Автор: Алексей Лавренюк. Блог компании Яндекс. Встречайте! Мы выпустили на улицу роботов третьего поколения — модель R3 уже можно встретить в Москве, Иннополисе и США. До конца года мы планируем произвести больше сотни таких роботов, и в дальнейшем будем расширять флот за счёт них.

Меня зовут Алексей, я работаю в Yandex Self-Driving Group: несу ответственность за разработку железа трёх (с половиной) поколений роботов Яндекса. В этой статье я не только коротко расскажу про новое поколение, но и поделюсь историей создания роботов-курьеров. Вы сможете взглянуть их глазами на велосипедиста, узнаете, как собрать прототип из фанеры и трёх гироскутеров, а также почему мы выбрали менее дальнобойные лидары. Всё это я дополню роликами и фотографиями разных этапов разработки. Поехали!

Чем третье поколение отличается от первого

Первого робота мы показали миру 7 ноября 2019 года. С тех пор мы доставляли заказы и в снег, и в дождь, и в бурю, и под солнцем Дубая, и по широким тротуарам Огайо, и по узким, иногда ремонтируемым, улицам Москвы. Итого на данный момент мы разработали, изготовили и обкатали три с половиной поколения роботов: R1, R1.5, R2 и R3. Весь накопленный опыт создания и эксплуатации первых поколений мы использовали в третьем. Сейчас поясню, чем роботы R3 отличаются от предыдущих.

Робот стал больше и вместительнее. Теперь мы можем перевозить до 20 кг полезного груза в отсеке объёмом 60 л — это шесть пицц диаметром 40 см и три двухлитровые бутылки Кока-Колы. В роботов второго поколения помещалось только пять пицц, а первое поколение возило только пиццу диаметром 35 см.

R3 едет на вечеринку

Начиная со второго поколения, крышка робота открывается и закрывается автоматически: для этого достаточно нажать кнопку в приложении. Робот третьего поколения научился обнаруживать попытки пользователя закрыть крышку рукой и помогать ему в этом. Грузовой отсек запирается на замок и открывается только из приложения и только для получателя заказа.

Конструкцию робота мы разработали сами, а производство деталей и сборку доверили российским подрядчикам. Стандартные компоненты — чипы, элементную базу, разъёмы, жёсткие диски, процессоры, — конечно, покупаем. Радары и колёса тоже покупные, как и лидары — но именно их мы вскоре поменяем на свои. В первом поколении роботов доля покупных компонентов была больше: мы стремились переиспользовать всё что только можно, чтобы ускорить появление прототипа. Во втором мы разработали и обкатали часть модулей, в третьем случилась еще одна большая итерация разработки электроники.

Роботы первого поколения работали 3,5 часа без подзарядки. Потом мы проапгрейдили первое поколение, установив процессоры ARM (читайте про это ниже), и время работы увеличилось до 7 часов. R2 за счёт оптимизации электроники работали 10 часов. А третье может ездить 8 часов, зато батарейку можно заменить за несколько секунд — робот сразу же поедет доставлять дальше. Чтобы обеспечить горячую замену, мы оборудовали робота резервной несъёмной батареей небольшой ёмкости. Оба аккумулятора по нашему ТЗ собирает российская компания из покупных ячеек. Корпус — наш.

Вот как происходит замена:

У роботов первого поколения была жёсткая подвеска без амортизаторов, с балансирами на передних двух осях. Теперь все оси — на независимых рессорах, а балансиры переехали назад: опыт и эксперименты показали, что так робот едет лучше. «Мягкую» подвеску мы испытали ещё на R2 — и с этим продакшен-опытом за плечами спроектировали подвеску R3. В разделе про разработку я ещё вернусь к тому, как мы тестировали новую подвеску.

Роботам третьего поколения мы поставили лидар, у которого 64 луча (в R1 было 16) и большой угол зрения по вертикали. Чтобы лучше задействовать большое поле зрения, мы перенесли лидар в переднюю часть робота. А чтобы раньше замечать машины, когда робот пересекает пешеходные переходы, в рамках апгрейда R1 мы расположили ещё два радара по бокам. Радары позволяют детектировать движущиеся объекты и быстро оценивать скорость их приближения. Ещё мы поставили дополнительные камеры со всех сторон (у первого поколения была только одна камера). А на R3 заменили объективы на фишай для увеличения поля зрения и охвата в 360 градусов.

Начиная со второго поколения мы используем ультразвуковые сенсоры собственной разработки. У первого были обычные парктроники. С наших сенсоров мы можем снять больше данных, полезных для езды в разных условиях, — с покупными сенсорами это было невозможно. В R3 мы увеличили их количество и оптимизировали конструкцию сенсоров.

Теперь ориентироваться в окружающем мире роботам помогает два радара, один лидар, пять камер, акселерометр и GNSS. Функциональную безопасность обеспечивают девять ультразвуковых сенсоров.

Вот как выглядит лидарное облако с нашего робота:

Масса пустого робота — 70 кг, максимальная скорость — 8 км/ч. У робота шесть ведущих мотор-колёс. Передняя ось на независимой рессорной подвеске, а задние две — на рессорно-балансирной (как у КАМАЗа, например). Минимальный дорожный просвет при полной загрузке — 100 мм.

Мы не сразу пришли к такой конструкции робота. Первые два поколения позволили собрать информацию при езде в боевых условиях и уточнить требования к платформе. Каждое следующее поколение проектировалось с учётом опыта, полученного при эксплуатации предыдущих. Ниже я расскажу, как это было.

Три поколения роботов-курьеров, слева направо: R1, R2, R3

R1: как всё начиналось