanoidalnych. Jasne, nie jest to PR-owy fajerwerk ani korporacyjna reklama “inteligentnej” technologii rodem z filmów akcji. Zamiast tego mamy realne narzędzie, które pozwala na eksperymenty, naukę i zabawę.

Sam widzę, jak studenci, pasjonaci i inżynierowie-amatorzy wrzucają swoje wersje, pomysły i ulepszenia do globalnej sieci. To, co mnie najbardziej cieszy, to autentyczna demokratyzacja robotyki humanoidalnej, która dotąd była domeną nielicznych. W zasadzie, jeśli masz trochę wolnego czasu, nieco cierpliwości i ochotę na techniczne “dłubanie”, możesz jeszcze w tym roku pochwalić się przed znajomymi własnym androidem!

Porównanie z komercyjnymi konstrukcjami

Muszę wrócić na moment do kwestii kosztów i możliwości. Byłem na kilku pokazach robotów typu Boston Dynamics czy Agility Robotics – i choć robią wrażenie, to ich cena przyprawia o zawrót głowy, bez względu na to, czy jesteś profesorem, czy młodym doktorantem. Nawet “budżetowe” alternatywy, które pojawiły się ostatnio w Azji, rzadko schodzą poniżej kilkudziesięciu tysięcy dolarów.

Berkeley Humanoid Lite bije konkurencję:

• kosztuje ułamek ceny najpopularniejszych robotów humanoidalnych;
• jest praktycznie w całości do zbudowania samodzielnie;
• daje możliwość adaptacji mechanicznej i softwarowej według potrzeb;
• otwiera drzwi do eksperymentów z zaawansowaną sztuczną inteligencją bez inwestycji na poziomie średniej wielkości mieszkania w Warszawie;
• rozwijany jest przez środowisko, a nie zamkniętą korporację liczącą każdy grosz za dostęp do API.

Przegląd najważniejszych zalet Berkeley Humanoid Lite

• Niska cena – robot w zasięgu kieszeni każdego entuzjasty z zacięciem do techniki i druku 3D
• Wysoka wytrzymałość – solidność konstrukcji testowana przez tysiące użytkowników, także w ekstremalnych warunkach
• Łatwość montażu i modyfikacji – “plug & play” dla każdego, a także pełna personalizacja
• Rozwinięte środowisko open source – pomoc, forum, dostępność tutoriali, wsparcie globalnej społeczności
• Możliwość rozwoju i adaptacji – od prostych eksperymentów ze sztuczną inteligencją po wdrażanie własnych algorytmów uczenia maszynowego

Widzę w tym projekcie ogromny potencjał także dla polskiego środowiska robotycznego. Uczelnie techniczne, koła naukowe, zespoły start-upowe – wszyscy mogą budować, testować i modyfikować wersje robota “szytego na miarę”.

Berkeley Humanoid Lite w laboratoriach i na… salonach

Niektórzy uważają, że prawdziwa przyszłość robotyki to maszyny wspierające człowieka w codziennym życiu. Kto wie, czy właśnie taki humanoid nie stanie się punktem wyjścia do domowych asystentów, quasi-przyjaciół czy… pomocników przy naprawach w garażu.

Na własnym przykładzie mogę powiedzieć, że nic tak nie buduje wyobraźni technologicznej jak możliwość “pogadania” z własnym robotem. Nawet jeśli dziś to tylko kilkanaście prostych komend i podstawowy układ rozpoznawania obrazu – kierunek jest jasny. A przy tej dostępności (niskiej cenie i pełnej dokumentacji), wejście do świata robotyki jeszcze nigdy nie było tak proste.

Rozmawiałem już z kilkoma kolegami, którzy przerzucili się z drukowania figurek i modeli kolejek na wydruk własnych androidów. Trend jest wyraźny – polskie domowe warsztaty, piwnice i garaże coraz częściej zamieniają się w miniaturowe laboratoria robotyki!

Edukacja – najcenniejszy aspekt otwartości projektów

Pierwsze kroki w świecie humanoidalnych maszyn to nie tylko nauka elektroniki, programowania czy drukowania 3D. To także intuicyjne zrozumienie, jak wielka jest przepaść pomiędzy czystą teorią a praktycznymi wdrożeniami.

W Polsce mamy wielu utalentowanych uczniów i studentów. Coraz częściej spotykam osoby, które zamiast powielać projekty z sieci, starają się je naprawdę zrozumieć, adaptować i rozwijać. Jestem przekonany, że tanie, samodzielnie składane humanoidy mogą być “kołem zamachowym” niejednej szkolnej olimpiady czy własnego startupu.

Inne projekty z Berkeley – co jeszcze dzieje się za oceanem?

Warto przyjrzeć się, jak szerokie spektrum badań prowadzi ekipa z Berkeley. Berkeley Humanoid Lite to tylko jeden z wielu etapów drogi ku otwartej i dostępnej robotyce.

• Berkeley Humanoid (wersja standardowa) – większy, bardziej zaawansowany model badawczy do testów złożonych algorytmów sztucznej inteligencji;
• Badania zaawansowanej lokomocji – roboty pokonujące nierówności terenu, wspinające się na strome ulice San Francisco, radzące sobie w warunkach outdoorowych;
• Symulacje długodystansowe – testy stabilności i odporności podczas wielokilometrowych marszów po leśnych ścieżkach w Berkeley;
• Współpraca ze środowiskiem międzynarodowym – otwarta platforma badawcza, na której można eksperymentować z własnymi algorytmami sterowania, niezależnie od pochodzenia;

Przyglądając się tym projektom, nie mogę się oprzeć wrażeniu, że świadomie projektowana otwartość rodzi nie tylko lepszą technikę, ale również klimat sprzyjający dzieleniu się i kreatywności.

Oblicze nowej robotyki – społeczność jest siłą napędową

Bez społeczności ani rusz – to stare powiedzenie w świecie open source sprawdza się tu jak ulał. Twórcy z Berkeley nie zamknęli się w czterech ścianach laboratorium, tylko zbudowali wokół swojego robota prawdziwy kolektyw.

Ja sam chętnie zaglądam na Discorda czy forum projektowe, podpatrując, jak inni rozwiązują powszechne problemy: awarie, optymalizację chodu, lepsze algorytmy chwytania czy personalizację “mimikry”. To trochę taki “silny zespół lokalnych drużyn piłkarskich”, gdzie każdy może zostać bohaterem meczu.

• Rozwój sterowania oparty o doświadczenia z Chin, USA, Europy i Azji Południowo-Wschodniej
• Wspólne eksperymenty i wyzwania miesiąca – np. “kto szybciej nauczy humanoida tanecznego kroku?”
• Darmowe konsultacje z inżynierami oraz studentami z innych kontynentów
• Rosnąca baza wiedzy – tutoriale, poprawki softwarowe, patche do użytku eksperckiego

W tym, moim zdaniem, tkwi największa przewaga – razem, nawet przy ograniczonym budżecie, można stworzyć coś, na co “wielkie” firmy wydałyby fortunę.

Zainspiruj się – jak zacząć przygodę z humanoidami?

Nie ma drogi na skróty – trzeba zacząć od projektu, pobrać pliki, kupić lub wydrukować części, połączyć je i… nie zniechęcać się po pierwszych próbach. Ja swoje pierwsze roboty widziałem w akcji głównie na YouTube, a dziś śmigam własnoręcznie przygotowaną konstrukcją (choć może nie tak zgrabnie jak twórcy z UC Berkeley!).

Dobry start to:

• Dołączenie do społeczności Discord lub WeChat (tu pomoc znajdziesz szybciej niż myślisz)
• Pobranie oficjalnej dokumentacji oraz przykładowych konfiguracji
• Zamówienie podstawowych komponentów zgodnie z listą BOM (Bill of Materials)
• Drukowanie kluczowych elementów krok po kroku, z przerwami na kawę i planowanie kolejnych ulepszeń – bo, nie oszukujmy się, “dzień bez poprawki to dzień stracony”
• Kodowanie i testowanie gotowych algorytmów (albo własnych poprawek, jeśli lubisz poszaleć z programowaniem!)

Jeśli szukasz natchnienia – śmiało przeszukaj internet lub zapytaj ludzi na dedykowanych forach. Sam kilka razy dostałem lepszą radę od anonimowego fana z innego kontynentu niż od “eksperta” podczas oficjalnych szkoleń.

Zastosowania humanoida – wiedza w praktyce

Rynek robotyki zmienia się jak w kalejdoskopie, jednak pewne aspekty pozostają niezmienne: dostępność, prostota wdrożenia i możliwość eksperymentowania są warunkiem rozwoju. Tani humanoid, rozwijany przez pasjonatów, może zrewolucjonizować:

• Edukację (koła naukowe, szkoły techniczne, politechniki)
• Eksperymenty AI (testowanie własnych modeli uczenia maszynowego w prawdziwym środowisku)
• Proste zastosowania domowe (asystent domowy do nauki, prezentacji czy nawet lekkich zadań pomocniczych)
• Start-upy robotyczne (próby budowy tanich, customowych platform pod własną aplikację biznesową)
• Hobby i indywidualny rozwój – można zbudować pokazową konstrukcję na konkurs, wystawę lub prezentację naukową

Wyobrażam sobie, ile radości mogą mieć dzieciaki na szkolnych zajęciach, “oswajając się” z robotyką na sprzęcie, który sami mogą zbudować. Wbrew pozorom, nauka programowania na humanoidzie i testowanie teorii, którą zna się tylko z książek, to zupełnie inny wymiar edukacji.

Podsumowanie – czy humanoidy naprawdę są dla każdego?

Po lekturze tej opowieści o Berkeley Humanoid Lite wręcz kipię entuzjazmem – bo widzę, jak niewiele dzieli nas od świata, w którym samodzielnie programowany, własnoręcznie wydrukowany humanoid przestaje być ekstrawagancją, a staje się “po prostu” kolejnym projektem na domowym stole.

Rozpoczynając własną przygodę z robotyką, nie musisz mieć budżetu NASA – wystarczy ci upór, dostęp do drukarki, podstawowa wiedza z programowania i dostęp do sieci (żeby czerpać z doświadczeń innych). To ten moment, kiedy świat wielkich laboratoriów przenika się z kreatywnością amatorów i zamiłowaniem do “kombinowania”.

Mam nadzieję, że udało mi się pokazać ci Berkeley Humanoid Lite nie tylko jako techniczną ciekawostkę, ale przede wszystkim jako szansę na własny, przyszłościowy rozwój – czy to w nauce, czy w pracy, czy dla czystej radości z tworzenia. Zachęcam: zgłoś się na Discorda, pobierz dokumentację, wydrukuj pierwszą nogę lub rękę, a sam zobaczysz, ile satysfakcji daje budowanie własnego humanoida.

I pamiętaj – kto nie próbuje, ten nie rozwiązuje kostki Rubika z własnym robocikiem!

Źródła grafik – materiały prasowe UC Berkeley / robotics.berkeley.edu, Reddit Humanoid Lab Community, archiwum własne.

Źródło: https://lite.berkeley-humanoid.org/?utm_source=superhuman&utm_medium=newsletter&utm_campaign=robotics-special-the-robots-make-it-rain-literally&_bhlid=1e0c8c67100e1073b7ca1992a3ece041ba1c77e1