Полную версию статьи читайте в 62-м номере журнала CNews.
Когда появились роботы и что такое «робот»? - вот два вопроса, крайне важные для темы этой статьи, на которые нет однозначного ответа. Очевидно, однако, что вопросы эти взаимосвязаны: определившись со значением слова «робот», мы выясним когда появился первый из них.
В десяти различных словарях и энциклопедиях, изученных нами, мы нашли… десять определений слова «робот». Что же: считать днём их появления десять различных дат?
Наверное, самые известные роботы
Поэтому мы поступили проще: в рамках этого материала мы будем считать, что роботы появились в 1920 году – именно в это время чешский писатель Карел Чапек придумал этот термин и использовал его в своей книге «Россумские Универсальные Роботы». И хоть произведение не вошло в золотой фонд мировой научной фантастики, его влияние на культуру и науку бесспорно.
Робот, запомнившийся всем
В период с 1920 по 2012 наука и техника прошли большой путь. И то, что казалось фантастическим вначале, сейчас кажется как минимум обыденным, а то – и устаревшим. Именно прогресс не даёт нам возможность однозначно и точно сформулировать значения термина робот. Поскольку классическое определение: «автоматическое устройство, предназначенное для выполнения производственных или иных операций, обычно осуществляемых живым существом» - слишком всеохватно. Согласно ему, роботами стоит признать автомобиль (автомат, заменяющий гужевой транспорт), лифт (аппарат, заменяющий усилия человека по подъёму на верхние этажи), пылесос (любой), стиральную машину…
Робот, заставивший плакать миллионы
Конечно, в 2012 году мало кто считает лифт роботом. Поэтому в данной статьи роботами мы будем считать компьютеризированные устройства, осуществляющие физические манипуляции с объектами или производящие какие-либо действия автономно, под управлением программ-алгоритмов или дистанционно – через опосредованное управление человеком.
Центры роботехники
В настоящее время разработкой и созданием роботов занимаются компании многих развитых стран, государственные и частные исследовательские институты, лаборатории корпораций.
Место, где лучше всех знают о роботах
Наибольшей известностью однако пользуются японские учёные и инженеры – в том числе работающие в компаниях Honda, Mitsubishi, Sony, немецкий концерн KUKA, американские компании iRobot и Boston Dynamics, а также Массачусетский технологический университет (MIT). Наконец, всем, интересующимся роботами стоит запомнить аббревиатуру DARPA. За ней скрывается Агентство передовых оборонных исследовательских проектов при Министерстве обороны США. Именно агентство DARPA организует и финансирует различные конкурсные программы по созданию роботов с определённым перечнем характеристик, благодаря которым роботехника в последние годы развивается особенно бурно.
Колёса прогресса
Упоминая DARPA, стоит напомнить о наиболее известной программе агентства – турнире роботов-автомобилей 2004-2005, 2007 годов. Участие в нём принимали команды из программистов и инженеров различных университетов США, представляющие на беспристрастный суд трассы свои болиды с автопилотом. В настоящее время программа заменена новой, отбирающей на конкурсной основе идеи человекоподобных роботов.
Пробег роботов Google - почти полмиллиона километров
Что касается роботов-автомобилей, то наиболее известные на сегодня образцы относятся вовсе не к военной, а к самой что ни на есть гражданской сфере. Первый из них – автомобиль с автопилотом производства компании Google. Проект находится на стадии активного тестирования: в июле 2012 года Google объявила о достижении порога в 300 тысяч миль (483 тысячи километров), которые наездили машины, оснащённые компьютерным управлением. Всего в рамках проекта было создано более дюжины автомобилей-роботов. Недавно к этому парку присоединилась модель Lexus RX450h. Разработчики в Google с удовлетворением отмечают, что за все 300 тысяч миль не случилось ни одного серьёзного инцидента за исключением прошлогоднего, вина в котором полностью лежит на человеческом факторе. В данный момент самоуправляемые автомобили проверяются на заснеженных трассах и трассах с обилием дорожной и строительной разметки.
В шахматы роботы человека уже обыграли, теперь на очереди - "Формула-1"
Ещё один удачный пример робота-автомобиля общего назначения создают в лаборатории Dynamic Design Lab при Стэндфордском университете и сотрудничающая с ними лаборатория Volkswagen Electronics Research Lab. В августе 2012 года разработчики провели успешные испытания оснащённого автопилотом автомобиля марки Audi TTS. Тестирование проходило на калифорнийской трассе Thunderhill Raceway и заключалось в прохождении её болидом на время. Сотрудники Dynamic Design Lab с гордостью сообщают, что управляемая компьютерной программой и автопилотом машина проехала трассу за 2,5 минуты, развивая скорость до 193,5 километров в час. Анализ пути прохождения трассы показал, что автопилот Audi TTS действует на уровне лучших профессиональных гонщиков.
Зов природы
Впрочем, создание роботов-автомобилей – далеко не главная задача современной роботехники. А что же главное? Анализируя длинный список проектов, представленных сейчас различными лабораториями, компаниями и институтами, мы выделили одну действительно крупную тему, помогающую конструкторам роботов определиться с сутью стоящих перед ними проблем и с поиском решений. Эту тему можно условно обозначить словами «ближе к природе»: именно в строении живых существ инженеры-роботехники чаще всего видят примеры для подражания.
Главное - хвост. И не важно, что он растёт из спины
К примеру, учёные и инженеры из Калифорнийского университета в Беркли совместно с коллегами из Университета Пенсильвании работают над созданием устойчивого к падениям робота, используя для этого анатомию различных хвостатых существ. Первым их опытом стал Tailbot – миниатюрный колёсный робот весом 177 грамм, оснащённый хвостом. Благодаря этому хвосту и алгоритму управления, основанному на движениях хвоста у ящериц, Tailbot мог падать точно на колёса при прыжке в пропасть. Теперь учёные Калифорнии и Пенсильвании создали нового робота – шестиногого X-RHex Lite весом 8,1 килограмма. Он так же оснащён массивным хвостом, который помогает ему выровнять положение корпуса при падении.
Лёгкий и ажурный как комар, хоть и не похож на комара
К миру насекомых обратили свой взор инженеры лаборатории роботехники при Федеральной политехнической школе Лозанны (Швейцария). Они создали летающего дроида, способного вставать после падений, отскакивать от препятствий и выбираться из ловушек. Секрет дроида в том, что его двигатели находятся внутри ажурной конструкции из гибкого углеродистого волокна. Помимо защиты, этот уникальный корпус также позволяет восстанавливать роботу вертикальное положение после падения, вытягивая гибкие "ножки" во все стороны. Разработчики прямо говорят, что устройство робота подсказала им сама природа в лице насекомых, которые тоже легко переносят столкновения в полёте и падения.
Шаробот или крабобот?
Похожим на фантастическое насекомое, а точнее – паука сделал своего робота конструктор Кяре Хальворсен. Правда схожесть тут чисто внешняя, поскольку устройству MorpHex – так назвал своё детище Хальворсен – позавидует любое земное создание. MorpHex представляет собой шар, состоящий из 12 сегментов (по 6 на полусферу). Шар может трансформироваться в шестиподного ходящего дроида, перекатываться в любом направлении, принимать устойчивое положение на точках опоры. В настоящее время конструкция MorpHex не вполне симметрична из-за этого пока возникают сложности с некоторыми видами передвижений. Однако в будущем конструктор намерен исправить этот недостаток.
Робот-анаконда пока гораздо добрее живого аналога
Движения змеи показались универсальными для инженеров лаборатории биороботехники из Университета Карнеги-Меллон (Пенсильвания, США). На данном этапе проекта «робот-змея» ими уже построено десяток экземпляров роботов, которые могут ползать прямо и боком, плавать, карабкаться по столбам, трубам и вертикальным желобам, втискиваться в узкое пространство и выползать из траншей, заполненных грязью.
Сетчатая конструкция - хорошая основа для неуязвимости
Вспоминая о программах агентства DARPA, можно упомянуть о серии проектов по созданию биоподобных роботов, которых конструирует компания Boston Dynamics из Бостона, штат Массачусетс. Среди нескольких творений её инженеров недавно особо засветился робот с говорящим именем Cheetah (гепард – англ.), ставший чемпионом по бегу среди себе подобных. Оптимизация движений четырёх конечностей Cheetah позволила роботу преодолеть планку в 29 километров в час. Отметим, что предыдущий рекорд скорости среди ходячих роботов был установлен в 1989 году и составлял 21 километр в час.
На золото Олимпиады робот-пловец пока претендовать не может...
Конечно, человек, человеческое тело и возможности человека тоже нередко становятся основой для конструкции робота. К примеру, исследователи из Токийского технологического института Чунг Чангхунь и Мотому Накасима с сконструировали плавающего человекоподобного робота Swumanoid. Интересно, что прототипом робота послужил реально существующий человек, тело которого было биометрически измерено, уменьшено в масштабах в 2 раза, разложено на составные части-детали и воссоздано с помощью 3D-принтера. В полученную заготовку разработчики установили 20 водонепроницаемых моторов и запрограммировали их на максимально похожие на человеческие плавательные движения.
По-человечески
Нужно, однако, сказать, что создавая роботов на замену человеку, разработчики далеко не всегда сохраняют своим детищам человекоподобную форму. Более того, многие современные роботы, заменяющие человека в быту и на производстве мало чем напоминают какое-либо живое существо.
Незаменимых пальцев у нас нет!
К примеру, лаборатория Sandia National Labs (подразделение компании Lockheed Martin Corporation), создавая в рамках программы DARPA «Robot ARM» робота-манипулятора, руководствовалась не анатомическим, а модульным принципом. В результате, как говорят сами разработчики манипулятора, им удалось добиться сразу четыре цели: модульной универсальности робота, его низкой цены, гибкости сочленений и надёжности. Модульный робот-рука производства Sandia National Labs стоит для конечного потребителя 10 тысяч долларов – что примерно в 10 раз ниже, чем современные коммерческие аналоги.
Если рычажки кондиционера туговаты, RUTH об этом обязательно узнает
Не похожа на водителя или привередливого пассажира и роботизированная система контроля RUTH (Robotized Unit for Tactility and Haptics), которая была создана в Европейском исследовательском центре компании Ford. В её компетенцию входит проверка новых автомобилей на предмет оценки качества материалов салона с точки зрения температуры, жесткости и рельефности, а также проверка удобства функционирования элементов управления с точки зрения человека. Несомненный плюс RUTH как робота – это объективный (основанный на цифрах) метод сбора информации. Этот плюс высоко оценили и на американских заводах компании Ford, которые в этом году стали оснащаться системой.
Отличить бумагу от железа - не так сложно. А вот искусственную кожу от настоящей...
Ещё большие перспективы для роботов, подобных RUTH, откроются после завершения работ учёными из инженерной школы Viterbi при Университете Южной Калифорнии, которые создали автоматическую систему, способную имитировать осязание кончиков пальцев человека. Робот представляет собой механическую руку с анатомически похожими на человеческие пальцами. Пальцы покрыты специальным материалом-сенсором, который при проходе по поверхности, позволяет получить тактильную информацию. Как утверждают разработчики, в данным момент их изобретение способно распознавать 117 материалов с точностью в 95 процентов.
Робогейша ценой в 10000 долларов - пока не лучшее вложение капитала
С имитацией осязания наверняка неплохо и у робота Roxxxy – первой в мире робо-гейши. Roxxxy создана компанией True Companion. Программа, вложенная в голову Roxxy, с помощью сенсоров, расположенных в «стратегически-нужных» точках её тела позволяет роботу вполне адекватно реагировать на ласки. В настоящее время в True Companion идёт активная работа по улучшению как внешнего вида робо-гейши, так и по расширению её функциональности. Впрочем, коммерческие образцы Roxxxy присутствуют на рынке с 2011 года по цене в 10 тысяч долларов.
Аккуратность - врождённая черта роботов
В отличие от Roxxxy, робот-уборщик, над созданием которого работают сотрудники лаборатории роботехники профессора Ашутоша Саксены из Корнелльского университета, не нуждается в смазливой внешности. Гораздо важнее для него интеллект, позволяющий роботу расставлять вещи в жилой комнате. Робот-уборщик обучается с помощью наращиваемой базы предметов и связей. Благодаря ей он, в частности, «понимает», что стаканы ставятся дном вниз, что хрупкие предметы не ставят на шаткие поверхности, что мышка лежит справа от клавиатуры, а клавиатура – перед монитором и так далее… В настоящее время участники проекта пытаются наделить робота механизмами «прогнозирования», позволяющими расставлять вещи с учётом присутствия в комнате людей и с учётом их типичной жизнедеятельности.
Работа с реактивами - любимое занятие для Mahoro
Наконец, неоценимую помощь людям сможет оказывать робот-лаборант, созданный компаниями AIST и Yaskawa. Этот робот, носящий имя Mahoro, уже поставлен в лаборатории нескольких университетов, где автономно выполняет манипуляции с различными опасными для человека химическими веществами и радиоактивными материалами. Помимо неуязвимости, робот также обладает вдвое большей чем человек скоростью работы, а его манипуляторы более гибкие, чем человеческие руки и имеют большее количество степеней свободы.
Настоящие роботы!
А есть ли в мире «настоящие» роботы? Такие, которые соответствуют представлениям широких масс людей об этих созданиях прогресса. Конечно есть!
Kuratas - мечта детства за 1,5 миллиона долларов
К примеру, японская компания Suidobashi Heavy Industry создала настоящего, действующего боевого гигантского человекоподобного робота под названием Kuratas. Робот имеет массу 4,4 тонны, работает на дизельном топливе и использует в своей конструкции 28 гидравлических моторов. Огневая мощь обеспечивается пулемётным комплексом (игрушечным), способным работать со скоростью 6000 пуль в минуту и гранатомётом (стреляющим пластиковыми бутылками). Управление роботом осуществляется как из кабины внутри корпуса, так и дистанционно – с помощью приложения для смартфона. Стоимость Kuratas составляет 1,5 миллиона долларов США.
...
Полную версию статьи читайте в 62-м номере журнала CNews.
Поделиться
