Текст: Владислав Бовсуновский

На днях в Сиэтле (США, штат Вашингтон) прошла выставка ICRA-2015 — главное событие в мире робототехники. В ходе нее было представлено 940 роботов. «Репортер» узнал о новинках, способных жить бок о бок с людьми и заменить их в работе, а также изучил необычные концепты, которые в скором будущем могут совершить технологическую революцию 

Сходство с человеком

Как раз накануне выставки студия Disney запустила проект по переносу в реальный мир своих анимационных персонажей — в виде роботов. И не обманула. На выставке с посетителями разговаривала роботизированная голова Линкольна, которая показывала широкую гамму эмоций: задумчивость, радость, гнев, удивление и другие гримасы. Также инженеры Disney показали робота, имитирующего походку анимационных персонажей. Задача оказалась непростой: у предложенного аниматорами героя в ступне и лодыжке было три сустава, каждый из которых обладает тремя степенями свободы (способен совершать три независимых движения). Чтобы создать такого робота, нужно разместить по девять моторов на каждой ноге, а это невозможно физически (робот на таких ногах просто упадет). Поэтому количество степеней свободы уменьшили до двух и напечатали на 3D-принтере связки. У робота не было возможности повторять сами движения суставов анимационного персонажа, но компьютерный анализ позволил вместо этого воспроизводить траекторию движения конечностей. Этим инженеры хотели показать, что препятствий для имитации человека не существует. И у них получилось.

Коллеги по работе

Использование роботов в повседневной человеческой деятельности (а не на заводе или в лаборатории) долгое время считалось задачей невозможной. Такие машины должны быть небольшими по размеру (не больше человека в высоту и ширину), обладать гибкими манипуляторами (не хуже рук с пальцами), понимать и выполнять голосовые команды, видеть препятствия и реагировать на них и многое другое. Плюс долгое время преградой был вопрос компактного и легкого источника энергии для такой машины, но сейчас активно развивается технология беспроводной зарядки, так что вопрос можно назвать решенным. Судя по выставочным экспонатам, нет проблем и с остальными «человеческими» функциями. Например, роботы в форме урн и мусорных контейнеров ездили по выставке за людьми и просили наполнить их обертками и пустыми стаканчиками. Другой пример — роботы-расфасов-щики (разработки компаний Mujin и Smokie Robotics) раскладывали вещи по полочкам, в том числе и очень мелкие предметы. А ро-боты-официанты и вовсе воспринимаются как нечто само собой разумеющееся.

На одном из стендов робот с рукой-мани-пулятором шевелил пальцами по-челове-чески, причем посетители делали движения пальцами перед его камерой и он в точности их воспроизводил. Такого рода четкость уже позволяет говорить об использовании роботов в медицине — они смогут лечить, повторяя движения врача, который физически находится вдали от пациента. Известны успешные эксперименты, в которых робот-хирург оперировал лучше человека — исключалось дрожание пальцев. Отметим, что такого рода технологии были доступны и в предыдущие годы, но новинки отличаются плавными и точными движениями, бесшумной работой и небольшим потреблением энергии.

Замена на производстве

Роботизация производства тоже не новинка. Но доступными промышленные роботы при цене в несколько сот тысяч долларов за единицу были лишь для корпораций. Поэтому разработчики поставили перед собой задачу cоздать модели для небольших производств и показали машины, которые вскоре появятся в продаже по цене $10–50 тысяч. На стенде они завинчивали гайки, собирали рассыпанные шурупы, передавали друг другу шестеренки и гаечные ключи. Отличный пример — гуманоидный робот Baxter ($22 тысячи). Он весит около 75 кг и имеет две «руки», к которым можно прикрутить различные типы сменных манипуляторов — как штатные (присоска и двухпальцевый захват), так и сделанные под конкретную задачу.

В конструкции таких роботов используются недорогие сервоприводы и подшипники, но точность работы достигается за счет программного обеспечения. Для контроля обстановки Baxter использует пять видеокамер, размещенных в разных точках тела. Это позволяет ему узнавать конвейер, собственно объекты своего труда, обнаруживать неожиданные препятствия. Самое интересное — механизм обучения. Он настолько прост, что даже ребенок за 10 минут может обучить робота новой работе. Для этого надо лишь взять его за руку и выполнить все необходимые действия: например, подвести эту руку к коробке и нажать специальную кнопку, чтобы робот запомнил ее образ. После этого перевести руку в другое место, снова нажать соответствующую кнопку — Baxter запомнит команды и может сразу браться за новую работу. Купить такого работника дешевле, чем нанимать человека.

САМЫЕ ИНТЕРЕСНЫЕ ЭКСПОНАТЫ ICRA-2015

Паук

HEBI Robotics разработала нескольких роботов, которые могут взаимодействовать в команде, как рой насекомых. На фото — один из «пауков», которые «пугали» посетителей, резко подбегая к ним и окружая их. Робот ориентируется в пространстве с помощью встроенных микрокамер. Отметим, что групповая робототехника — новое направление. Она представляет собой новый подход к координации систем большого числа. Желаемое коллективное поведение возникает из взаимодействия роботов между собой и с окружающей средой. Для этого их программируют таким образом, чтобы они повторяли действия насекомых, в частности муравьев, пчел и т. д.

Птица

Необычный беспилотник — квадрокоптер, который умеет раскрывать крылья. В сложенном состоянии они расположены вдоль корпуса, но при запуске роторы начинают вращаться в одну сторону и тянут за собой сложенные «плечи». Затем «плечи» раскладываются и удерживаются в рабочем положении с помощью магнитов, после чего контроллер начинает вращать два ротора в обратном направлении (чтобы не допустить вращения дрона в воздухе). Весь процесс происходит меньше чем за полсекунды. Складные «плечи» позволяют использовать лопасти большего размера.

Это не только уменьшает шум, издаваемый устройством при полете (за счет снижения частоты вращения роторов), но и позволяет легко перевозить его в сложенном состоянии. Главная задача платформы — создать в скором времени дронов для использования в целях разведки.

Ученик

Робот PR2 по имени BRETT (Berkeley Robot for the Elimination of Tedious Tasks) самостоятельно пытается выполнить задание, при этом учитывает неудачные попытки и корректирует свои действия. В него встроен алгоритм самообучения. Так, он успешно научился, например, закручивать пробку на бутылке, собирать игрушечный самолетик, вешать вешалку на перекладину или даже выполнять простую работу на кухне. Нейросеть постоянно оценивает, насколько то или иное движение помогло ему приблизиться к цели. То есть после успешного выполнения задания робот запоминает наиболее оптимальные движения.

Эвакуатор

AVERT — набор роботов, которые могут транспортировать и парковать авто без участия людей. В состав боевой единицы (визуально она напоминает военного робота) входит самоходная установка на гусеничном ходу, которая тащит с собой четырех небольших роботов. Они подползают под легковушку, после чего начинают затаскивать ее на специальные подставки. Действия всех частей отлично скоординированы, словно это настоящий отряд.

Несмотря на компактность, система AVERT способна справляться с машинами весом до 2 тонн. Правда, она не отгонит легковушку на штрафплощадку: роботы лишь передвинут машину в сторону. К тому же для их работы требуется практически идеальная поверхность: на разбитом асфальте они просто не сдвинутся с места.

Но в планах разработчиков (это совместное детище пяти крупных IT-компаний) довести роботов до уровня, когда они полностью заменят эвакуаторы на улицах больших городов. И произойдет это уже в 2016 году.