Реклама в журнале

Роботы среди людей. Лучшие модели 2003 года.

Источник: http://www.3dnews.ru/

Автор: Владимир Бодов (Кристофер)

Космос, сфера обслуживания, индустрия развлечений, домашние устройства, производство, научные исследования и медицина - это основные сферы применения современных роботов. Сейчас очевидны два направления их развития - создание самостоятельных разумных и самообучающихся устройств и комплексы вспомогательных приборов для расширения возможностей человека .

Освоение космоса…

Если говорить об основных тенденциях, то существует общее мнение, что первопроходцами первых планет и далекого космоса будут только роботы без непосредственного участия космонавтов в самих путешествиях. Это мы, кстати, можем наблюдать по организуемым сейчас экспедициям на Марс и Венеру. Что интересно, сам факт такового рождает очень интересный прецедент. Как вы думаете, разработчики роботов для космических целей верят в инопланетян, посещающих Землю? В большинстве случаев нет. И объясняют они это тем, чем занимаются. Если инопланетяне захотят освоить Землю, то в первую очередь они пришлют сюда свои аналоги роботов. И первый контакт должен состоятся не с представителем иноземной расы, а с его производной - роботами. Да-да, именно производной, поскольку и мы пытаемся делать механизмы по подобию "живых" аналогов, которые встречаются в нашей природе.

И если потом человек ступит на поверхность какой-нибудь другой планеты, то ему понадобится большое количество механических ассистентов. И даже такие устройства уже сегодня изобретаются и испытываются в достаточно больших количествах. Например, Extra-Vehicular Activity Robotic Assistant (ERA) - четырехколесный робот с большим количеством датчиков, включает встроенную систему GPS, системы стереовидения, лазерного сканирования, компас и уклономер. Такое большое количество расчетов и операций выполняется благодаря четырем встроенным компьютерам PC104 на базе процессоров Pentium II. Операционная система - Linux. Для коммуникации процессов используется стандарт CORBA.

Система рассчитана на то, что астронавт и робот будут работать совместно. При этом робот несет на себе очень много функций, которые будут необходимы человеку для освоения новых земель и внешних условий. Теперь давайте спустимся на планету Земля и посмотрим, что же происходит тут?

В продаже - компьютерные "руки" EduBot

Прямо сейчас вы можете купить для своего компьютера руки. Стоит каждая около 1500 фунтов и распространяется на сайте http://www.robotica.co.uk/. Называется это чудо техники EduBot, подключается к компьютеру в стандартный порт и программно управляется (нужно установить специальное ПО). Дополнительные параметры: пять степеней свободы, полезная нагрузка - 250 грамм.

В продаже - Acroname Palm Pilot Robot Kit

Домашние игрушки с радиоуправлением - это вчерашний день. Игрушки-роботы с некоторым количеством "прошитого" интеллекта, такие как SONY AIBO - развлечение для богатых.

Компания Acroname уже который год предлагает на рынок свою уникальную разработку - роботы, базируемые на обычных "наладонниках", таких как PalmPilot или IBM WorkPad. Стоит такое удовольствие чуть больше $300, не учитывая стоимости самих портативных устройств. В результате мы получаем вполне программируемую модель - игрушка плюс элемент развития.

В качестве устройств управления для PPRK (аббревиатура от Palm Pilot Robot Kit) могут использоваться портативные устройства с операционными системами Palm или WinCE. Коммутация с роботом - по интерфейсу RS232, за счет чего обеспечивается управление специально разработанным серво-модулем SV203. Роботы PPRK достаточно свободны в движении, имеют в своем арсенале три колеса и могут делать акробатические трюки.

На сегодня Acroname предлагает достаточно широкий выбор программного обеспечения. Плюс к этому (!) программы можно писать самостоятельно. При этом многое зависит от выбранной вами модели робота. Например, для одних возможно программирование на C/C++ и HotPaw Basic, для других (например, как в варианте с обеспечением Deluxe BrainStem PPRK Kit) предусмотрен специальный язык TEA, представляющий из себя что-то между С и Java.

Современные роботы, управляемые с помощью персонального компьютера и управляемые через порты или с помощью дистанционного управления - вещи довольно громоздкие и дорогие. PPRK - абсолютно автономен. Имея на своем борту мозг в виде портативного устройства с жидкокристаллическим дисплеем, он может стать очень интересным вариантом для домашнего развлечения. Можно сказать, что перед нами собачка AIBO для более взрослого возраста - ведь этого робота можно программировать.

Среди другого оснащения роботов PPRK стоит отметить наличие практически во всех моделях инфракрасных датчиков дистанции, что позволит ему успешно обходить препятствия и уклоняться от движущихся объектов. Помимо этого, Acroname занимается выпуском комплектующих для домашних развлекательных роботов. PPRK - это только одна из веток их продукции. Поэтому, может случиться, что данные роботы "подрастут" и помимо развлекательной будут нести на себе и функции домашних помощников.

В продаже - робот-пылесос Dyson Dual Cyclone DC06

Английская компания Dyson представила на рынок модель Dual Cyclone DC06 . Данный робот не требует дополнительного программирования и готов приступить к работе сразу после покупки. На самом деле он напоминает простой пылесос нового поколения. Единственное, что его отличает от предшественников - DC06 без посторонней помощи ездит по помещениям и пылесосит. Специальные датчики дистанции позволяют ему обходить препятствия.

В продаже - робот-пылесос KARCHER Robocleaner RC 3000

Примерно такой же робот-пылесос можно увидеть на сайте немецкой компании KARCHER под названием Robocleaner RC 3000. Диаметр его корпуса составляет 28 см, а высота - 9,8 см. Весит RC3000 всего 1,8 кг. Уровень шума - 54 Дб, мощность 18 Вт, скорость - 20 см/секунду, время подзарядки - 10-20 минут.

В продаже - робот-пылесос iRobot Roomba

Американская компания iRobot представила одно из самых дешевых на сегодня решений (всего лишь $200) - Roomba. Это, кстати, первый робот-пылесос, выпущенный на территории Америки, так заявляют в iRobot.

В продаже - робот-пылесос Electrolux Trilobite

Также сейчас вполне реально и нашим пользователям приобрести модели Trilobite от шведской компании Electrolux, он продается в России, правда, цены более кусачие - $1500.

На выставках - TOSHIBA ApriAlpha

TOSHIBA Advanced Personal Robotic Interface ApriAlpha - это новая концепция домашнего робота. Внешне изобретение напоминает небольшую (380х350 мм) сферу, передвигающуюся на маленьких колесиках. Внутри все напичкано самой современной электроникой - микрофоны, динамики, ультразвуковые сенсоры и так далее. Данный робот может распознавать до 100 человек благодаря встроенной системе распознавания изображений. Коммуникативность устройства реализована на самом современном уровне.

На выставках - ATR Media Integration & Communication Research Lab Robovie

Robovie был впервые представлен в августе 2000 года. Этот наполовину робот-гуманоид от ATR Media Integration & Communication Research Lab. Robovie отличается наличием специального внешнего покрытия, подобного человеческой коже и сделанного из силикона и уритановой пены. В такую кожу имплантированы специальные сенсоры. Рукопожатие с Robovie - это уже рукопожатие с другом, а не с железным корпусом. Робот может чувствовать состояние погоды, менять настроение. Robovie создан для каждодневного общения. Внешне он не сильно похож на гуманоида, поскольку передвигается на колесах, но вместе с тем имеет две руки, корпус и голову. Для реализации трехмерного зрения используются две видеокамеры, а также дополнительно используется еще одна ненаправленная камера и ультразвуковые датчики дистанции (спереди и сзади). Предусмотрены функции распознавания и синтеза речи.

На выставках - Dr. Robot

Пожалуй, Dr. Robot - один из самых необходимых и стандартных механизмов на сегодня. Внешне он выглядит как двуногий робот-гуманоид, но вместе с тем совмещает в себе множество полезных функций. Во-первых, он может обучаться, во-вторых, распознает людей по лицам и голосам, анализируя интонации. В-третьих, в-четвертых и в-пятых, Dr.Robot играет в шахматы, танцует, музицирует и поет. Как собеседник этот робот также полезен, поскольку связан с интернет и сможет вам рассказать последние новости или информацию о погоде. Полезен он и как секретарь, так как может вести ваш личный календарь и сортировать контакты.

Управляется Dr. Robot дистанционно по инфракрасной связи либо через интернет. Дополнительные характеристики: рост - 55 см, вес - 4 кг, количество степеней свободы - 22.

На выставках - Fujitsu HOAP-1 и HOAP-2

Fujitsu продвигает на рынок своих двуногих механических гуманоидов HOAP-1 и HOAP-2 (аббревиатура от Humanoid Open Architecture Platform). Что интересно роботы управляются с помощью ПО на базе ОС Linux. Программное обеспечение для HOAP пишется на языке С++. Робот подключается к USB-порту компьютера и имеет встроенный передатчик. Внутри у HOAP есть процессор Pentium III 700 МГц, чего на первых порах достаточно. Также стоит отметить, что HOAP-1 имеет 25 степеней свободы.

На выставках - Sony SDR-4X

SDR-4X - это небольшой по размерам двуногий робот-гуманоид. По данным на 2003 год он работает на базе 64-разрядного Risc-процессора и обладает памятью в 64 Мб. Словарный запас SDR-4X включает 20000 слов. Помимо этого он может петь и выполнять акробатические трюки.

На выставках - HONDA ASIMO

HONDA является таким же столпом в области разработок роботов-гуманоидов, как SONY и Fujitsu. ASIMO - один из самых популярнейших (или лучше сказать, раскрученных) роботов в мире. На базе подобных роботов доводятся до идеала конструкции механических рук и ног, а также отлаживается программное обеспечение. При этом, говоря о движениях, немаловажный параметр для робота-гуманоида - это скорость ходьбы, что представляет собой довольно сложный процесс анализа, сенсорного управления и центрального управления системой. Японским разработчикам удается прогрессировать в данной области. Кстати, обратите внимание на внешний вид ASIMO. По-моему это самый красивый робот-гуманоид.

Если копнуть глубже…

Нужно отметить, что люди от науки проникли достаточно глубоко, им подвластно клонирование, идет активная работа со стволовыми клетками, компьютеры выигрывают у лучших шахматистов. С другой стороны, активно развивается робототехника, а это более совершенные материалы, разработка многих уникальных устройств. Например, некоторые современные роботы имеют гораздо больше степеней свободы в движениях, нежели это дано человеку. Помимо сего, мы слышим и видим только в определенных диапазонах. А современные датчики и устройства позволяют воспринимать ультрафиолет, инфракрасное излучение, ультразвук, инфразвук, уровень радиации, давление, производить химический анализ сред и так далее.

Поэтому взаимодействие человека и современных машин ведет к усовершенствованию самого человека. На сегодняшний день количество разработанных и разрабатываемых моделей роботов исчисляется тысячами, при этом только одних роботов-гуманоидов уже около сотни моделей. Давайте рассмотрим глубже основные тенденции в данном направлении современной науки.

Интерактивность и "машинный" метаболизм

Что характеризует работоспособность человеческого организма? Метаболизм, или, говоря иначе, обмен веществ. Мы, например, можем чувствовать усталость, реагировать на проявления внешней среды и так далее. Для роботов-гуманоидов разрабатывается нечто схожее. Согласитесь, что "механические организмы" также обладают своим собственным обменом веществ (энерго-обменом).

Интересные исследования по данному поводу провела группа под управлением Брайана Адамса (не путать с певцом!), создав робота по имени Cog. Задачей этого робота было работать и уставать. В будущем предусмотрено, что он будет способен на большее количество человеческих чувств или эмоций, а именно злость, одиночество, волнение. В принципе, это все программируемые процессы. Представить подобное можно в виде трех основных функциональных блоков - датчиков, анализа и вывода данных.

Простой пример - у робота заканчивается энергия (разряжается аккумулятор и т.п.). Блок анализа считывает данные с соответствующих датчиков, анализирует их и выдает результаты в виде определенных выходных параметров (робот меняет выражение "лица", начинает медленнее работать и т.п.). Согласитесь, что, по своей сути, это похоже на запрограммированное поведение тамагоччи, правда, на более серьезном уровне, потому как в блок анализа могут поступать данные совершенно различного и более сложного типа, начиная от давления на рабочие части при переноске груза и заканчивая скоростью передвижения. Таким образом, мы получаем расширенную модель "машинного" метаболизма. Так не далеко и до "машинного" инстинкта самосохранения:)

Теория разума для роботов-гуманоидов

Теория разума роботов-гуманоидов - тема многих современных научных работ. В сентябре 2000 года состоялась первая IEEE/RSJ интернациональная конференция посвященная роботам-гуманоидам (теперь она проводится каждый год). Одним из ее итогов явилась публикация Брайана Скасселлати (B. Scassellati) "Theory of Mind for a Humanoid Robotics".

Задачей проекта, который вел и ведет Брайан, является создание "умной" визуальной системы для роботов. В большинстве случаев сейчас мы большей частью сталкиваемся с довольно примитивной реализацией зрения у роботов - видеокамеры и т.п. Интеллектуальная видеосистема же должна выделять объекты, производить анализ, следить за их движением и самообучаться. Сейчас созданы две опытные модели Baron Cohen и Leslie, обучающиеся пока за счет людей. Автор и проводит аналогию: как дети учатся у взрослых, так роботы учатся у людей.

Реализация результатов исследований Брайана Скасселлати очень интересна. Основы теории способности мышления у роботов-гуманоидов представлены в структуре, разработанной для робота Leslie, и реализованной в модуле ToBY (Theory of Body) .

Сперва, система ToBY применяет несколько простых физических законов к объектам для определения: движущиеся они или нет. На данном этапе происходит так называемая сортировка объектов. При этом, те, которые кажутся не движущимися остаются под наблюдением в режиме ожидания от них движения. С обнаруженными движущимися объектами происходит их анализ. В модуле EDD (Eyes Direction Detector) определяется направление взгляда на интересующий объект, в ID (Intentionality Detector) происходит анализ движения объектов. Вся информация поступает на блок SAM (Shared Attention Mechanism) и в результате на выходе мы имеем детектирование окружающих объектов и наблюдение за движущимися. Камеры смогут следить за ними. Пока речь идет только о детектировании движущихся объектов, а не о распознавании изображений. Реализация второго представляет собой более сложную алгоритмическую модель, которая пока в большинстве случаев находится в стадии тестирования или разработки.

Не так все гладко

Хотя на Robodex 2003 было представлено несколько моделей, которые, как заявлено, могли распознавать людей по изображениям (например, TOSHIBA ApriAlpha), на самом деле, я воочию этого не видел, поэтому и не сильно верю, поскольку был ознакомлен с современной документацией некоторых исследователей и видел явные проблемы с практической реализацией данной темы. Потому как человеческое лицо может менять выражение, а в реальных условиях вообще невозможно получить идентичные фотографии одного и того же лица, зафиксированные в разное время. Алгоритмы получаются очень сложными и предусматривают немалую долю погрешности. Точно такие же проблемы и в системах идентификации человека по голосу, идеала пока не достиг никто, потому как наша речь также изменчива (интонация, высота тона, ритм). Системы распознавания речи (speech-to-text) продвинуты на более высоком и профессиональном уровне, хотя также далеко от идеала. Вообще, когда говорится о фантастических решениях в мире роботов нужно немного фильтровать информацию. Например, если бы была разработана универсальная система распознавания речи, то космические и некоторые коммуникационные технологии перешли бы на передачу простого текста вместо зашифрованного звукового сигнала, что гораздо выгоднее с точки зрения объема передаваемых данных.

Так что очень часто мы имеем дело с простой популяризацией, которая поставлена на уровень шоу-бизнеса. Думаю, что суммы, которые вращаются в современной науке ничуть не меньше, чем в кино или музыкальном производстве. Это объясняет многое. Хотя большинство описаний современных моделей роботов на выставках упорно говорят о другом! О том, что такие алгоритмы уже есть. Посмотрим. Может, и статьи через годик я буду просто диктовать, как это рассчитывал еще делать в 1996-м:)

Продолжение следует…


Играйте и выигрывайте! Интернет лотерея iLoto.net
Реклама в журнале

Copyright © <LMTH>. Все материалы являются собственностью их авторов.
При перепечатывании ссылка на http://www.magaz.org/ как на источник
информации обязательна. Правила использования материалов журнала