Ascento (робот)

Ascento — это двуногий колёсный робот, разработанный Швейцарской высшей технической школой Цюриха (ETH Zurich). Представляет собой компактное автономное устройство, способное передвигаться как на колёсах, так и на двух ногах, что обеспечивает высокую манёвренность, устойчивость и способность преодолевать препятствия. Ascento относится к классу сервисных и исследовательских роботов, предназначенных для задач патрулирования, инспекции и логистики в городских и промышленных условиях.

История создания

Разработка Ascento началась в 2018 году в рамках исследовательской группы Robotic Systems Lab (RSL) при ETH Zurich под руководством профессора Марко Хуттера. Первоначальная версия, Ascento 1, была представлена в 2019 году как экспериментальная платформа для изучения динамики движения на колёсах и ногах. Основной целью было создание робота, который сочетал бы скорость колёсного транспорта с возможностью преодоления лестниц, бордюров и неровных поверхностей, характерных для двуногих машин.

В 2020 году была выпущена вторая версия — Ascento 2, которая получила улучшенную конструкцию, более мощные двигатели и систему стабилизации. В 2021 году ETH Zurich объявила о коммерциализации технологии: была основана компания Ascento Robotics AG, которая начала выпуск серийных моделей для промышленного применения. К 2023 году Ascento 2 стал использоваться в ряде европейских компаний для задач охраны и инспекции.

Конструкция и устройство

Механическая платформа

Ascento имеет высоту около 70 см и массу примерно 10–12 кг (в зависимости от модификации). Корпус выполнен из алюминиевого сплава и пластика, что обеспечивает лёгкость и прочность. Робот оснащён двумя ногами, каждая из которых заканчивается колесом. Ноги имеют по два сустава (бедро и колено), что позволяет изменять угол наклона корпуса и амортизировать удары при движении. Колёса диаметром около 15 см приводятся в движение электродвигателями, встроенными непосредственно в ступицы.

Система управления и сенсоры

Ascento оснащён бортовым компьютером на базе процессора Intel NUC или аналогичного, работающим под управлением операционной системы реального времени (обычно ROS — Robot Operating System). Для навигации и восприятия окружающей среды используются:

• Камеры глубины (например, Intel RealSense) для построения 3D-карты местности.
• Лазерный дальномер (LiDAR) для обнаружения препятствий и построения карты в режиме реального времени.
• Инерциальный измерительный блок (IMU) для определения ориентации и ускорений.
• Энкодеры на суставах и колёсах для обратной связи по положению и скорости.

Система стабилизации

Ключевая особенность Ascento — алгоритм динамического балансирования, реализованный с помощью модели прогнозирующего управления (MPC). Робот постоянно корректирует угол наклона корпуса и положение ног, чтобы сохранять равновесие при движении, поворотах и преодолении препятствий. В отличие от классических двуногих роботов (например, Atlas от Boston Dynamics), Ascento не использует стопы — его колёса обеспечивают непрерывное движение, а ноги служат для амортизации и изменения высоты.

Функциональные возможности

Передвижение

Ascento способен развивать скорость до 4–5 м/с (около 15–18 км/ч) на ровной поверхности. Он может:

• Двигаться вперёд, назад, поворачивать на месте (за счёт разницы скоростей колёс).
• Преодолевать бордюры высотой до 15–20 см, поднимаясь на них за счёт изменения угла наклона ног.
• Взбираться по лестницам с углом наклона до 30–40 градусов, используя поочерёдное поднятие ног.
• Проезжать по неровным поверхностям (гравий, трава, лёгкое бездорожье) благодаря амортизации.

Автономность

Ascento оснащён аккумуляторной батареей ёмкостью около 200–300 Вт·ч, что обеспечивает до 1–2 часов непрерывной работы в зависимости от нагрузки. Робот может автономно следовать по заданному маршруту, объезжать препятствия, возвращаться на зарядную станцию. Для навигации используется технология SLAM (одновременная локализация и построение карты).

Взаимодействие с оператором

Ascento может управляться дистанционно через пульт или мобильное приложение, а также работать в полностью автономном режиме. Оператор может задавать точки назначения, получать видео с камер и телеметрию. Робот поддерживает передачу данных по Wi-Fi или 4G/5G.

Применение

Охрана и патрулирование

Ascento используется для автоматического патрулирования периметров промышленных объектов, складов, логистических центров. Он может обнаруживать вторжения, утечки, неисправности оборудования с помощью тепловизоров и газоанализаторов (опционально). В 2023 году компания Ascento Robotics AG заключила контракты с несколькими европейскими охранными фирмами.

Инспекция инфраструктуры

Робот применяется для осмотра трубопроводов, линий электропередач, мостов и других объектов, где требуется преодоление лестниц и неровных поверхностей. Благодаря компактным размерам он может проходить в узкие проёмы и подниматься по этажам.

Логистика и доставка

В экспериментальных проектах Ascento используется для доставки небольших грузов (до 1–2 кг) в пределах одного здания или кампуса. Он способен самостоятельно перемещаться между этажами, используя лестницы, что делает его альтернативой колёсным роботам-курьерам.

Сравнение с аналогами

Ascento занимает нишу между классическими двуногими роботами (например, Atlas, который стоит миллионы долларов и требует сложного обслуживания) и простыми колёсными платформами (например, роботы-пылесосы). Его ключевые преимущества — относительно низкая стоимость (ориентировочно 20–30 тысяч долларов за серийную модель), высокая скорость и способность преодолевать лестницы. Недостатки — ограниченная грузоподъёмность и время автономной работы.

Критика и ограничения

Некоторые эксперты отмечают, что Ascento не подходит для работы в сложных условиях (сильный дождь, снег, глубокие лужи) из-за незащищённости электроники. Также робот не может преодолевать препятствия высотой более 25 см, что ограничивает его применение на стройплощадках или в лесистой местности. Кроме того, алгоритмы стабилизации требуют калибровки под конкретную поверхность, что может быть проблематично при частой смене окружения.

Перспективы развития

Компания Ascento Robotics AG продолжает совершенствовать робота: ведутся работы по увеличению времени автономной работы, улучшению защиты от влаги и пыли (стандарт IP55), а также интеграции искусственного интеллекта для распознавания объектов и ситуаций. В 2024 году анонсирована модель Ascento 3, которая получит более мощные двигатели и возможность нести полезную нагрузку до 5 кг.

Интересные факты

• Ascento был удостоен награды «Лучший инновационный продукт» на выставке Robot World 2022 в Цюрихе.
• Робот использовался в съёмках документального фильма о робототехнике, где он продемонстрировал способность подниматься по лестнице с грузом.
• Алгоритмы управления Ascento опубликованы в открытом доступе в виде научных статей, что позволяет другим исследователям воспроизводить и модифицировать систему.

Источники

• Hutter, M., et al. «Ascento: A Two-Wheeled Jumping Robot.» IEEE Robotics and Automation Letters, 2019.
• Ascento Robotics AG. «Product Specifications and Technical Documentation.» 2023.
• ETH Zurich, Robotic Systems Lab. «Ascento 2: Design and Control.» 2021.
• «Ascento: The Robot That Can Climb Stairs on Wheels.» IEEE Spectrum, 2020.
• «Ascento Robotics AG Secures Funding for Industrial Patrol Robots.» Robotics Business Review, 2023.