Читая о роботах или рассматривая их в фильмах, мы привыкли думать, что речь идет о будущем  —   ближайшем или отдаленном. Между  тем  роботы давно рядом с нами.  В настоящее время количество  произведенных роботизированных устройств, включая беспилотные, измеряется в десятках миллионов единиц. Новые роботы и разработки в сфере программного обеспечения для «умных» машин появляются практически ежедневно. Среды и области использования, размеры и принципы функционирования автономных и телеуправляемых устройств настолько различны, что непросто составить даже базовый перечень известных применений, не говоря уже о полной классификации.     Эксперты выделяют пять основных разновидностей роботов: военные, промышленные, коммерческие, потребительские и научные.

К военным относятся разведывательные и ударные беспилотники, надводные и подводные роботы различной степени автономности и разнообразная наземная техника: мобильные устройства для разминирования, автономные зенитные комплексы, различные танкетки, боевые модули. Большинство военных устройств нуждаются в контроле со стороны оператора  —  современные системы не способны отличить военного от гражданского, своего солдата от вражеского. Достаточно вспомнить, например, инцидент с использованием автономного зенитного комплекса Skyguard войсками Аргентины в конфликте за Фолклендские острова в 1982  г. —  эта система по ошибке уничтожила два дружественных самолета. Или, например, совсем недавний скандал, связанный с опубликоваными в Сети документами, из которых следует, что до 90 процентов уничтоженных беспилотниками в Афганистане и Йемене целей были ошибочными.

Количество военных дронов у США, мировых лидеров в этой области, превышает 11,5  тыс. —  от миниатюрных разведывательных, запускаемых с руки военнослужащего, до крупных ударных аппаратов, способных подниматься выше 15  км. 

Промышленные роботы используются в целом ряде отраслей, крупнейшая из которых  —  автомобилестроение. Вторая  за ней —  электротехническая и электронная промышленность,  затем  следуют металлообработка и машиностроение. Автоматика взяла на себя такие операции, как сварка, покраска, сборка и логистика  —  от погрузочно-разгрузочных работ до систем автоматизированного складирования. Промышленные роботы играют существенную роль в реиндустриализации развитых стран  —  машины позволили многим производителям вернуть на родину сборочные предприятия из государств с низким уровнем средней заработной платы.

По словам президента Международной федерации робототехники (IFR) Артуро Барончелли (Arturo Baroncelli), «на долю автомобильной и электронной промышленности приходится 64% рынка автоматизации».  Это  обеспечивают промышленные роботы, распространение которых связано с увеличением конкуренции и необходимостью сокращать издержки.

К коммерческим относятся роботы, адресованные крупному и среднему бизнесу. Их применяют для автоматизации различных процессов и услуг, например в медицинских учреждениях, сельском хозяйстве, сетях общественного питания, в службах инженерно-технического обеспечения, шоу-бизнесе, спорте, археологии. Из-за высокой цены многих роботизированных  устройств  их нередко предпочитают брать в аренду.

  К потребительским роботам относятся  всевозможные игрушки, наборы для самостоятельной сборки, автоматизированные пылесосы и газонокосилки, робо-сиделки для пожилых людей, хобби-дроны, роботы телеприсутствия и т.д. Основные области  их  применения  —  работа по дому, развлечение и образование. Ряд аналитиков связывают будущее потребительских роботов с программными приложениями, подобными тем,  что  взорвали рынок смартфонов. Роботизированным устройствам с открытым ПО  благодаря пользовательским приложения  можно придавать новую функциональность. Кстати, популярность мобильных гаджетов значительно ускорила разработки роботов  —  в них используют процессоры, камеры и другие сенсоры, выпускаемые для смартфонов.

Есть также класс научных роботов. Это устройства, автоматизирующие научные исследования  —  морские и подводные, вулканологические, метеорологические, космические и т.п.

Нередко выделяют класс сервисных роботов, объединяя потребительские и коммерческие устройства.

Многие разработчики  при создании роботов  заимствуют у человека принципы устройства, передвижения и взаимодействия с окружающим миром. По степени сходства можно выделить роботов-андроидов, в значительной мере похожих на человека, и антропоморфные устройства, лишь отдаленно напоминающие людей. Особняком стоит бионика  —  заимствование принципов организации, устройства и свойств машин из природы.

Иногда десятки, сотни или даже тысячи полуавтономных устройств объединяют в группы. Импровизированный «рой» (swarm) распределяет задачи между своими «особями», однотипными или различными по конструкции, подобно тому, как это делают насекомые.

Остановимся чуть подробнее на тех направлениях робототехники, которые  сейчас  являются ее передним краем.

В области разработок военных дронов  наметились  три основные тенденции. В рамках первой, американское агентство DARPA ставит задачу создания групп беспилотников, носителем которых сможет стать воздушное судно  —  пилотируемое или необитаемое.

Концепт «стаи» гремлинов DARPA

 

Другая концепция опирается на использование недорогих «роящихся» дронов, которых практически мгновенно доставят в район боевых действий специальные ракеты. Проект под названием Locust подразумевает использование многочисленных одноразовых дронов для  разведки. Даже  если противник собьет  их  большую  часть,  оставшиеся аппараты смогут выполнить  свою  миссию.

По словам руководителя программы Управления исследований ВМС США, Ли Мастроянни (Lee Mastroianni), «недавние демонстрации  —  важный шаг на пути к работающей системе корабельного базирования для запуска 30 роящихся беспилотников».

Все большую актуальность для военно-морских сил приобретают дроны-конвертопланы.  Данная технология  сочетает в себе возможность вертикального взлета с преимуществами беспилотников самолетного типа. К тому  же  для размещения таких аппаратов не требуется авианосец  —  они способны взлетать с небольших кораблей,  например с  эсминцев.

Идет работа и в направлении повышения скорости и автономности таких устройств. В США планируют выпустить к 2030  г.  SR-72  —  военный дрон, который сможет достигать скоростей свыше 7  тыс.  км/ч.

Концепт дрона SR-72

 

Со времен  «Бурана»  беспилотными космическими челноками трудно кого-то удивить. В США идут испытания военного челнока X-37B  —  в мае 2015  г.  состоялся уже четвертый его запуск на орбиту. В 2019  г.  Boeing планирует начать испытания еще одного челнока  —  XS-1.

  По версии Массачусетского технологического института,  в 2014  г. сельскохозяйственные роботы  вошли в список топ-10 прорывных технологий  современности. Их  мобильные и стационарные разновидности применяют в большинстве передовых стран. По прогнозу ООН, численность населения Земли достигнет отметки в  9,1  млрд  человек  к 2050  г.  Для  того  чтобы удовлетворить растущий спрос на продукты питания, требуется увеличить мировое производство сельскохозяйственной продукции на 70%.  И в  этом помогут роботы. Речь идет не только о повышении объемов производства, но и о улучшении качества продуктов. Например, созданный в Нидерландах робот RoBoPlant используется для высаживания цветов и пересаживания растений. Испанский комплекс Agrobot SW6010 помогает собрать урожай клубники, есть также роботы для сбора голубики.

Как отмечает аналитик американской компании Tractica Манодж Сахи (Manoj Sahi), «развитие рынка сельскохозяйственных роботов вызвано экономическими и демографическими факторами, такими как рост  численности  населения, увеличение дефицита продуктов питания в некоторых районах, желание упростить и облегчить труд фермера, доступность и стоимость труда сезонных рабочих, сокращение площади сельскохозяйственных угодий...».

Роботы: Всерьез, и похоже, что навсегда.
Agrobot SW6010

 

В Бельгии функционирует роботизированная фабрика по выращиванию салата-латука Hortiplan, а в Японии строится  гигантская,  полностью автоматизированная вертикальная  робоферма.  Беспилотники  производства  Agribotix, Precision Hawk и других компаний применяют для выявления заболеваний растений и сельскохозяйственных животных,  для определения  потребности в ирригации и удобрениях. В Японии и США уже пробуют использовать беспилотники для точечного распыления пестицидов. Разработаны  и  роботы для механической прополки.

Существуют глобальные экологические проекты, основанные на использовании дронов. С летающих беспилотников eBee американские ученые исследуют загрязнение мирового океана, подводные робоглайдеры Kongsberg Maritime собирают информацию об изменениях климата.

Английская компания BioCarbon Engineering представила программу по восстановлению лесов  с помощью  беспилотников. По заявлениям разработчиков, аппараты смогут высаживать до 1 млрд деревьев в год.

Дроны и роботы интересуют различные силовые структуры, пожарные и спасательные службы. Беспилотные вертолеты K-Max разработки Lockheed Martin и Kaman были адаптированы для тушения лесных пожаров. Полиция США готовится к применению дронов, вооруженных тазерами. Беспилотники разных типов уже несколько лет активно  используют полицейские  и  представители силовых структур  многих стран, включая Россию. Индийские правоохранители провели испытания дронов, с которых можно распылить перцовую смесь, но преимущественно в этой области речь идет о сборе информации.

Еще одна область, в которой машины нашли эффективное  применение, —  медицина.

Роботизированные комплексы повышают процент успешных операций, снижают период восстановления пациентов и улучшают условия работы врачей. Многим известен ассистивный роботизированный хирургический комплекс Da Vinci, с помощью которого врачи совершили по всему миру уже более 2  млн  операций. Одна роботизированная медицинская установка стоит  примерно 1,5–2 млн долл. Сейчас  в мире насчитывается около 5  тыс. таких  комплексов.  Компания  Virtual Incision Corp  (США)  разработала малоинвазивную хирургическую систему для  проведения  процедур резекции толстой кишки. Компания Blue Belt  Technologies (США)  недавно представила костную дрель Navio.  Это устройство  интересно тем, что мгновенно остановится в  тот момент, когда  хирург вынесет сверло за пределы заранее обозначенного пространства. Робот Sedasys без участия врача-анестезиолога проводит анестезию с минимальным или умеренным воздействием.

Все большее распространение получают роботизированные протезы ног, рук и даже глаз. Нижняя ценовая планка на эти устройства постоянно  опускается —  на рынке уже появились модели, стоимость которых не превышает  1000 долл.,  например, протез руки Open Bionics. Расширяется набор их возможностей, в частности, недавно были разработаны робопротезы, позволяющие человеку ощущать прикосновение и температуру объектов. Над подобными проектами работают специалисты Технического университета  Чалмерса (Швеция), также  исследования  проводятся  в США и ряде других стран.

В Японии все большую популярность набирают роботы-сиделки для ухода за пожилыми людьми  —  сказывается высокая средняя продолжительность жизни. Такие машины,  как, например,  RoBear, способны перенести человека из кресла на кровать и обратно, помочь подняться с пола.

Сервисный робот RoBear

 

Крупные поликлиники и больницы внедряют  робокурьеров, в частности,  тележки TransCar производства Swisslog, для внутренней логистики. Машины самостоятельно развозят по палатам медикаменты и белье пациентов. Устройства избегают столкновений с препятствиями, умеют самостоятельно пользоваться лифтами.

Автоматическая транспортная система TransCar

 

Диагностические комплексы анализируют симптомы больного и сопоставляют их со статистическими данными  —  точность устанавливаемого ими диагноза нередко превышает аналогичные показатели врачей.

По словам представителя американской страховой компании Wellpoint Сэмюэля Нессбаума (Samuel Nessbaum), точность диагностики рака легких автоматизированной системой Watson достигает 90%, в то  время  как специалисты ставят верный диагноз лишь в 50%  случаев. 

Встречаются роботы для взятия анализов и внутривенных инъекций, например VenousPro.

Ожидается, что в будущем значительную роль в лечении больных сыграют  роботаблетки  и неинвазивные роботы, которые можно будет использовать для проведения точечных  операций,  не нарушая кожный покров пациента. Человек может заглотить ряд компонентов робота-хирурга, который соберется внутри него и проведет требуемую операцию. Испытания роботаблетки, разработанной американским стартапом Rani Therapeutics, продлятся до 2017  г. 

  В настоящее время абсолютный  лидер рынка медицинской робототехники  —  США. За ними следует Европа и Япония. В России медицинских роботов  еще  очень мало,  а большинству отечественных клиник  импортная робототехника  пока  не по  карману. 

Еще одно важнейшее направление  развития робототехники —  создание экзоскелетов. Ученые целого ряда стран работают сегодня над созданием носимых роботов-костюмов. Они могут использоваться в военных целях, для туризма, работы в банках и на  предприятиях, т.е.  везде, где требуется расширить физические возможности человека. Особняком стоят медицинские модели, которые помогают пациентам восстанавливать утраченную подвижность.  Разработкой  носимых роботов  занимаются в  США,  Японии, Европе, Израиле, Южной Корее, Китае, Новой Зеландии  и  России.  Ряд моделей уже можно приобрести или взять в аренду, например японские Cyberdyne HAL-3, HAL-5 и израильский ReWalk. Российский проект «ЭкзоАтлет»  находится на стадии  клинических испытаний. От появления эффективных андроидных роботов и экзоскелетов нас отделяет отсутствие качественных и долговечных источников питания.

Тем не  менее следует  отметить рост спроса на  такие  изделия в отдельных сегментах. Объемы рынка реабилитационных роботов составляют около  43,3  млн  долл.  и, как ожидается, достигнут  1,8  млрд  долл.  к 2020  г.  По словам Сьюзан Юстис (Susan Eustis), аналитика компании WinterGreen  Research, «робототерапевтическая  стимуляция верхних конечностей  —  это пример великолепного восстановления моторных функций после инсульта, которого можно достичь с использованием роботов для реабилитации».

Экзоскелет ReWalk

 

Роботы: Всерьез, и похоже, что навсегда.
Отечественный экзоскелет «ЭкзоАтлет»

 

Роботы  широко применяются  на съемочных площадках фильмов и рекламных роликов по всему миру. Почти ни одни съемки блокбастера не обходятся без роботизированной системы контроля движений камеры. Машины обеспечивают плавность съемки, возможность воспроизведения записанной ранее траектории движения камеры и создания уникальных эффектов. Там, где раньше приходилось тратить бюджет картины на аренду вертолетов для съемок с высоты или тратить время на монтаж специального крана, перемещающегося по рельсам, теперь можно обойтись дешевыми беспилотниками. Роботизированные аниматронные куклы добавляют  реализма  многим сценам.

  Наряду с коммерческими  все более массовыми становятся потребительские роботы. Наиболее распространенный класс  —  беспилотники-мультикоптеры.
Многие фотографы сегодня используют для своих съемок беспилотники. Разработаны так называемые «летающие камеры»,  способные  автоматически следовать за своим владельцем, обеспечивая видеозапись с близкого расстояния, например Lily. Такие устройства интересуют, например, любителей экстремального спорта. Цены на любительские беспилотники колеблются в диапазоне от 4 до 100  тыс. руб.  Китайская компания DJI выпускает беспилотники сотнями тысяч,  ее  разработки серии Phantom являются самыми распространенными в мире хобби-дронами. Мы в «Мире ПК» протестировали целый ряд таких  устройств ( о результатах  нашего исследования читайте на  стр. 16–21 ). 

Как ожидается, в ближайшие годы беспилотные летающие аппараты лишатся своего доминирования на рынке потребительских роботов. Массовый спрос сместится в область различных роботизированных устройства для дома  —  от роботов-пылесосов до роботов-собеседников и поваров.

Ежедневно появляются все новые  и новые  роботы в самых разных сферах человеческой деятельности. Их  количество  в  мире, измеряемое  в  миллионах,  быстро растет. В ближайшие годы не только ученые, но и каждый из нас наверняка будет постоянно сталкиваться и взаимодействовать с различными роботизированными системами. И  сейчас  одно уже  совершенно  очевидно  —  роботы пришли к нам, чтобы остаться надолго.

Купить номер с этой статьей в PDF