Cu un plop, un mic robot dreptunghiular negru s-a scufundat sub apă de pe malul râului Allegheny într-o dimineață cu vânt în noiembrie. De pe țărm, Theo Chemel, un inginer robotic de la Aquatonomy – o start-up izvorâtă din cercetările dezvoltate la Universitatea Carnegie Mellon – a condus robotul până la baza unuia dintre pilonii Podului Clemente. Apoi, și-a luat mâinile de pe comenzi.
Sub apă, robotul a scanat podul mișcându-se înainte și înapoi ca un aspirator, folosind diverși senzori și camere pentru a colecta date și pentru a crea un model 3D al grămadanului și al fundației.
Robotul Aquatonomy este proiectat pentru a colecta date de inspecție pentru infrastructura scufundată, cum ar fi baraje, poduri, porturi și nave și instalații hidroenergetice. În prezent, majoritatea datelor sunt colectate de scafandri și vehicule operate de la distanță, sau ROV-uri, operate de piloți care folosesc controlul manual și se bazează pe camerele de la bord. Dar vizibilitatea este adesea slabă sub apă; scafandrii trebuie adesea să caute cu mâinile lor, ceea ce poate crea condiții de muncă periculoase.
„Cu scafandri, este cu adevărat o provocare”, a spus Xiaoyu Kaess, co-fondator și COO al Aquatonomy. „Dacă ne uităm la râu, este frig, este întuneric și există un debit constant. Și există o mulțime de resturi și obstacole în râu.”
Semnalele GPS nu funcționează sub apă, iar sonarul nu funcționează bine în mediile aglomerate din jurul unor nave și ecluze și baraje. Robotul lui Aquatonomy folosește mai mulți senzori care pot vedea prin turbiditate și pot localiza unde se află vehiculul și apoi, în același timp, construiește o hartă 3D care este „precizată la milimetru”.
Aquatonomy a efectuat inspecții la nave mari ale Marinei și la ecluze și baraje. Cel mai mare finanțator al său este Corpul Inginerilor Armatei SUA. Și este una dintr-un număr tot mai mare de companii din Pittsburgh care creează roboți care înoată, zboară și se cațără pentru a prelua sarcini complexe și adesea periculoase de întreținere a infrastructurii.
Pittsburgh a fost mult timp un hub pentru robotică. Dezvoltarea roboților pentru medii nestructurate din afara unei fabrici, de la fermă până la Lună – cunoscută sub numele de robotică de câmp – a apărut din Carnegie Mellon. În timp ce cercetarea și micile companii spin-off au fost o constantă, a face companiile să rămână și să se dezvolte la nivel local a fost o provocare. Dar cu aproximativ 130 de companii locale de robotică și finanțarea federală a apărării pentru roboții autonomi care se aprind, curentul ar putea crește.
Apariția roboților în roaming
Când un robot a căzut într-un nămol radioactiv din subsolul unui reactor nuclear topit de la Three Mile Island în 1983, robotica a plecat din laborator și a intrat în lumea muncii. O echipă de la Carnegie Mellon condusă de Red Whittaker a construit roboți pentru a pătrunde în subsolul contaminat cu camerele sale care trimiteau înapoi vederea din interior. Ulterior, roboții cu alte instrumente atașate au luat mostre și au ajutat la curățare.
„Asta a schimbat cu adevărat credința”, a spus Whittaker. „A fost un salt al tehnologiei. A schimbat credința în ceea ce era posibil și a declanșat o nouă industrie.”
În același an, Whittaker a dezvoltat Terregator, una dintre primele mașini de exterior cu conducere autonomă. De atunci, el a creat roboți pentru a cartografi interiorul conductelor și al minelor abandonate, să intre în vulcani și să se aventureze în spațiu. Whittaker a desființat, de asemenea, diverse companii, cum ar fi RedZone Robotics (pentru inspecții fără echipaj de conducte și canalizare) și Astrobotic Technologies (pentru a obține rovere autonome pe Lună).
„Nu aveam nimic împotriva chirurgiei robotizate sau a jucăriilor robotizate, dar – dacă te uiți cu adevărat la (produsul național brut) agriculturii, mineritului, construcțiilor, energiei, apărării, spațiului, autovehiculelor – acestea au fost și acestea sunt semnificative”, a spus Whittaker. „Desigur, nu avea niciun sens că tehnologia ar putea face față provocării sau că orice ar putea ajunge pe piață. Totul a fost viziune.”
Cercetarea timpurie în domeniul roboticii a fost limitată de tehnologia disponibilă. „A fost foarte dificil să obții o imagine a camerei și să o introduci într-un computer și să faci ceva cu ea”, a spus David Wettergreen, profesor de cercetare la Institutul de Robotică de la Carnegie Mellon. Dar după ce tehnologia a avansat – tehnologia camerelor s-a îmbunătățit și computerele s-au mai mici – a devenit posibil să se creeze genul de demonstrații mari care pot duce la utilizare comercială.
Creșterea industriei roboticii din Pittsburgh a fost determinată, parțial, de înființarea Centrului Național de Inginerie Robotică din Lawrenceville în 1994. Crearea Centrului a dus robotica de la cercetare la demonstrarea conceptului, la dezvoltare și testare la acordare de licență și comercializare.
„În acel moment, marile corporații nu aveau de lucru în robotică, dar au recunoscut că era un lucru pe viitor”, a spus Wettergreen. „Aceasta a dus la apariția companiilor mici în acea zonă și apoi nu doar marile corporații, ci și (industrii) precum industria auto-conducerii s-au mutat în acea zonă.”
Finanțarea federală a alimentat creșterea roboticii, în special Inițiativa Națională de Robotică finanțată de Fundația Națională pentru Știință și granturile de cercetare pentru inovarea în afaceri mici pentru companiile înființate.
Creștere locală
Robotica din Pittsburgh a fost modelată de cercetările efectuate de universitățile sale, dar până în ultimul deceniu, nu a avut dezvoltarea sectorului privat, potrivit Chris Briem, economist regional la Centrul pentru Cercetare Socială și Urbană a Universității din Pittsburgh. Acum asta s-a schimbat.
„Aceste industrii vor evolua în lucruri mai mari?” spuse Briem. „Cu siguranță vedem mai multă comercializare în sectorul privat decât am văzut de mulți ani.”
Gecko Robotics este una dintre companiile care a pus cercetarea în robotică și inteligență artificială să lucreze în Pittsburgh. Startup-ul proiectează și construiește roboți care se pot târa de-a lungul pereților tuburilor cazanului unei centrale electrice și pot face măsurători pentru inspecții. Au, de asemenea, roboți care înoată sub apă și cei care plutesc ca o dronă pentru a inspecta spațiile greu accesibile ale instalațiilor electrice.
Gecko are acum aproximativ 300 de angajați și un sediu în Pittsburgh. Ei au ales Pittsburgh în mare parte datorită „experienței în industrie” profunde și a accesului la o conductă de talent în robotică care curge de la Carnegie Mellon. Dar există „câteva vânturi în contra” în largul celor trei râuri, potrivit lui Demmer. Gecko nu a primit niciun capital de la investitorii din Pittsburgh.
„Cred că în multe feluri există o ambiție nelegată pe care o vezi în orașele de coastă, pe care uneori nu o vezi în Pittsburgh”, a spus Demmer. „Industria de risc (din Pittsburgh) nu este robustă – căutând pariuri conservatoare care sunt ușor de subscris, care sunt poate pariurile mici versus luarea de pariuri mari. Tocmai am avut coasta să facă asta mult mai bine.”
Silicon Valley este exemplul clasic de cluster de inovare – ideea că, dacă o grămadă de oameni lucrează la probleme similare în apropiere, cunoștințele lor se răspândesc, fondurile de bani și industria, sau un set de industrii conexe, devin mai mari și mai rapid decât dacă ar fi răspândite.
Pittsburgh este unul dintre cele mai importante grupuri de software, învățare automată și inteligență artificială din țară, dacă nu din lume, potrivit lui Ben Armstrong, director executiv la Centrul de performanță industrială al Institutului de Tehnologie din Massachusetts.
„Experiența care este prezentă în Pittsburgh oferă regiunii flexibilitatea de a excela în tot felul de domenii”, a spus Armstrong.
Dar tipul de ecosistem de capital de risc din San Francisco sau Boston „nu există aici”, potrivit Audrey Russo, președinte și CEO la Pittsburgh Technology Council. „Există foarte puțini investitori care sunt dispuși să arunce bani într-o idee care nu a fost încă testată cu adevărat. Avem o problemă pentru că nu avem o comunitate puternică de investitori de îngeri și nu avem o comunitate prolifică de investitori.”
Russo consideră că contractele guvernamentale federale, în special prin intermediul Departamentului de Apărare al SUA, sunt cheie pentru a ajuta companiile tinere să dezvolte cazurile de utilizare ale tehnologiei lor, să obțină feedback și să atragă investitori din întreaga lume. Atât Gecko, cât și Aquatonomy și-au asigurat contracte de apărare pentru a-și dezvolta companiile. Și în Hazelwood, Institutul ARM este o organizație nonprofit care colaborează cu companii pentru a le ajuta să adopte tehnologii precum robotica pentru a-și îmbunătăți procesele de producție și este finanțat. de către Departamentul Apărării.
Asimilare fără grabă
O provocare pentru construirea unui cluster industrial condus de robotică este că nu a existat o creștere prea mare a cererii de roboți industriali tradiționali din 2015, iar companiile au întârziat să-i folosească în SUA și Europa, potrivit unui studiu. raport al Federației Internaționale de Robotică.
Există între 26.000 și 40.000 de roboți industriali noi instalați în SUA în fiecare an începând cu 2014, potrivit datelor Federația Internațională de Robotică. Robotica de teren reprezintă doar o mică parte a pieței globale. Tipurile dominante de roboți industriali sunt utilizați în producție, transport și logistică. Dar doar aproximativ 8,3% dintre companiile de producție din SUA au roboți Centrul Național de Statistică a Științei și Ingineriei Studiul Anual al Afacerilor.
O altă barieră – punerea unui robot pe câmp sau pe podeaua fabricii este costisitoare. Într-o McKinsey Global Industrial Robotics Survey din 2022companiile au citat costul ridicat al hardware-ului în raport cu beneficiile ca fiind unul dintre barierele cheie în calea utilizării automatizării și roboților.
„În Statele Unite, multe companii, când se gândesc să cumpere un robot, fac un calcul”, a spus Armstrong. „‘Acest robot se poate plăti singur în următorii doi-trei ani? Și dacă poate, s-ar putea să-l cumpăr. Dar dacă nu poate, voi rezista.'”
China este o altă poveste. În aceeași perioadă, creșterea în acea țară a crescut atât în roboții industriali tradiționali, cât și în noile tipuri de roboți, cum ar fi cei care pot zăpadă senină sau altele care pot vaccineaza pestii. Mai mult de jumătate dintre roboții industriali noi din lume instalați anul trecut au fost puși să lucreze în China, potrivit raportului IFR.
O prioritate guvernamentală de a conduce mai multe tehnologii de automatizare și robotizare în fabricile din China și o atitudine diferită față de risc, potrivit Armstrong.
„Ceea ce am auzit de la oameni care vând echipamente noi de tehnologie în China, este că aceste companii nu se gândesc deloc la calculul randamentului investiției”, a spus Armstrong. „Ei doar cumpără cele mai noi echipamente pentru că cred că va fi un avantaj să aibă cele mai noi echipamente și tehnologie și să știe cum să le folosească.”
Coada lungă a circumstanțelor neobișnuite
Dar, în lumea cercetării, roboții au devenit foarte buni la multe sarcini de cele mai multe ori, potrivit Wettergreen. Acum, accentul se pune pe a face aceste sisteme mai autonome, cu mai puține greșeli în circumstanțe neobișnuite – gândiți-vă la mașinile care se conduc singure.
„De cele mai multe ori ei fac o treabă foarte bună la volan”, a spus Wettergreen. „Acum lucrăm la acea coadă lungă de circumstanțe sau situații neobișnuite pentru care robotul nu este pregătit.”
Înapoi pe râu, robotul lui Aquatonomy a ajuns la țărm cu o scanare 3D a grămezii podului – un alt test în vânt, curent și apă tulbure complet. „Podul merge destul de bine astăzi”, a spus Chemel. „Fără probleme.”
Aquatonomy are șapte angajați. Majoritatea au rădăcini la Carnegie Mellon, în special la Institutul de Robotică. Universitatea, râurile și o rețea vastă de infrastructură învechită pentru a-și pilota tehnologia i-au ținut legați în oraș.
„Pittsburgh are un ecosistem grozav”, a spus Kaess. „Este unul dintre locurile în care au loc cele mai multe invenții de ultimă oră. Are rețeaua, talentul, ecosistemul antreprenorial aici, toate în același loc.”
