90-е были эрой персональных компьютеров и Internet. В первом десятилетии XXI века будут преобладать роботы.

Чтобы Sony Dream Robot сохранял равновесие, два RISC-процессора непрерывно обрабатывают данные, поступающие с разбросанных по всему корпусу сенсоров. Вычислительной мощи процессоров хватает, чтобы обеспечивать скорость передвижения до 15 м в минуту

Это шоу — детище Тошитада Дои, исполнительного вице-президента Sony и главы лаборатории Digital Creatures Laboratory, в стенах которой создан всемирно известный робот-собака Эйбо. Именно благодаря Дои Sony вышла на рынок роботов, который, как считает Дои, в будущем станет для компании крупнейшим рынком, относящимся к индустрии развлечений. Но Robodex — это выставка не только продукции Sony.

Хотя очаровательная Эйбо (как оригинальная, так и недавно выпущенная вторая версия) завоевала сердца многих посетителей выставки — особенно детей, — здесь было представлено два человекоподобных робота, которые поразили почти всех.

Прототип робота-андроида

Tmsuk 4, разработанный компанией Tmsuk Communication Technology, похож на куклу в бальном платье

Представленный Sony прототип SDR (Sony Dream Robot), высотой около 50 см, продемонстрировал свои способности распознавания голоса и цвета, а также возможность выполнять синхронные телодвижения: по приказу инструктора SDR бросал в цель один из предложенных ему трех цветных шариков. При этом движения верхней половины корпуса робота компенсировали движения нижней половины, и таким образом робот сохранял равновесие.

Sony продемонстрировала новейшие разработки в области развлекательных роботов. Представленная компанией модель по сравнению с предыдущими сделала скачок в развитии, можно сказать, в соответствии с дарвиновской теорией эволюции: новый робот Sony передвигается уже не на четырех ногах, а на двух.

«SDR-3 — это технический прототип робота-андроида, буквально напичканный новейшими технологиями Sony. Он призван продемонстрировать два важнейших достижения нашей компании», — говорит Дои.

Первое состоит в разработке двигателя малых размеров, объединяющего в себе мотор, трансмиссию и необходимые электронные схемы. Такие двигатели используются во всех «суставах» робота. Для развлекательных роботов компактность деталей является одним из важнейших качеств, поскольку такие роботы гораздо меньше промышленных, применяемых в производстве. SDR-3 оснащен двигателями трех типов, различающихся по величине момента вращения.

WonderBorg компании Bandai больше похож на огромного механического жука

Второе достижение Sony — обеспечение синхронности движений частей корпуса робота. Верхняя половина «тела» SDR-3 двигается в такт с нижней, уравновешивая ее. Чтобы робот сохранял баланс, два RISC-процессора непрерывно обрабатывают данные, поступающие с разбросанных по всему корпусу сенсоров.

Sony не собирается выпускать коммерческую модель робота в ближайшее время. В сущности, компания вообще не планирует превращать SDR-3 в коммерческий продукт. Прототип был создан с целью демонстрации новейших технологий компании, которые появятся в составе ее коммерческих продуктов в ближайшие годы.

Самый человекоподобный

Робот Aquaroid компании Tanaka напоминает медузу

Honda Motor, достаточно известная своими разработками в области роботов-сборщиков автомобилей, использовала выставку Robodex для того, чтобы продемонстрировать Asimo — человекоподобного робота высотой 120 см, движения которого очень напоминают движения человека. Asimo (эта аббревиатура расшифровывается как Advanced Step in Innovative Mobility) является модернизацией робота P3, созданного японской компанией в 1997 году. Новый робот, как подчеркивают представители Honda, способен намного быстрее реагировать на изменение окружающей обстановки.

Во время демонстрации на Robodex самое сильное впечатление на участников произвело то, что Asimo с легкостью спустился по лестнице, причем в его действиях не было прерывистости и неуверенности, свойственной роботам, которые создавались компанией раньше.

По сравнению с P3 и ее предшественником P2 новый робот еще и меньше по размеру. Специалисты Honda провели исследование, которое показало, что люди предпочитают иметь дело с человекоподобными роботами высотой примерно 120 см и весом среднего человека. В результате Asimo был сделан меньше, чем предыдущие модели P2 и Р3 (их высота составляла соответственно 180 и 160 см).

На выставке были представлены и многие другие роботы, скорее напоминавшие игрушки, в частности, робот типа медузы Aquaroid компании Tanaka, WonderBorg компании Bandai, больше похожий на огромного механического жука, и созданный в Токийском университете Face Robot, пытавшийся имитировать мимику человеческого лица.

Tmsuk 4, разработанный компанией Tmsuk Communication Technology, похож на куклу в бальном платье. Команды передаются роботу с помощью беспроводной связи с оригинальной управляющей консоли, оснащенной двумя ручками, за которые держится оператор. Робот имитирует движения, следуя манипуляциям, которые выполняет оператор с этими ручками.

И хотя нет никаких конкретных планов по использованию этих технологий, по крайней мере, в их современном виде, Дои надеется, что выставка будет иметь по крайней мере одно важное следствие. Он рассчитывает на то, что термин Asobot станет использоваться для описания роботов, которые предназначены для развлечения или помощи людям. Это слово — производное от выражения association robot («робот-помощник»), и Дои считает, что оно станет столь же неотъемлемой частью нашей будущей жизни, как и сами роботы.


Роботы уменьшают риск хирургических операций

Всего десять лет назад мы только в научно-фантастических романах читали о том, что сегодня стало реальностью: роботы, применяемые в хирургии и при уходе за больными. Мы привыкли судить о квалификации хирурга-кардиолога по тому, какую медицинскую школу он представляет, но чем дальше, тем больше нам придется уповать на «квалификацию» хирургического робота.

Впервые такие роботы появились лет десять назад. Они создавались в рамках военных проектов для оказания дистанционной хирургической помощи в боевых условиях или в стационаре. Хотя дистанционные манипуляции, конечно, важное достижение, но главное, что дают такие технологии, — это более высокий уровень контроля и возможность применять методики, предполагающие минимальное хирургическое вмешательство.

Использование роботов в хирургии позволяет выполнять подобные малоинвазивные процедуры, предполагающие минимальную стоимость поддержки, но огромные первоначальные затраты — хирургические роботы стоят около 1 млн. долл. — это баснословная сумма для больниц. Хотя такие затраты безусловно себя оправдают.

Например, то, что эти роботы дадут возможность отказаться от торакотомии (вскрытия грудной клетки) и аппаратов искусственного кровообращения, означает, что кардиохирургические операции будут выполняться намного быстрее и с меньшим риском для пациента. Хирурги сами не берут в руки скальпель. Вместо этого делаются три небольших разреза: один для эндоскопа и два для «рук робота», которые проникают в тело человека через сделанные надрезы. Их работой управляет хирург, получающий трехмерное изображение через эндоскоп.

В прошлом году в центрах здравоохранения Канады, США и Западной Европы с помощью роботов было проведено множество операций. По прогнозам специалистов канадского научного центра London Health Sciences Center, число кардиологических операций, выполненных здесь роботами, вырастет с 5% в 1999 году до 30% в 2005 году при планируемой годовойнагрузке 1700 пациентов. В 1999 году здесь были проведены первые операции по коронарному шунтированию без вскрытия грудной клетки. После этих операций больные проводили в стационаре четыре дня вместо четырех недель, тем самым госпитали получили возможность более рационально использовать больничные койки.

До появления аппаратов, способных самостоятельно выполнять операции по коронарному шунтированию, еще очень далеко, но в грядущем десятилетии роботы и соответствующие технологии, без сомнения, будут все чаще и чаще использоваться в операционных. Хотя подобное оборудование — тяжкое материальное бремя для производителей и госпиталей, польза от его применения очевидна: роботы-хирурги могут значительно снизить расходы на реабилитацию больного и уменьшить риск от операционного вмешательства.

П. Дж. Конноли

Роботы станут умнее

Давно известно: лень — двигатель прогресса. В основе большинства изобретений лежит стремление сократить объем работы, выполняемой вручную, заставить «думать» вместо себя машину или расширить пределы человеческих возможностей. И все это так и есть, когда речь заходит о роботах. Цель исследований, связанных с робототехникой, состоит в том, чтобы создать машину, способную самостоятельно двигаться и принимать решения, то есть слугу, который сможет заменить человека в тех ситуациях, когда работа слишком тяжела, слишком кропотлива, слишком опасна или требует соблюдения слишком многих ограничений.

Хотя роботы позволили значительно усовершенствовать производственные процессы и оказались весьма полезны в исследованиях космического пространства, медицине, правоохранительной деятельности и в других областях, сфера их применения, как правило, ограничена либо постоянно повторяемыми задачами, либо ситуациями, предусматривающими дистанционное управление. Автономные роботы, способные перемещаться в меняющейся среде, выполнять плохо формализуемые задачи и самостоятельно решать сложные проблемы, появятся лишь лет через десять, а то и двадцать, да и то этому должно предшествовать существенное усовершенствование технологий.

Даже в том виде, как они существуют сейчас, роботы имеют немало достоинств. Применение роботов на сборочных конвейерах для выполнения операций сварки или покраски не только увеличивает эффективность производства, но и позволяет освободить людей от работы с вредными для здоровья материалами. Роботы выполняют много других потенциально опасных для людей операций, таких как проведение исследований на Марсе, поиск мин и неразорвавшихся снарядов в районах боевых действий или обезвреживание взрывных устройств, заложенных террористами. Роботы с успехом могут выполнять такие задания, как контроль движения товаров на складе. В таких ситуациях робот с высочайшей точностью отслеживает пространственные координаты перемещений в помещении склада для поиска и хранения оборудования, что позволяет сэкономить время и затраты на операции.

Что в роботе главное?

Специалистами еженедельника InfoWorld подготовлен обзор технологий будущего, часть которых, в том числе распознавание образов, распознавание речи, обработка естественных языков, искусственные образы, окажут значительное влияние на развитие робототехники (мы предполагаем опубликовать этот обзор в первом выпуске Computerworld Россия в 2001 году). При производстве роботов используются многие из современных и перспективных технологий, а также достижения таких дисциплин, как кинематика и механическое конструирование.

Мини-робот, созданный в Массачусетском технологическом институте, способен нести на себе груз, равный 38% веса своего тела

Роботы будущего не обязательно будут походить на современные машины или на человека. Тело человека далеко не самая совершенная модель для робота. С учетом стоимости или практичности реальная жизнь заставляет отказаться от антропоморфной модели, и форма реализации определяется функциональностью.

Большинство роботов, впрочем, могут передвигаться, но мало кто из них перемещается на двух ногах. В зависимости от приложения роботы, как правило, имеют колеса, резиновые гусеницы или полозья, то есть средства передвижения, при создании которых используются известные технологии и недорогие материалы. Но исследователи не намерены на этом останавливаться. В рамках экспериментального проекта Массачусетсского технологического института был создан мини-робот, похожий на таракана (www.ai.mit.edu/projects/boadicea). Это шестиногое «существо» способно нести на себе груз, равный 38% веса своего тела, и перемещаться со скоростью 10 см в секунду, даже если две «ноги» вышли из строя. Коммерческие реализации, созданные на основе этого эксперимента, смогут ползать, как жуки, преодолевая любые препятствия.

Роботы, созданные для некоторых применений, представляют собой устройства, которые не перемещаются, а имеют «руки», похожие на стрелу крана, — они могут поворачиваться, опускаться вверх и вниз для того, чтобы «дотянуться» до объектов. Интересным примером такого рода устройств служат аппараты для сварки, применяемые для изготовления кузова автомобилей.

Камни преткновения

Важно понимать, что ученые сталкиваются с серьезными проблемами, возникающими в рамках современных технологий управления движениями робота. Заставить робота двигаться или «протягивать руку» — достаточно простая техническая задача. Настоящие трудности связаны с тем, как управлять этими движениями таким образом, чтобы роботы не задевали людей или находящиеся поблизости устройства. Чтобы роботы могли двигаться, ничего и никого не задевая, необходимо, чтобы они могли определять близко расположенные препятствия и соответствующим образом согласовывать свои движения. И хотя можно оснастить робот датчиками или искусственными «глазами и ушами» для сбора информации об окружающей обстановке, намного сложнее наделить его способностью анализировать получаемые данные и принимать решение о том, как ему следует изменить траекторию своего движения.

Создание самого лучшего робота

По мере совершенствования необходимых технологий, таких как распознавание образов и речи, ученые-робототехники смогут внести существенные коррективы в создание автоматических машин, способных обнаруживать свои цели с большей точностью. Можно представить себе, как роботы контролируют товары на полках магазинов или обслуживают склады, или как эти неутомимые труженики перемещаются по сборочному производству, гарантируя, что машины работают наилучшим образом. Их перспективы воистину безграничны.

Сколько же придется ждать, пока эти мечты станут явью? Наверное, пройдет лет 15-20 или даже больше, прежде чем появятся более совершенные приложения, которые требуют оперативной настройки с учетом условий динамической среды. Кому не хотелось бы иметь робота-шофера, способного понимать голосовые команды и доставлять пассажиров или товары, не нарушая правил дорожного движения и не сталкиваясь с другими машинами? Компоненты такого робота уже созданы. Пока невозможно только наделить этих роботов «разумом», чтобы они стали безопасными и надежными. А этого, возможно, придется ждать еще очень долго.

Марио Аписелла

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями