Человекоподобные роботы — почему их так сложно построить? Виды Робо Сапиенс

Мы смотрим на робота Mesmer от Engineered Arts (1), и по спине пробегает дрожь. Такой уровень машинно-человеческого сходства встречается редко. Недаром компания создает свои копии по заказу музея восковых фигур. Конечно, пока это просто грубо анимированная голова, покрытая покрытием с большим вниманием к деталям. До гуманоидов, которыми полно наше воображение, еще далеко.

Хотя его внешность не очень человечна, когда мы наблюдаем, как он суетится на работе, он кажется удивительно близким к Обрабатывание, робот Boston Dynamics. Несколько лет назад он поражал всех своими гимнастическими способностями. Теперь он вернулся в немного более приземленной версии — как работник склада.

Производитель опубликовал видео, на котором мы можем увидеть, насколько эффективно и экономично он перевозит грузы между разными частями зала. Он оснащен присосками, которые отлично захватывают посылки до 11 кг, транспортируют их и укладывают на поддоны. Он хорошо сбалансирован, а колеса вместо ножек способствуют плавности передвижения. Конечно, важна и его работа, и ровная поверхность зала.

Роботы из комиксов

Колеса и вертикальный силуэт «робота как из комикса, фильма или сказки» с генерируемым дружелюбным лицом — черты многих человекоподобных роботов, которых мы встречаем сегодня в общественных местах.

Это напр. Care-O-bot (2) сервисный робот, разработанный Фраунгофером. За счет комбинации ходовой части и багажника он может наклоняться и наклоняться во все стороны. Универсальные шарнирные манипуляторы и захватные манипуляторы обеспечивают широкий спектр применения машины. Он оснащен датчиками и программным обеспечением. Он не только реагирует, но даже может распознать настроение своего «хозяина» по его мимике. Как говорят создатели, целью было не столько спроектировать устройство, напоминающее человека, сколько придать ему характер настоящего джентльмена…

Падбот P3, являющийся элементом оборудования торговых прилавков, также основан на концепции «комического гуманоида», который чем-то ассоциируется с человеком-спутником и немного с игрушкой. Робот, оснащенный технологией распознавания лиц, встречает клиентов дружелюбной улыбкой и даже распознает VIP-персон, уверяя их, что компания предлагает им эксклюзивные акции. Персонал может управлять роботом через смартфон.

Это похоже Кури (3), домашний робот Mayfield Robotics — с «личностью», осведомленностью об окружающей среде и способностью свободно перемещаться в интерьерах. Он предназначен для того, чтобы стать частью семьи, развлекать членов семьи, играть музыку и важные события. Кури он способен реагировать на звук и прикосновение и даже оснащен системой освещения, чтобы пользователи знали, в каком они «настроении».

Подобные конструкции, известные на рынке, Приятель французский стартап Blue Frog Robotics, Zenbo от Asus, боты Aeolus, Ходунки или Крузр от Ubtech Robotics. Их становится все больше и больше. Все еще комично, но больше похоже на то, что люди выглядят как знаменитые роботы. Pepper разработанный SoftBank Robotics (ранее Aldebaran Robotics), который может и проявляет свои чувства, Нао (4) та же компания, говорящая на японском, английском и китайском языках, наняла одного из клиентов, чтобы отвечать на вопросы клиентов, и Murata, то есть первый в мире робот-чирлидер, созданный одноименной компанией.

Продолжение и развитие этого направления, которое можно было бы назвать «комической робототехникой», было замечено в феврале этого года на Mobile World Congress (MWC) в Барселоне, Испания. XR-1 (5) — аккуратный гуманоид, созданный китайской компанией INNFOS. «Робот для интеллектуального обращения» танцует, вдевает нитку в иголку, наливает напитки и держит яйцо в «пальцах», не разбивая его. Согласно пресс-релизу производителя, все это он может делать благодаря своим уникальным цилиндрам, которые позволяют машине двигаться.

С точки зрения «гуманоида» XR-1 напоминает или даже превосходит продукт Pal Robotics под названием РЕЕМкоторый представляет собой полноразмерного робота-гуманоида. Он может выступать в роли портье, развлекать гостей, проводить презентации, произносить речи на разных языках и помогать с самыми разными задачами. REEM надежный, настраиваемый, способный к самостоятельной навигации, взаимодействию с людьми, с которыми он сталкивается, и работает в течение восьми часов.

Он также показывает аналогичный уровень гуманоидности Ромеопредназначен для помощи пожилым людям. Робот открывает дверь, сам поднимается по лестнице и тянется за нужными предметами — и все это при выполнении обязанностей по уходу.

Старая концепция — сложная конструкция

Есть много форм, которые воплощает искусственный интеллект, но роботы-гуманоиды являются одними из самых популярных. Одна из самых ранних предварительных моделей этого типа была разработана около … 1495 года Леонардо да Винчи. Предполагалось, что это будет своего рода бронированный доспех, двигающийся так, как будто в нем находится настоящий человек, сидящий, стоящий или идущий. Однако неизвестно, был ли он когда-либо изготовлен.

Среди первых полноразмерных гуманоидных сооружений современности была ВАБОТ-1 (6), созданный в 1973 году Токийским университетом Васэда. С тех пор роботы-гуманоиды прошли долгий путь, но все еще не достигли уровня, описанного в научно-фантастической литературе и фильмах. В настоящее время машинные гуманоиды создаются в основном для исследовательских целей. Иногда они тоже появляются — хотя все же скорее как диковинки или рекламные уловки, привлекающие клиентов — в роли секретарей, роботов для простого информационного обслуживания или в роли музыкантов или танцоров.

Так мы встречаем такие структуры, как Урсула, «Робот», который поет, играет музыку, танцует и разговаривает со зрителями в Universal Studios. В некоторых шоу парка развлечений Диснея используются аниматронные роботыкоторые выглядят, двигаются и говорят, как люди. Хотя они выглядят реалистично, у них нет встроенных когнитивных функций или автономии.

Изобретатели и инженеры, работающие над роботами-гуманоидами, сталкиваются с большими трудностями. Одна из самых важных попыток воссоздать двуногая подвижность человека. Колесные машины легче построить, и они могут выглядеть вполне человеческими выше пояса, но это не имеет ничего общего с тем, как мы двигаемся.

Гуманоиды обычно либо андроидами (роботы-мужчины) или гиноидами (женский). Они оснащены czujnikiкоторые помогают им узнавать и чувствовать свое окружение. У некоторых есть камеры. Моторы, размещенные в стратегических точках, обычно так и называются, отвечают за движения и жесты частей «тела». приводы.

Сенсоры восприятия они чувствуют положение, ориентацию, тело и суставы человека. У человека отолит и полукружные каналы (во внутреннем ухе) используются для сохранения равновесия и ориентации. Кроме того, у нас есть собственные пропри-сенсорные датчики (например, осязание, растяжение мышц, положение конечностей), которые помогут вам ориентироваться.

гуманоиды используют акселерометры для измерения ускорения, датчики наклона для измерения наклона, датчики силы, размещенные в руках и ногах, для измерения силы контакта с окружающей средой, датчики положения, указывающие фактическое положение робота, или даже датчики скорости.

Сенсорные датчики предоставлять информацию о силах и крутящих моментах, передаваемых между роботом и другими объектами.

Датчики зрения они действуют в принципе аналогично человеческим глазам. Большинство роботов-гуманоидов используют ПЗС-камеры.

Датчики звука, обычно микрофоны, позволяют роботам слышать речь и звуки окружающей среды и вести себя как человеческие уши.

можно использовать электрические, пневматические, гидравлические, пьезоэлектрические или ультразвуковые приводы. Первые три типа более известны и, наверное, все видели их в действии. Что касается пьезоприводов, то они генерируют небольшие движения при подаче напряжения. Их можно использовать для очень точного позиционирования, а также для создания и обработки больших усилий или давлений. Ультразвуковые актуаторы предназначены для создания движений на микрометровой шкале с частотой ультразвука выше 20 кГц. Они полезны для контроля вибрации, позиционирования и быстрого переключения.

Основные допущения при проектировании роботов-гуманоидов

1. Руки и «кисти» как у человека

2. Тактильное восприятие

3. Возможность манипулировать объектами

4. Способность взаимодействовать с людьми

5. Наличие искусственного мозга

Робознаменитость

Есть категория человекоподобных роботов, которые уже не носят «комический» характер. Их создатели хотят, как и в случае с Месмером, сделать их максимально похожими на людей, что обычно достигается усердием в воссоздании лица. Некоторые из самых привлекательных «роботов» даже стали знаменитостями.

На przykład София (7) — первый в мире с гражданством. Она была представлена ​​на форуме ООН 11 октября 2017 года. 25 октября ей было предоставлено гражданство Саудовской Аравии. По словам его создателей, специалистов компании Hanson Robotics, он способен генерировать до пятидесяти выражений лица и в равной степени проявлять чувства. У нее очень выразительные глаза, и ее взгляд вращается вокруг человеческих ценностей. Он также проявляет чувство юмора. С момента получения гражданства она дала несколько интервью, участвовала в конференциях и сейчас является одним из самых популярных гуманоидов в мире.

«телеведущий» Кодомороид был построен в Японии известным робототехником проф. Хироши Исигуро. Его название происходит от японского слова «кодомо», что означает «ребенок». говорит на многих языках, может читать новости и делать прогнозы погоды. Ее разместили в Музее новой науки и инноваций в Токио, где она работает в настоящее время. Более поздняя работа проф. Исигуро, робот по имени вереск (8).

Известное более раннее японское гуманоидное произведение было Актроид (9), разработанный инженерами Университета Осаки и изготовленный компанией Kokoro. Впервые он был продемонстрирован в 2003 году на международной выставке роботов в Токио. С тех пор было создано несколько новых моделей устройств, большинство из которых имеют облик молодой японки.

Actroid может делать много вещей, общих для людей, например, моргать глазами и дышать. Следующими моделями Actroid являются: Repliee Q1, Repliee Q2, Repliee R1, DER, DER2, Simroid и мужская версия, также известная как Geminoid HI-1, отличающаяся технологическим прогрессом и внешним видом.

Страсть японцев к созданию очень похожих на человека роботов, по-видимому, разделяют и корейцы, построившие первые роботы. Ever-1. Этот робот из Корейского института промышленных технологий имеет выражение лица, похожее на Actroid. В Китае, в свою очередь, было установлено Цзя Цзя — человекоподобная машина без мимики и возможности движения, но способная вести беседу.

Японцы не боятся человекоподобных роботов

Традиция конфликта между человеком и уже достаточно богата — от Голема, через Франкенштейна, HAL 9000 из 2001: Космическая одиссея, Бегущего по лезвию, Терминатора, до других показов в кино, литературе и искусстве. Однако, как отмечает Ульрих Эберл из Мюнхенского технического университета, роботы, которые восстают против людей и завоевывают мир, — типичная западная мифология. Совсем иначе на Востоке. В Японии, например, существует многовековая традиция машин, помогающих людям..

Еще триста лет назад здесь строили большие механизированные куклы. подавали чай. После Второй мировой войны появились манга-комиксы, видеоигры и аниме-фильмы — например, с Astro Boy, мальчиком-роботом, помогающим людям в борьбе со злом. Это совершенно иная точка зрения, когда речь идет о гармонии между человеком и машиной. Именно поэтому японцы так рвутся строить.

Однако даже на Западе есть признаки того, что отношение к машинам меняется. Сари Нийссен, специалист по взаимодействию человека и робота в Университете Радбауд, отметила, что военнослужащие оплакивают робота, который используется для обезвреживания мин.

Устраиваются даже похороны таких устройств. Нийссен исследовал, в какой степени люди готовы пожертвовать роботами, чтобы спасти чью-то жизнь. Оказалось, что чем больше робот воспринимался как человек, тем сложнее была дилемма для участников экспериментов. Когда робота изображали как сознательное существо со своими мыслями, переживаниями, болью и эмоциями, испытуемые с меньшей вероятностью приносили его в жертву анонимным людям. По словам Нийссена, это означает, что люди при определенных условиях придают роботам моральную ценность..

Однако мы до сих пор редко видим роботов лицом к лицу. Это серьезное препятствие на пути к будущему, в котором роботы станут частью нашей повседневной жизни. Как это сломать?

Проведенное в 2017 году учеными из Университета Кобленц-Ландау, Университета Вюрцбурга и Arts Electronica Futurelab показало, что люди, которые наблюдали живое взаимодействие с роботом, с большей вероятностью полагали, что у него больше человеческих характеристик. В прошлогоднем исследовании, проведенном в Университете Плимута, выяснилось, что дети, менее опытные во взаимодействии с людьми, больше подвержены влиянию роботов, а значит, барьер в этом случае меньше.

Многие люди встретятся впервые в течение следующего десятилетия сервисные роботы. Они созданы, чтобы общаться с нами по-человечески и помогать нам в различных аспектах повседневной жизни. Пока мы знаем таких роботов в основном только или по телевидению. Мы по-прежнему скептически относимся к идее делить с ними свою личную жизнь, особенно когда речь идет о машинах, которые выглядят очень по-человечески.

По словам Филиппа Суэреса, руководителя отдела робототехники французского научного института CNRS, люди для работы и общения дома выбирают «модульные системы в форме человеческого тела», которые позволяют легко вписаться в реальную среду, созданную человеком. Многие эксперты считают, что нам легче принять роботов, когда у них человеческие лица, потому что мы думаем, что можно предсказать, как они будут двигаться и реагировать.

Однако это имеет свои пределы. Японский исследователь Масахиро Мори в своей теории «зловещей долины», которую он разработал в 70-х годах, утверждает, что мы положительно реагируем на роботов, если они обладают известными нам физическими характеристиками, но они нас тревожат, если начинают слишком походить на нас . Вдобавок ко всему, по крайней мере на данный момент, существует проблема невозможности создать лицо, которое было бы совершенно таким же и вело бы себя так же, как человеческое лицо. Он отвергает это видимое несовершенство, а иногда даже боится его. Что будет, когда человекоподобные роботы уже будут в совершенстве подражать своим создателям?

Самые интересные новые конструкции человекоподобных роботов

атлас (Бостон Дайнэмикс). Почти каждое обсуждение человекоподобных роботов, конечно же, начинается с этой конструкции. Впервые он был представлен в июле 2013 года.

Он был разработан для участия в конкурсе DARPA Robot Challenge. Три года спустя было представлено следующее поколение Atlas, готовое ходить по снегу, собирать коробки и самостоятельно вставать после падения. Однако все это меркнет по сравнению с тем, что мы видели в 2017 году, когда Атлас развил свою способность прыгать на ящики и делать сальто назад, и в 2018 году, когда он бегал и занимался паркуром.

Т-HR3 (Тойота). Недавно была представлена ​​возможность дистанционного управления этим роботом в сети 5G с расстояния около 10 км. Он имитирует движения человека, что позволяет безопасно использовать его в различных ситуациях, в том числе на строительных площадках, в местах стихийных бедствий и даже в космосе.

E2-ДР (Хонда). Эта структура подготовлена ​​для самых разных ситуаций — высоких температур, пустынного ветра или воды. Небольшой размер позволяет роботу протискиваться через щель шириной 30 см. Работа над ним длилась годами, а потому за это время было разработано множество современных решений и технологий, в том числе уникальная система охлаждения и вентиляции, машина способна работать на оптимальном уровне даже в 40-градусную жару. Емкий аккумулятор обеспечивает возможность работы до 90 минут, что является достаточно хорошим результатом. E2-DR был построен в большом

на основе известного робота-гуманоида ASIMO, над которым Honda работала более десяти лет.

Касси (Аджилити Робототехника). По словам его создателей, Кэсси гораздо более энергоэффективна по сравнению с другими роботами-гуманоидами. Дэмион Шелтон, его главный конструктор, сказал, что его «технические характеристики приближаются к колесному транспортному средству». Двигательный механизм основан на многолетних научных исследованиях, в том числе на решениях, использованных в двуногом роботе ATRIAS, разработанном в Лаборатории динамики робототехники Орегонского государственного университета.