Роботи гумоноїди у сучасному світі
Зміст:
- Введення
- Історія Asimo
- Комерційні роботи
- Дослідницькі роботи
- Роботи-космонавти
- Андроиды з людським виглядом
- Роботи-гуманоїди для допомоги і розваг
- Висновок
У статті розглядаються питання еволюції і створення гуманоїдних роботів, напрями розвитку в галузі роботобудування, технічні прийоми і методи, що максимально наближають робота до фізіології і інтелекту людини. Древні папіруси III століття до нашої ери, часів фараона Птолемея II Филадельфа, свідчать про створення першої механічної людини. Арістотель говорив про статую Венери з поміщеним усередині механізмом, завдяки якому вона могла рухатися. Гомер в "Іліаді" писав про людиноподібних істот. А римський імператор Карл V любив механічні іграшки у вигляді піших і кінних лицарів, які марширували і билися між собою. Усе це вказує, що люди у всі часи цікавилися механічними пристроями, що імітують зовнішність і поведінку людини.
Так в 1774 році швейцарський годинникар Пьер-Жак Дро і його син Анри Дро створили першого андроида "The Writer"(з англ. письменник). Наступним винаходом цих талановитих людей був гуманоїдний робот Pianist або Lady Musician - робот-жінка, що грає на популярному клавішно-духовому музичному інструменті того часу. Існують безліч легенд про створення інших механічних людиноподібних пристроїв : наприклад, андроида Габрієля де Магеллана, великого мореплавця; годинника з фігурками людей майстра Кулібіна, що рухаються; андроида Вольфганга Кемпелена, який грав в шахи з самим Наполеоном; парового залізного робота Джона Мора у кінці XIX століття і так далі
Недосяжним завданням для майстрів того періоду було створення розумного, інтелектуального пристрою, який міг говорити, слухати, аналізувати довкілля і самостійно приймати рішення. Знадобилося дуже багато часу і знань, щоб досягти такого рівня можливостей, яких мають сучасні роботи-гуманоїди і андроиды.
Історія ASIMO
Мета сучасних учених - створення робота, який буде максимально схожий на людину. Фахівці в області робототехники розділилися в сферах дослідження окремих частин гуманоїдів. Одні працюють над удосконаленням ходьби робота, надання йому максимальній стійкості на різних поверхнях, розробляють чітку і плавну роботу рук, ідеальну моторику, інші прагнуть створити природну шкіру, міцні кістки і розвинені м'язи, а треті одушевляють робота, модернізуючи штучний інтелект до рівня дорослої людини.
Першим відомим роботом-гуманоїдом в 1986 році став Е0 - експериментальна модель 0 від японської компанії Honda вагою 16,5 кг і заввишки 101,3 кг і що має 6 ступенів свободи. Це була спроба імітувати людину при ходьбі, проте час між кроками складав 5 секунд.
Honda E0 на відео:
З 1987 по 1991 року Хонда тестувала моделі Е1(12 ступенів свободи, вага - 72 кг, висота - 128,8 см), Е2(12 ступенів свободи, вага - 67,7 кг, висота - 132 см) і Е3(12 ступенів свободи, вага - 86 кг, висота - 136,3), які після ретельного вивчення ученими процесу ходьби, змогли пересуватися із швидкістю 1,2 км/год. Розробники досягли результату в 3 км/год по рівній поверхні, проте робот не був стійкий на такій швидкості.
Honda E1 на відео:
Honda E2 на відео:
Honda E3 на відео:
Збільшивши довжину ніг до 40 см, ученим вдалося досягти швидкості експериментальних моделей в 4 км/год і підвищити їх стійкість. З 1991 по 1993 рік з'явилися роботи Е4(12 ступенів свободи, вага - 150 кг, висота - 159,5 см), Е5(12 ступенів свободи, вага - 150 кг, висота - 170 см), Е6(12 ступенів свободи, вага - 150 кг, висота - 174,3 см). Перші прототипи гуманоїдів до 1993 року могли пересуватися по похилих і нерівних поверхнях.
Honda E4 на відео:
Honda E6 на відео:
Для створення повноцінного робота-гуманоїда наступною важливою подією стало приєднання тулуба до існуючих ніг експериментальної моделі. Прототип- 1, так називався перший гуманоїд компанії Хонда в 1993 році, який мав 30 ступенів свободи, висоту - 191,5 см, вагу - 175 кг і Никель-цинковый акумулятор 135В, 6А*ч. Дослідницький центр японців розділився на дві групи: одна удосконалювала ноги, а друга займалася розробкою функціонування рук і корпусу гуманоїда.
Honda Прототип- 1 на відео:
у 1996 році Прототип 2 мав вже потужний комп'ютер, електромотори, батареї, радіопередавачі і інше, які дозволяли йому без проблем переміщати візок і рухатися у будь-якому напрямі по сходах. Технічні характеристики робота Прототип 2: 30 ступенів свободи, вес- 210 кг, высота- 182 см, ширина- 60 см, толщина- 75,8 см, швидкість ходьбы- 2 км/год, робочу навантаження на одну руку в 5 кг, час роботи - 15 мін, Никель-цинковый акумулятор 135В, 6А*ч.
Honda Прототип- 2 на відео:
Повним експериментальним роботом-андроидом в лінійці Прототипів в 1997 році стала 3 - я модель, що має 28 ступенів свободи, вагу - 130 кг, висоту - 160 см, ширину - 60 см, товщину - 55,5 см, швидкість ходьби, - 2 км/год, робоче навантаження на одну руку в 2 кг, час роботи - 25 мін, Никель-цинковый акумулятор 135В, 6А*ч. Зменшення ваги і габаритів обумовлювалося застосуванням нових легших матеріалів для корпусу. Уперше розробники Хонди застосували управління роботом на відстані, т.е децентрализованную систему.
Honda Прототип- 3 на відео:
Наступним кроком в 1998-1999 роках був легший андроид Прототип 4, який мав 34 ступені свободи, вагою - 80 кг, заввишки 160 см, швидкість ходьби - 2 км/год і Никель-цинковым акумулятором 135В, 6А*ч.
Honda Прототип- 4 на відео:
2000 рік ознаменувався появою першого робота-андроида в лінійці ASIMO(Advanced Step in Innovative Mobility, з англ. "просунутий крок в інноваційній рухливості"). Ця модель мала маневрені руки, прекрасний дизайн і корпус з новітніх матеріалів.
Honda Asimo на відео:
ASIMO має 4 покоління: ASIMO(2000 рік): 26 ступенів свободи, вага - 52 кг, висота - 120 см, ширина - 45 см, глибина - 44 см, швидкість ходьби - 1,6 км/год, Никель-гидридные батареї 38,4 В/ 10 А-ч/ 7,7 кг, цикл зарядки 4 години, час роботи - 30 хв.
ASIMO(2004 рік): 30 ступенів свободи, вага - 54 кг, висота - 130 см, ширина - 45 см, глибина - 37 см, швидкість ходьби - 2,5 км/год, швидкість бігу - 3 км/год, відривши від землі - 0,05 з, Литий-ионные батарея 51,8 в/ 6 кг, цикл зарядка 3 година, режим робота(у режимі ходьби) - від 40 міна до 1 година.
ASIMO(2005 рік): 30 ступенів свободи, вага - 54 кг, висота - 130 см, ширина - 45 см, глибина - 37 см, швидкість ходьби - 2,7 км/год і 1,6 км/год при перенесенні 1 кг вантажу, швидкість бігу - 6 км/год по прямій і 5 км/год з поворотами, відривши від землі - 0,08 з, Литий-ионные батареї 51,8 В/ 6 кг, цикл зарядки 3 години, режим роботи(у режимі ходьби) - від 40 мін до 1 години.
ASIMO(2011 рік): 57 ступенів свободи, вага - 48 кг, висота - 130 см, ширина - 45 см, глибина - 33 см, швидкість бігу - 9 км/год, Литий-ионные батареї 51,8 В/ 6 кг, цикл зарядки 3 години, режим роботи(у режимі ходьби) - від 40 мін до 1 години.
Робот-андроид має відеокамери і датчики для розпізнавання об'єктів, що рухаються, жестів, осіб, звуків, оточення, а також може розмовляти, користуватися інтернетом і локальними мережами.
Зараз all - new ASIMO такий:
Комерційні роботи
В даний момент створюється величезна кількість різних андроидов і, кожен з них, призначений для певної і конкретної мети. Популярність деяких моделей привела до комерціалізації деяких проектів. Наприклад, все той же ASIMO вже сьогодні можна придбати за ціною трохи більше 1 мільйона доларів. Існують моделі сервісних комерційних роботів такі, як REEM - C від компанії PAL Robotics, які служать для власника платформою для досліджень ходьби, захоплення, навігації, контролю усього тіла, взаємодії між людиною і роботом і багато чого іншого.
REEM - C на відео:
Також прикладом може бути андроид Kondo KHR - 3HV, який стоїть біля $1800 і збирається із спеціального набору, що продається в магазині хобі товарів. Кожен той, що сьогодні бажає може придбати собі справжнього робота, який робитиме все те, що хоче його безпосередній хазяїн. І плани людини обмежуються не лише дослідженнями в області робототехники, а і в задоволенні своїх фізичних потреб. Яскравим прикладом служить дітище інженера-електрика і ученого Douglas Hines - секс-роботы Rocky і Roxxxy, які були розроблені японським National Institute of Advanced Industrial Science and Technology.
Roxxxy на відео:
Дослідницькі роботи
Одного з головних завдань учених залишається навчити робота точним людським рухам. Якщо з маніпуляцією рук простіше, то з ходою або ходьбою по різній місцевості, в різних умовах, все набагато складніше. Над цією проблемою працює величезна кількість різних компаній і організацій. Прикладом роботи над складним технічним процесом є Roboray від Samsung, ATLAS від DARPA, iCub від RobotCub, WABIAN - 2RIII від Humanoid Robotics і інші.
Деякі з дослідників добилися вже дуже добрих результатів:
Samsung Roboray на відео:
DARPA Atlas на відео:
RobotCub iCub на відео:
WABIAN - 2RIII на відео:
Натхненні био-роботами, учені з Токійського університету(University of Tokyo) вирішили створити кістки і м'язи для робота. Гуманоїд називається Kenshiro, він імітує тіло середнього японця віком 12 років, зростанням 158 сантиметрів і вагою 50 кілограмів. Kenshiro відбиває 160 основних м'язів людини : 50 в ногах, 76 в корпусі, 12 в плечах, і 22 в шиї.
Kenshiro на відео:
Одно з п'яти людських почуттів - слух, втілений в роботі Науково-дослідного інституту Honda, Японія(HRI - JP) - HEARBO. Метою створення такого робота, було навчити пристрій розрізняти окремі звуки, аналізувати дані і у разі нестандартної ситуації, подати відповідний сигнал. HEARBO вже здатний відрізняти музику, людський голос і звуки довкілля.
HEARBO на відео:
Іншим органам чуття учені також приділяють пильну увагу. Кожен окремий елемент людського тіла, включаючи інтелект, вимагає величезної роботи і високої підготовки фахівців з програмного забезпечення. Для цього деякі компанії і дослідницькі інститути на базі роботів-гуманоїдів розробили платформи для індивідуальних досліджень. Наприклад, такими пристроями є роботи NAO від компанії Aldebaran Robotics, Baxter від Rethink Robotics і інші.
Три дослідники в області робототехники David Hanson, Mark Tilden і теоретик Gino Yu об'єдналися в створенні розумного робота-андроида. Результатом їх роботи став Adam Z1, який має інтелект трирічної дитини. Робот DeeChee учить перші слова, NICO здатний розпізнавати себе в дзеркалі, а iCub учить людську мову - і це не усе досягнення сучасної робототехники.
Adam Z1 на відео:
Роботи-космонавти
Окремо слід зазначити роботов-андроидов що розробляються для космосу. Найпопулярнішими "космонавтами" стали Kirobo і Robonaut 2. Комунікаційний робот-гуманоїд Kirobo - розробка наукового центру RCAST, Robo Garage і TMC і Японського агентства аерокосмічних досліджень(JAXA), який 9 серпня 2013 року успішно прибув на МКС. Зростання андроида 34 см і вага 1 кг, він призначений для спілкування з людьми в умовах роботи в космосі, відправки собщений і фотографій членів екіпажа і так далі.
Другий "космонавт" - Robonaut 2, розроблений Центром НАСА Johnson Space(JSC) і General Motors, є автономним, інтелектуальним, високотехнологічним пристроєм для виконання дуже складних завдань у відкритому космосі. Нещодавно стало відомо, що до тулуба прототипу додалися ноги. Андроид ставати все більше і більше схожий на людину.
Kirobo на відео:
Robonaut на відео:
Андроиды з людським виглядом
Вже не новина, що гуманоїди і андроиды можуть говорити, співати, грати у футбол, змагатися один з одним і навіть спілкуватися з людьми. Передовим дослідником і творцем роботів, максимально схожих на людину є японський професор Хироши Ишигуро(Hiroshi Ishiguro). Його роботи примушують людей повірити в реальність існування андроидов в людському вигляді. Учений створив робота-копію самого себе. Гуманоїд здатний передавати емоції, жести і рухи хазяїна на відстані. Для цього використовуються спеціальні датчики, що поміщаються на особу, руки і тіло людини. На виставці "Роботи в русі"(Robots in Motion) в Гонконзі Хироши Ишигуро представив співаючу робота-дівчину Geminoid F, абсолютно передавальну жести і міміку живого виконавця. Пізніше в Осаке з'явився робот-гуманоїд Minami в жіночому вигляді, який розважав відвідувачів одного з універмагів.
Geminoid F на відео:
У 2013 році японська фірма Kokoro представила реалістичний андроид Actroid - SIT у вигляді копії справжньої жінки. У відмінності від робіт професора Ишигуро, цей робот є автономним і здатний виділити співрозмовника з натовпу, налагодити зоровий контакт, жестикулювати під час бесіди і делікатно переводити теми розмови. Метою цього проекту стало вивчення відношення людини до робота.
Actroid - SIT на відео:
Не можна не відмітити російських розробників з Нейроботикс, місто Зеленоград. Їх прототипом людини стала Аліса Зеленоградова, робот-гуманоїд у вигляді молодої російської дівчини, що має силіконову особу і парик, але що цілком реалістично імітує емоції, мову, міміку, жести і реакції в процесі розмови. Хоча Аліса і не уміє ходити, а усього лише має колісну платформу для пересування, вона спокійно танцює і гуляє по вулицях міста.
Аліса Зеленоградова на відео:
Дитина-андроид Diego-san, що є дітищем Лабораторії Сприйняття університету Каліфорнії в Сан-диего(UCSD), на сьогоднішній має найреалістичнішу особу, яка може передавати міміку і емоції. Зростання малюка 130 см, вагу 30 кг, тіло має 44 пневматичних з'єднань, а його голова містить 27 рухливих частин. Робот розроблений в якості дослідницької платформи для вивчення когнітивного розвитку немовлят і міститиме роботу UCSD з природною комунікацією, включаючи такі можливості, як читання і імітація міміки.
Diego - san на відео:
Роботи-гуманоїди для допомоги і розваг
Психологія людей влаштована таким чином, що людина хоче бачити у своєму помічнику не безликий механізм, а пристрій з ознаками одушевленої. Для цього розробники в області робототехники прагнуть надати їх творінням людиноподібний вид. Роботи-гуманоїди або андроиды дуже популярні серед народу. Вони можуть допомагати престарілим, наприклад, Romeo від компанії Aldebaran Robotics, здатний приносити їжу, виносити сміття або просто розважати хазяїна.
Romeo на відео:
За допомогою робота-няні Robovie ученные змогли дізнатися як діти взаємодіють з роботом-гуманоїдом, метою якого було налагодити соціальний і емоційний контакт. Роботи-кухарі, роботи-офіціанти, роботи-екскурсоводи і так далі - усі ці помічники створюються, що б полегшити життя власникові і позбавити його від щоденної рутинної праці.
Для забезпечення безпеки починають застосовувати автоматичні пристрої і механізми, включаючи роботів-гуманоїдів таких, як Thor - MANG від Robotis - робот для роботи у ворожих середовищах, SAFFiR(Shipboard Autonomous Firefighting Robot) від NRL для гасіння пожеж на морських судах і інші.
THOR - MANG на відео:
У індустрії розваг представлена величезна кількість андроидов, які можуть співати(Pre - made Me, Hubos), танцювати(mRobo від TOSY) і навіть учавствовать в спортивних змаганнях: боксери Cloudrobots від TTTECHRobot, футболіст RQ - TITAN від RoboBuilder, гравці в пинг понг BHR - 4 і BHR - 5.
Cloudrobots на відео:
RQ - TITAN на відео:
BHR - 4 і BHR - 5 на відео:
Такі роботи-гуманоїди, як популярна музична група Compressorhead, беруть участь в комерційних концертах, приносячи своїм власникам непоганий прибуток.
Compressorhead на відео:
Vomiting Larry на відео:
Висновок
Згадаєте старі фільми, де страшні залізні роботи-гуманоїди, які прилетіли на космічних кораблях, уриваються у будинки звичайних людей і вражають їх своїми лазерами. Или найпопулярніший фільм про андроида "Термінатор", де робот з майбутнього хоче убити головних героїв стрічки. Відношення до гуманоїдів нашого часу таке неагресивне і неприязне, як було декілька десятків років назад. З появою сучасних моделей роботів, люди стали розуміти про усю значущість цих пристроїв в повсякденному житті, а також внесок їх у розвиток науки і техніки. Творці прагнуть до автоматизації багатьох процесів, впроваджують автономних помічників в побут, з метою полегшити існування власника, не переслідуючи мети і не народжуючи думки про шкоду роботів для людини. Щодня вчені зі всього світу працюють над процесом вдосконалення роботів-гуманоїдів, вдихаючи в них нові можливості. Вони прагнуть наблизити андроидов до максимальної подібності з людиною: наділити їх величезною функціональністю і великим необмеженим інтелектом, а також досліджувати усі органи чуття людини наблизившись до повного усвідомлення і поняття процесів, що відбуваються в живому організмі.
