Программируемые человекоподобные роботы. FEDOR Первый: русский антропоморфный робот

Технология по созданию андроидов развивается с сумасшедшей скоростью. Роботы становятся устрашающе похожи на людей, причем как внешне, так и по своим характеристикам. Ученые уже подсчитали, что через пару декад роботы станут частью нашей жизни, работая на благо человека и его семьи. Вот лишь небольшой список из 15 роботов, которые пугающе схожи (особенно внешне) с человеком.

Первый в мире робот-ведущий новостей

Самый первый в мире андроид-диктор новостей рассказал о землетрясении и рейде ФБР в Токио 24 июня 2014 года.

На самом деле было создано два андроида - "девочка-андроид" (kodomoroid), которая может читать новости разными голосами и на разных языках, и "женщина-андроид" (otonaroid), которой будет играть роль специалиста по распространению информации в Национальном музее передовой науки и технологии, или просто Mираикан.

BINA48 - женская голова-робот

Воспоминания, верования и основные черты характера женщины были переведены в одного робота, названного Bina48 (Breakthrough Intelligence via Neural Architecture, скорость обработки данных 48 эксафлопс в секунду и объем памяти 48 эксабайтов).

Сам по себе робот довольно сложно сконструирован и способен общаться на тему философии, выявлять расистские склонности собеседника и даже рассказывать шутки.

Стоит отметить, что название робота произошло от имени жены основателя компании Terasem Movement Foundation , создавшей робота, Бины Аспен (Bina Aspen).

На протяжении 20 часов с ней общались на разные темы, начиная от детства до карьеры. Далее всю информацию загрузили в базу данных искусственного интеллекта. Дизайнер робота Дэвид Хансен (David Hansen) создал только бюст Бины, но на это пришлось потратить 125 000 долларов США.

Симулятор пациента SimMan 3G

Этот робот был создан для того, чтобы медики могли улучшить свои знания и навыки, практикуясь на данном симуляторе. Машина может и довольно полезная, но выглядит немного устрашающе, особенно когда начинается симуляция кровотечения, конвульсии, крик и выделение пены изо рта.

SimMan 3G был создал для симуляции практически любой ситуации, описанной в медицинской книге.

Geminoid F - женщина-робот

Японский специалист по роботостроению Хироси Исигуро (Hiroshi Ishiguro) превзошел самого себя, когда создал Geminoid F, андроида, похожего на женщину, и способного улыбаться, двигать плавно бровями, разговаривать и даже петь.

Чтобы сделать лицо, понадобилось использовать 12 механизмов управления, работающих благодаря давлению воздуха. Это позволяет андроиду воссоздавать человеческие выражения лица.

Geminoid F настолько реалистичный, что даже сыграл женскую роль в одном из спектаклей в Токио.

Geminoid DK - живой робот

Еще одно создание Исигуро воссоздает образ Хенрика Шарфе (Henrik Scharfe), доцента датского университета Ольборг (Aalborg University). По словам изобретателя, его целью было понять "эмоциональные возможности" робота во время общения с человеком.

В видео можно заметить, насколько реалистичны лицевые движения, моргание и движения рта.

Simroid - стоматологический учебный робот

Возможно самое отвратительное в этом роботе это тот факт, что "кожа" вокруг его рта настолько эластична, что ее можно растягивать намного сильнее, чем кожу человека, и при этом она не треснет. Полость рта робота напичкана сенсорами, чтобы робот мог симулировать боль или неприятные ощущения.

Робот также может проворчать, если врач случайно заденет его локтем.

Albert Hubo - робот-Эйнштейн

Робот (точнее голова-робот), который сильно похож на Альберта Эйнштейна, работает на батарейках АА. Он может похвастаться реалистичными выражениями лица, а голову можно прикрепить к корпусу робота. Кроме этого, робот может говорить голосом, похожим на голос самого Эйнштейна.

HRP-4C - человек-робот

Данный робот был разработан так, чтобы быть похожим на обычного японского подростка. HRP-4C прошел несколько стадий технологической эволюции - сначала он мог только говорить, потом стал петь, а потом и плясать (хоть и немного странно). Как и большинство роботов, данная модель не могла симулировать человеческую походку, пока не прошла очередную стадию улучшения.

Несмотря на то, что этот робот до сих пор ходит немного неровно, множество улучшений сделали его более реалистичным по сравнению с другими андроидами.

FACE - робот с гибким лицом

Может ли робот выражать эмоции, причем настолько убедительно, что пугает? Именно такую цель преследовали итальянские разработчики робота FACE. Их робот снабжен 32 механизмами, расположенными в черепе и туловище, чтобы имитировать различные выражения. Робот способен передавать чувство страха, злости, отвращения, удивления, радости и грусти.

ASIMO - робот, который может почти все

Робот, построенный компанией Honda, может бегать, подниматься по ступенькам, прыгать и бить по мячу. Кроме этого, он также может выполнять различные действия своими руками. Пятью пальцами он может открыть крышку запечатанной бутылки и разлить сок по стаканам. Такое огромное количество возможностей являются результатом работы множество сенсоров, встроенных в руку, и работающих совместно с камерами, установленными в глазах робота.

PETMAN - военный робот

Агентство передовых оборонных исследовательских проектов министерства обороны США DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) успела создать много роботов для различных миссий, но PETMAN возможно самое удивительное из них. Робот, похожий на человека, одетого в камуфляжный костюм, может подниматься по ступенькам, отжиматься, бегать и делать множество других движений на поле боя.

Алиса - первый реалистичный андроид из России

Группа специалистов из компании Нейроботикс причастны к созданию самого первого российского робота-андроида. Конечно, данный робот не может сравниться с японскими аналогами, которые содержать около 30 подвижных механизмов для более плавных движений. У Алисы таких механизмов всего 8. И все же роботом можно управлять при помощи геймпада. Можно выполнять основные движения глаз и рта робота.

Стоит отметить, что голова андроида установлена на корпусе обычного манекена, а тот в свою очередь прикреплен к тележке с колесами, что позволяет роботу передвигаться. Внутри тележки можно обнаружить батареи для снабжения робота энергией.

Робот может использовать Скайп для общения, а камеры, установленные в глазах андроида, передают видео. Для передачи аудио используются микрофоны. Остается ждать, когда этот робот будет доведен до совершенства.

Гигантские роботизированные женщины-борцы

Эти роботы являются достопримечательностью первого токийского робота-ресторана.Чтобы построить заведение, где можно поесть и отдохнуть понадобилось 125,8 миллионов долларов США, несмотря на то, что меню в основном содержит напитки.

Андроиды в бикини, с ногами как будто позаимствоваными у трансформеров, могут бороться друг с другом под музыку Леди Гага и чтобы посмотреть на их борьбу, посетителям придется выложить 50 долларов.

RoBoy - робот, распечатанный на 3D-принтере

Roboy является гуманоидом, созданным при помощи 3D-принтера. Он был построен, чтобы помочь докторам диагностировать жертв инсульта и понять, как взаимодействуют мозг и тело.

"RoBoy будет имитировать заболевания, которые врачи должны диагностировать", сообщил Рафаэль Гостеллер, глава проекта Roboy в Швейцарском Федеральном институте технологий в Цюрихе. Он добавил, что все данные можно будет далее использовать в сфере протезирования.

Робот был создан командой из более 40 инженеров и ученых. У него мягкая, эластичная кожа, модульные мышцы, а чтобы они лучше имитировали человеческие мышцы, инженеры прикрепили к ним спиральные пружины.

Самой сложной частью создания робота было конструирование рук. Их сначала напечатали на 3D-принтере вместе с суставами. После этого внутрь вставили большое количество проводов, разместив их по тонким каналам.

Чтобы усовершенствовать мышцы, связки и сопутствующую работу по электронике, была собрана команда из Лаборатории искусственного интеллекта университета Цюриха и Исследовательского проекта Myorobotics, за которым следит Лаборатория встроенных систем Технического Университета Мюнхена.

RoBoy впервые был представлен публике в марте 2013 года в Цюрихе. После этого стартовал его тур по миру. Робот демонстрировал свои умения на различных выставках и в театрах.

Антропоморфные, то есть внешне схожие с человеком роботы принято подразделять на андроидов (антропоморфных роботов с высокой степенью внешнего сходства с человеком) и гуманоидов (внешне обладающих человекоподобием).

Как правило, такие роботы имеют аналогичные пропорции, имеют "голову", возможно руки, реже и ноги. Робот не обязательно является "ходящим", он может быть стационарным или мобильным, например колесным или гусеничным. Но "человеческие черты" должны читаться, у такого робота камеры обычно устанавливаются на голове.

Российские гуманодные роботы

, Андроидная техника (НПО "Андроидная техника"), Москва

Проект робота-ассистента, автоматизирующий процесс взаимодействия с клиентами: сбор данных, информирование, регистрацию в системах электронных очередей, администрирование. Может подменить человека в ситуациях оплаты услуг, консультаций, экскурсий, помощи в навигации, печати билетов, фотографий.

Зарубежные гуманоидные роботы

Alpha1 PRO. UBTech, Китай

Программируемый робот для детей (от 8 лет). В России представлен эксклюзивным дилером компании UBTech - компанией "Графитек".

, UBTECH, Китай

На 2015.11 в разработке, открыт прием заказов в рамках краудфандинговой программы по сбору средств.

, Honda, Япония

Робот андроидного типа, способный ходить и бегать. Отмечается, что на 2016.03 замечательный прототип так и не превратился в коммерчески доступное изделие.

, США

, Oregon State University, США

На 2015.05 в разработке. Платформа для отработки механизма двуногого (бипедального) хождения.

, The RoboticCub Project, Европа

Платформа антропоморфного типа для разработок в области искуственного интеллекта и когнитивных способностей. iCub - сокращенное от "искуственное познавательное тело.

, Tokio University, Япония

Двуногий робот, способный ходить и даже отжиматься от пола. Более 100 электродвигателей и других актуаторов. Основная особенность - робот может "потеть", что позволяет ему бороться с перегревом, связанным с высокой плотностью электромоторов и актуаторов. Для этого роботу требуется пополнять запас воды.

, Aldebaran Robotics, Франция (Япония)

NAO H25 Next Gen. Домашний антропоморфный робот высотой 58 см. Компаньон, помощник или исследовательская платформа (STEM). С 2012 года.

, Oussama Khatib и специалисты Стэнфордского Университета, США

2016.04.29 Подводный телеуправляемый робот (ROV), способный взаимодействовать с различными объектами при помощи двух рук-манипуляторов. Робот-аквалангист по кабелю получает команды от оператора, находящегося на поверхности - аватар-система управляет манипуляторами робота, повторяя движения рук оператора.

, Aldebaran Robotics, Франция

Домашний робот, социальный робот, андроидный тип, на колесной базе с возможностью омни-движения. Рост - 122 см, вес - 28,1 кг. Продажи в Японии через SoftBank с 2015 года.

Valkyrie, NASA/DARPA, США

Фото: NASA, источник: nasa.gov . R5 демонстрирует улучшенный баланс

Антропоморфный робот для использования в космосе, на Луне, на Марсе. 1.8 м, 131.5 кг. С двумя ногами и возможностью хождения. Два манипулятора в виде рук. Предназначен для использования на борту космического аппарата. Телеуправляемый. На 2015.11 в разработке.

, Китай

Гуманоидный инфобот.Способен к самостоятельному перемещению. Оснащен системой распознавания, анализа и синтеза речи. Автономность - до 4 часов. Может "танцевать". Может демонстрировать фото и видео. Объем выпуска - менее тысячи. Варианты применения: рестораны, больницы, торговые центры, школы.

На начало 2018 года выпускается в трех модификациях, отличающихся форм-фактором и размерами - от 90 см (Sanbot Nano) до 1.5 м.

SEER, Япония

Разработка инженера Takayuki Todo (Такаюки Тодо). Это только "голова робота". Представлена в 2018 году. Голова умеет, как распознавать выражение лица собеседника, так и выражать эмоции на собственном лице. В отличие от андроидов с высокой схожестью с человеком, у SEER не так уж много актуаторов, отвечающих за мимику, тем не менее, достигается определенное сходство с человеком. Глаза обладают двумя степенями свободы, кроме того, также движутся брови - за это отвечает специальный механизм. Рот пока что неподвижен и не имеет губ. Автор планирует добавить автоматизацию губ в ходе дальнейшей разработки. В целом глаза выглядят естественно, если не считать заметного отсутствия эффекта фокусировки глаз. Брови естественными не выглядят, но при этом они хорошо передают эмоции. Движения головы выглядят ненатурально.

Роботы из Америки, Европы, Кореи, России, которые умеют бегать и ходить по лестнице, работать официантами, играть на скрипке и разговаривать, отжиматься и сопереживать

Asimo, Япония

Разрабатывается компанией 30 лет, нынешнее поколение - 11-е. Один из самых «умных». Имеет магниевый каркас, бегает со скоростью 6 км/ч, распознает десятки голосовых команд и жестов, берет и подает предметы, умеет ходить с человеком за руку. Не продается, но сдается в аренду. Создатель: Honda Motor Company Рост 130 см, вес 54 кг

Petman, США

Один из самых быстро и «человекоподобно» двигающихся роботов. Умеет ходить по сложной поверхности, преодолевать препятствия, ползать, отжиматься и пр. Создан по заказу американского Минобороны, коммерчески не используется. Создатель: Boston Dynamics Рост 175 см, вес 80 кг

LS3 (Legged Squad Support Systems), США

Робот военного назначения, может автоматически следовать за указанным ему лидером или с помощью GPS самостоятельно добраться до пункта назначения. (В строгом смысле не андроид, однако сделан по образу и подобию живого существа, поэтому Forbes решил включить его в список.) Умеет передвигаться и ориентироваться на пересеченной местности - "всюду, где может пройти солдат или морской пехотинец". Создан по заказу американского Минобороны. Запаса топлива хватает, чтобы пройти 32 км и работать в течение 24 часов. Скорость на ровной дороге до 11 км/ч. Содатель: Boston Dynamics Грузоподъмность 180 кг, размеры и вес не сообщаются.

Hubo, Южная Корея

Умеет запоминать и узнавать лица. Может повторять за человеком движения. Хорошие навыки взаимодействия со сложными предметами: способен ездить на двухколесном скутере Segway, пробираться через завалы камней. Обладает повышенной устойчивостью. Создатель: Korea Advanced Institute of Science and Technology Рост 125 см, вес 45 кг

Nao, Франция

Самый массовый антропоморфный робот: по всему миру продано более 3000 штук. Широко используется для обучения программированию. Средняя цена €10 000, в России - 700 000 рублей. Широко используется в мировых соревнованиях по футболу среди роботов. Умеет вставать из лежачего положения. Создатель: Aldebaran Robotics Рост 58 см, вес 4,3 кг

Violin Playing Robot, Япония

Один из представителей целой серии роботов, позиционирующихся как антропоморфы женского пола - роботы-няни, сиделки и т. п. Движения рук настолько точны, что может невыразительно, но без ошибок играть на скрипке. Создатель: Toyota Motor Corporation Рост 152 см, вес 56 кг

AR-600, Россия

Единственная из многих российских разработок, дошедшая до стадии производства и продажи готовых роботов. Разработка обошлась в 300 млн рублей. Умеет ходить со скоростью до 3 км/ч, подниматься и спускаться по лестнице. Один из способов управления - с помощью экзоскелета, который надевает на себя оператор: робот копирует его движения. Умеет оперировать мелкими предметами разной формы. Создатель: "Андроидная техника" Рост 150 см, вес 60 кг

Repliee, Япония

Имеет лицо с 13 степенями свободы, может имитировать мимику человека. Распознает человеческую речь и жестикуляцию, реагирует на прикосновения, поддерживает диалог. Распознает и ищет предметы. Силиконовое покрытие имитирует человеческую кожу. Создатель: Osaka Intelligent Robotics Laboratory Рост 160 см, вес 88 кг

Первое упоминание термина андроид приписывается Альберту Кельнскому (1270 год). Значительную роль в популяризации термина сыграл французский писатель Филипп Огюст Матиас Вилье де Лиль-Адам (Mathias Villiers de l’Isle-Adam) (1838-1889), в своём произведении «Будущая Ева» («L"Ève future») для обозначения человекоподобного робота, описывая искусственную женщину Адали (Hadaly). Адали разговаривала с помощью фонографа, выдающего одну за другой классические цитаты.

По другой версии слово андроид произошло от создателя первых механических игрушек Анри Дро.

Андроиды в научной фантастике

Андроиды - это человекоподобные роботы. Часто, для увеличения сходства с человеком в конструкцию андроидов добавляют различные органические элементы (кожа, ткани, кровь и т. д.).

В одних научно-фантастических произведениях андроиды описаны, как имеющие человеческую внешность электромеханические роботы. В других произведениях авторы называли андроидами полностью органические, но искусственные создания. Существовало также и множество промежуточных значений. Также во многих научно-фантастических произведениях андроидам стирают память, в результате чего они живут, не зная о своём истинном происхождении.

В советской научной фантастике часто фигурирует слово «кибер» (не путать с киборг), приблизительно соответствующий по смыслу слову «андроид». Чаще всего «киберами» называются человекоподобные роботы или синтетические существа («биокиберы»). У некоторых авторов слово «кибер» является синонимом слова «робот».

С понятием андроида также соприкасается значение слова киборг, переводящееся как кибернетический организм. Тут делается смысловой акцент на самом симбиозе биологических и электронно-механических систем.

Андроиды в литературе и кино

Гиноид «Актороид», продемонстрированный Осакским университетом совместно с корпорацией Kokoro на выставке Expo 2007 (Япония)

Хотя человекоподобные роботы существуют, слово «андроид», так и не вышло за рамки научной фантастики, кино и телевидения и не стало техническим термином.

• Классические истории Айзека Азимова главным образом об андроидах, многие собраны в знаменитом произведении «Я, робот», по мотивам которого снят одноименный фильм. Они провозглашали набор правил этики для андроидов и роботов - «Три закона робототехники», что очень повлияло на других авторов и мыслителей в их толковании предмета.
• Персонаж Дэйта (Data) из американского телесериала «Звёздный путь: следующее поколение» («Star Trek: The Next Generation») описан как андроид, внешне практически идентичный человеку. В нескольких эпизодах четко указывается на его, по крайней мере, частичное органическое строение. Однако, в основном, упоминается о его электромеханическом строении.
• Репликанты из фильма «Бегущий по лезвию» (Blade Runner) являлись полностью органическими существами, созданными с помощью биоинженерии. Хотя в картине они и не упоминались как роботы или андроиды, но за основу сюжета взят роман Филипа Дика «Мечтают ли андроиды об электроовцах?» (Do Androids Dream of Electric Sheep?). Также в творчестве Филипа Дика нередко встречается тема искусственной человекоподобной жизни.
• Известные персонажи голливудских блокбастеров «Чужой» («Alien»), «Чужие» («Aliens») и «Чужой 3» («Alien 3») Эш и более совершенный Бишоп - типичные андроиды. Герои называют их «синтетиками», но сами андроиды предпочитают термин «искусственный человек». Из сюжетов фильма явно прослеживается как органическое, так и электронное строение этих андроидов. В последнем фильме «Чужой 4: Воскрешение» («Alien: Resurrection») персонаж даже стыдится того, что он андроид. К андроидам можно отнести человекоподобных репликаторов из сериалов «ЗВ-1» и «Звёздные врата: Атлантида».
• Андроидами являются модели 2, 2 усовершенствованная и 3 крикунов из фильма «Крикуны», в то время, как модели крикунов из второй части данного фильма являются киборгами.
• Одна из главных героинь сериала «Андромеда» («Andromeda»), Ромми, так же является Андроидом. Серии роботов Т-800, T-850, Т-1000, Т-Х из кинофильмов Терминатор являются андроидами. Робот Эндрю, персонаж повести Айзека Азимова «Двухсотлетний человек», а также снятого по ней в 1999 году одноимённого фильма, в стремлении стать человеком проводит замену своих деталей на биологические органы, тем самым превращая себя из робота в андроида.
• В фильме Стивена Спилберга Искусственный разум (Artificial Intelligence: AI) (2001) разрабатывается человекоподобный робот-ребенок запрограммированный на чувство любви.
• В советском фильме «Его звали Роберт» 1967 года главным героем является андроид.
• В цикле рассказов про пилота Пиркса Станислава Лема фигурируют андроиды. Например в рассказе «Дознание» робот, совершенно неотличимый от человека, чуть не погубил экипаж космического корабля, выполняя поставленную задачу. В 1979 году по рассказу снят советско-польский художественный фильм Дознание пилота Пиркса
• В цикле рассказов Воспоминания Ийона Тихого Станислава Лема в рассказе «Стиральная трагедия» в сатирической форме описываются взаимоотношения андроидов и людей.
• В фильме «Гостья из будущего» одним из героев является андроид Вертер. Его примечательная черта - наличие романтических побуждений.
• В фильме «Остров ржавого генерала» фигурирует домашний андроид Поля, который противопоставляется боевым роботам, созданным в ХХ веке.
• В фильме «Черри-2000» женой главного героя является андроид Черри-2000. После поломки робота главный герой ищет точный дубликат такой же модели для замены.
• В советском фильме «Приключения Электроника» один из главных героев Электроник является андроидом, точной копией советского школьника Сергея Сыроежкина, и пытается с его помощью стать человеком.
• В советском телеспектакле «С роботами не шутят» в третьей новелле показано насколько субъективен суд, где все участники кроме подсудимого и адвоката являются роботами.
• В фильме Поток (Slipstream), одним из главных персонажей является андроид.
• В фильме Android Apocalypse сюжет фильма основан на противостоянии людей и андроидов в эпоху глобальной экологической катастрофы.
• В фильме Нанолюбовь Нана является роботом-андроидом.
• В фильме «Формула радуги» изобретатель создает андроида - свою копию, чтобы тот ходил на скучные собрания.

Современные человекоподобные роботы

Андроид Дэйта, сыгранный Брентом Спайнером, из телесериала Звёздный путь: следующее поколение

• Aiko - гиноид с имитацией человеческих чувств: осязание, слух, речь, зрение.
• TOPIO - андроид, разработанный для игры в настольный теннис против человека.
• ASIMO - андроид, созданный корпорацией Хонда, в Центре Фундаментальных Технических Исследований Вако (Япония).
• Einstein Robot - голова робота с внешностью Эйнштейна. Модель для тестирования и воспроизведения роботом человеческих эмоций.
• EveR-1 - робот, похожий на 20-летнею кореянку: её рост 1,6 метра, а вес - около 50 килограммов. Ожидается, что андроиды вроде EveR смогут служить гидами, выдавая информацию в универмагах и музеях, а также развлекать детишек.
• HRP-4C - робот-девушка, предназначенная для демонстрации одежды. Рост робота составляет 158 см, а вес вместе с батареями - 43 кг. Что касается степеней свободы, их 42, к примеру, в области бёдер и шеи их по три, а в лице - восемь, они дают возможность выражать эмоции.
• Repliee R-1 - человекоподобный робот с внешностью японской пятилетней девочки, предназначенная для ухода за пожилыми и недееспособными людьми.
• Repliee Q2 - робот-девушка под рабочим названием Repliee Q1expo был показан на международной выставке World Expo, проходившей в Айти (Aichi), Япония. На демонстрациях он исполнял роль телевизионного интервьюера, при этом постоянно взаимодействуя с людьми. В роботе были установлены всенаправленные камеры, микрофоны и датчики, которые позволяли Repliee Q2 без особых трудностей определять человеческую речь и жестикуляцию.
• Ибн Сина - андроид, названный в честь древнего арабского философа и врача Ибн Сины. Один из самых продвинутых современных (2010 год) андроидов. Говорит на арабском языке. Способен самостоятельно найти свое место в самолете, общаться с людьми. Распознает выражение лица говорящего и прибегает к соответствующей ситуации мимике. Его губы двигаются довольно монотонно, однако отмечается, что особенно хорошо у него получается поднимать брови и прищуривать глаза.

SAFFiR от ВМС США

В мирное или военное время пожар на судне представляет собой большую опасность, его трудно локализовать, а наносимый ущерб часто измеряется десятками миллионов долларов. 7 марта 2012 года военно-морская исследовательская лаборатория США (Naval Research Laboratory – NRL) объявила о начале работ по созданию человекоподобного робота для борьбы с огнем на кораблях. Поскольку все помещения и установки на них проектируются с учетом роста и комплекции среднестатистического человека, такая машина окажется гораздо мобильнее. В отличие от привычных средств пожаротушения SAFFiR (Shipboard Autonomous Firefighting Robot) сможет без труда проникнуть в узкий коридор или спуститься по лестнице.

Ориентироваться в пространстве роботу поможет целый ряд датчиков, включая детектор дыма, обычную и инфракрасную 3D-камеры для распознавания объектов в условиях плохой видимости. SAFFiR сможет перемещаться в любом направлении и, что интересно, балансировать в условиях морской качки. Его верхняя часть тела предназначена для манипуляций со средствами огнетушения, одного заряда батареи должно хватить на 30 мин работы в критических условиях.

Структурная схема SAFFiR

Несмотря на впечатляющие возможности, SAFFiR проектируется для работы в составе пожарной команды. Он будет подчиняться руководителю группы, сможет распознавать жесты и понимать в каком направлении ему приказывают двигаться. Не исключено применение алгоритмов распознавания и синтеза речи.

Над созданием SAFFiR работает большой состав ученых, специализирующихся в различных областях науки. В частности, с NRL тесно сотрудничают специалисты университетов в Вирджинии (Virginia Tech) и Пенсильвании (University of Pennsylvania). Прообразом для создания SAFFiR послужил разработанный ранее командой ученых университета Вирджинии робот CHARLI-L1.

CHARLI-L1 – прообраз для создания SAFFiR

Первые испытания SAFFiR в условиях, максимально приближенным к реальным, намечены на конец сентября 2013 года, они пройдут на борту бывшего военного корабля Shadwell. В перспективе специалисты NRL не исключают возможность использования робота в военных целях.

Человек преобразует природу активнее, масштабнее и успешнее прочих видов. Большинство из нас плохо знает мир, помимо того, что создали сами люди. От домов и дорог до шкафа и клавиатуры — здесь все приспособлено под наше удобство и нашу анатомию. Какому-нибудь неантропоморфному гостю останется только посочувствовать, когда он попытается подняться по ступенькам или открыть дверной замок.

С теми же трудностями сталкиваются и роботы, которых судьба забросила в антропогенный мир. Сложнейшая колесная платформа марсохода, такая великолепная в каменистой пустыне Красной планеты, спасует перед обыкновенной лестницей, а мощные и точные промышленные роботы не всегда способны справиться с чашкой воды. Если роботу необходимо жить среди людей, бок о бок с нами, ему придется сделаться как мы — человекоподобным, или просто андроидом.

«Настоящим, живым мальчиком» никакой робот, конечно, не станет. И это к лучшему: не нуждаясь ни в кислороде, ни в тепле, не боясь жары, вакуума и радиации, не требуя обеденного перерыва или выходного, андроиды смогут стать помощниками, готовыми отправиться туда, где для людей слишком опасно или просто тяжело.

«Семь-восемь часов без перерыва — это максимум времени, которое сегодня человек может проработать в скафандре, в открытом космосе, причем обходится такой выход в несколько миллионов долларов. Поэтому здесь андроиды могут стать отличной заменой людей. Но вообще этим список их занятий далеко не исчерпывается, — рассказал нам Алексей Богданов, главный конструктор НПО «Андроидная техника». — Обезвреживание опасных предметов, спасение пострадавших, оказание первой медицинской помощи — мы развиваем все направления».

Первая профессия

Прототип антропоморфной робототехнической системы FEDOR (полное имя — Final Experimental Demonstration Object of Research, или просто «Финальный экспериментально-демонстрационный объект исследований»), первоначально создавался как спасатель. Он способен пробраться через завалы разрушенного здания пешком или даже ползком, найти пострадавшего и оказать ему первую помощь — по крайней мере, доставить воду, ввести обезболивающее и организовать связь.

Дистанционно управлять роботом можно по проводам, оптоволокну или радиосвязи.

Осенью FEDOR успешно продемонстрировал это, пройдя испытания перед комиссией Фонда перспективных исследований (ФПИ), под эгидой которого в «Андроидной технике» ведутся работы над проектом. Уникальный механизм нижних конечностей позволил ему не только ходить и ползать, но и сесть на шпагат, перелезть через препятствие и даже самостоятельно сесть в машину — на водительское место.

«Он вошел в здание, поднялся по лестнице, открыл дверь ключом, зашел в квартиру, включил свет, открыл кран с водой, — рассказал нам технический директор НПО «Андроидная техника» Евгений Дудоров. — Были и задачи на преодоление препятствий: проползти 10 м, влезть в невысокое окно, пройти по груде битого кирпича…» Также FEDOR продемонстрировал уверенное обращение с бытовым инструментом, от кусачек и шуруповерта до циркулярной пилы, со специальным оборудованием спасателей и медиков. Наконец, он сел в автомобиль (УАЗ с механической коробкой передач), выжал сцепление, перекинул рычаг скорости — и поехал.

Рожденный действовать

Электроприводы общей мощностью 5 КВт дают роботу приличную «мускульную» силу, эквивалентную 6,8 лошадиной. Механические сочленения обеспечивают телу 46 степеней свободы, а с учетом зависимых видов подвижности, в которых сопрягаются несколько отдельных скоординированных движений, их число уже достигает 72. Каждую миллисекунду управляющий компьютер обновляет информацию с датчиков и отдает новые команды приводам.

Основной компьютер дополняется парой вычислительных систем Nvidia, которые решают задачи по ориентации и навигации в пространстве. Здесь, в головном модуле, интегрируется информация с двух камер, оснащенных функциями автофокуса и автозума, а также тепловизора и микрофонов, 16 дальномерных лазеров, датчиков GPS и ГЛОНАСС. Учитывается также давление на опору и данные с трех встроенных инерциальных систем, которые позволяют роботу оценить положение своего тела.

На основе этих данных FEDOR — совсем как мы — автоматически конструирует трехмерную картину окружающей обстановки, добавляя в нее модель себя и выделяя на ней людей, препятствия и другие ключевые объекты: инструменты, лестницы, двери, стулья и т. п. Для каждого из распознанных предметов память робота хранит библиотеку стандартных действий, выбирая нужный сценарий по мере необходимости. В выполнении универсальных операций, не требующих высокой точности и скоординированности, FEDOR автономен. «Можно сказать, что он наполовину разумен», — добавляет Алексей Богданов.

Дистанционное образование

Если речь идет об обычной ходьбе и взаимодействии с обыкновенными предметами, FEDOR справится сам: «Например, когда он режет арматуру «болгаркой», он работает полностью в автоматическом режиме, — поясняет Алексей Богданов. — Выбирает момент включения и выключения инструмента, величину давления, которое нужно приложить, и т. д. ». Однако если речь идет о работе в недетерминированной, сложной обстановке или о манипуляциях с очень тонкими и мелкими объектами, тогда на помощь роботу приходят люди.

Нехватку специальных навыков дополняет система «копирующего управления», позволяющая ему просто повторять наиболее ответственные движения за оператором, который может оставаться на комфортном удалении от происходящего. Добраться в нужное место, взять в руки шуруповерт или шприц, сбалансировать собственное тело, сфокусировать камеры, надавить — все это робот проделает самостоятельно. Но вот попасть иглой в мышцу или битой шуруповерта в саморез — задача уже для дистанционного управления. Этот подход можно сравнить с нашим собственным телом: большинство рутинных операций, включая поддержание баланса или управление автомобилем, мы выполняем без участия сознания, которое подключается лишь при решении особо сложных задач.

До полной автономности роботу придется подождать — по крайней мере, до создания достаточно мощного искусственного интеллекта. Для сложных движений и манипуляций применяется система «копирующего управления». Большинство рутинных операций он совершает в автоматическом режиме. FEDOR может быть оснащен системой голосового управления и выполнять четко поставленные устные команды.

Дополнительного обучения для работы с FEDOR людям не требуется. «Сама концепция «копирующего управления» создавалась с той задумкой, чтобы человек мог видеть «глазами» робота, как своими, двигать его «руками», как собственными», — добавляет Алексей Богданов. В «шкуру» робота-аватара может влезть любой специалист, поделившись с ним своими навыками и движениями сапера, парамедика, спасателя или даже космонавта.

Рабочая династия

По словам разработчиков, на освоение «Федором» новой и сложной профессии космонавта уйдет весь запланированный трехлетний срок. До 2021 года предстоит отработать защиту от радиации, обеспечить бесперебойную работу двигателей, механики и электроники в глубоком вакууме, при резких перепадах температуры и почти полном отсутствии гравитации. Понадобится освоение и особых сценариев работы со специальным инструментом. Однако в 2021 году, когда FEDOR отправится в первый полет на борту нового космического корабля «Федерация», у нас будет двойной повод для гордости — новейший корабль и робот, первый в своем роде.

«В России аналогов этому проекту нет, да и в мире работы такого уровня проводятся лишь несколькими компаниями, — говорит Евгений Дудоров. — Одно время в США существовал близкий проект SAFFiR, андроид, который предназначался для тушения пожаров на морских кораблях. Самым проработанным из них можно назвать робота ATLAS, созданного под патронажем агентства DARPA». Однако, по словам разработчиков из НПО «Андроидная техника», FEDOR во многом совершеннее американского конкурента, который не способен ни ползать, ни управлять автомобилем с механической коробкой передач, ни просто сесть в него самостоятельно. «Изначально наша задача состояла в разработке универсальной системы управления антропоморфным роботизированным комплексом, независимо от конкретных способностей и предназначения, — продолжает Евгений Дудоров. — Для этого были реализованы несколько режимов: автоматизированный, супервизорный, телеуправляемый и комбинированный. И если первоначально мы действительно ориентировались на создание робота-спасателя, то теперь смотрим на его возможности намного шире. Все эти варианты управления реализуются и подходят для выполнения самых разных задач и на Земле, и в космосе. Мы прорабатываем проекты и корабельного робота, и робота-сапера, и другие».

«Мы живем в интересное время, — заключает Алексей Богданов. — Мы входим в новый, шестой технологический уклад. Вспомните распространение сотовой связи: нас ждет такой же взрыв робототехники. В следующие 20−30 лет андроиды начнут все чаще встречаться нам на улицах».