Как устроены современные роботы и как они помогают изучать мозг человека
Нейронауки и робототехника развиваются рука об руку. О том, как изучение мозга вдохновляет на создание роботов и наоборот, рассказал главный научный сотрудник Центра биоэлектрических интерфейсов НИУ ВШЭ Михаил Лебедев
Материал предоставлен РБК Трендам порталом HSE.RU.
Роботы интересны нейронаукам, а нейронауки интересны роботам — об этом была наша статья «Neuroengineering challenges of fusing robotics and neuroscience» в журнале Science Robotics. Такое совместное развитие способствует прогрессу в обеих отраслях, приближая нас к созданию более совершенных роботов-андроидов и к более глубокому пониманию устройства нашего мозга. А в какой-то степени — к объединению биологических организмов с машинами, к созданию кибернетических организмов (киборгов).
Нейронаука для роботов
По своему устройству роботы нередко копируют человека.
Самое очевидное, что могут использовать при разработке робота — делать его внешне похожим на человека. Роботы часто имеют две руки, две ноги и голову, даже если это не обязательно с инженерной точки зрения. Особенно это важно в тех случаях, когда робот будет взаимодействовать с людьми — похожей на нас машине проще доверять.
Можно сделать так, чтобы не только внешний вид, но и «мозг» робота был похож на человеческий.
Разрабатывая механизмы восприятия, обработки информации и управления, инженеры вдохновляются устройством нервной системы людей.
Например, глаза робота — телекамеры, которые могут двигаться в разных направлениях — имитируют зрительную систему человека. Опираясь на знание о том, как устроено зрение человека и как происходит обработка зрительного сигнала, инженеры проектируют сенсоры робота по тем же принципам. Таким образом робота можно наделить, например, человеческой способностью видеть мир трехмерным.
У человека есть вестибулоокулярный рефлекс: глаза при перемещении стабилизируются с учетом вестибулярной информации, что позволяет сохранять стабильность картинки, которую мы видим. На теле робота также могут быть датчики ускорения и вертикализации. Они помогают роботу учитывать движения тела для стабилизации зрительного восприятия внешнего мира и совершенствования ловкости.
Кроме того, робот может ощущать точно так же, как человек — на роботе может быть кожа, он может чувствовать прикосновение.
И тогда он не просто произвольно движется в пространстве: если он дотрагивается до препятствия, он его ощущает и реагирует так же, как человек. Он может использовать эту искусственную тактильную информацию и для схватывания предметов.
У роботов можно имитировать даже болевые ощущения: какое-то прикосновение ощущается нормально, а какое-то вызывает боль, что в корне меняет поведение робота. Он начинает избегать боли и вырабатывает новые модели поведения, то есть обучается — как ребенок, который впервые обжегся чем-то горячим.
Не только сенсорные системы, но и управление своим телом у робота можно спроектировать по аналогии с человеком. У людей ходьбой управляют так называемые центральные генераторы ритма — специализированные нервные клетки, предназначенные для контроля автономной моторной активности. Есть роботы, в которых для управления ходьбой была использована та же идея.
Кроме того, роботы могут обучаться у людей. Робот может совершать действия бесконечным числом способов, но если он хочет имитировать человека, он должен наблюдать за тем, как человек это делает, и пытаться повторить это движение. При совершении ошибок он сравнивает это с тем, как это же действие совершает человек.
Роботы для нейронауки
Как может использовать роботов нейронаука? Когда мы изготовляем модель биологической системы, мы начинаем лучше понимать, по каким принципам она работает. Поэтому создание механических и компьютерных моделей управления движениями нервной системой человека приближает нас к пониманию нервных функций и биомеханики.
А наиболее перспективное направление использования роботов в современной нейронауке — это проектирование
Один из первых полноценных нейропротезов конечностей, созданный в Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса, управляется при помощи электрических импульсов мозга
(Фото: youtube.
Робот может взаимодействовать с нервной системой через интерфейс в двух направлениях: нервная система может подавать командный сигнал роботу, в робот от своих сенсоров может подавать человеку сенсорную информацию, вызывая реальные ощущения — за счет стимуляции нервов, нервных окончаний кожи, или самой сенсорной коры мозга. Такие
Фото: Dan Hixson / University of Utah College of Engineering
Здесь возникает интересный вопрос — следует ли нам управлять через нейроинтерфейс всеми степенями свободы робота, то есть насколько конкретные команды мы должны ему посылать.
Например, можно «приказать» роботизированной руке взять бутылку воды, а конкретные операции — опустить руку, повернуть ее, разжать и сжать пальцы — она совершит сама. Этот подход называется
Современные исследования
Ученые в области нейронаук и робототехники изучают различные аспекты работы мозга и устройства роботов. Так, в университете Дьюк я проводил эксперименты с нейроинтерфейсами на обезьянах — так как для точной работы интерфейсов необходимо их прямое подключение к зонам мозга и не всегда такие экспериментальные вмешательства возможны на людях.
В одном из моих исследований обезьяна ходила по дорожке, активность ее моторной коры ее мозга, ответственной за движение ног, считывалась и запускала ходьбу робота.
Обезьяна использовала обратную связь, то есть корректировала свои движения на основе того, что она видит на экране. Таким образом разрабатываются наиболее эффективные для реализации ходьбы нейроинтерфейсы.
Кибернетическое будущее
Подобные исследования ведут нас к инновационным разработкам в будущем. Например, создание экзоскелета для восстановления движений у полностью парализованных людей уже не кажется недостижимой фантазией — необходимо только время. Этот прогресс может сдерживать недостаточная мощность компьютеров, но за последние десять лет развитие и здесь было колоссальным. Вполне вероятно. что скоро мы увидим вокруг людей, которые используют для передвижения не коляски, а легкий, удобный экзоскелет. Люди-киборги станут для нас чем-то обыденным.
Коммерческая разработка таких систем идет по всему миру, в том числе и в России. Например, в известном проекте ExoAtlet разрабатывают экзоскелеты для реабилитации людей с двигательными нарушениями.
Центр биоэлектрических интерфейсов НИУ ВШЭ поучаствовал в разработке алгоритмов для этих машин: директор Центра профессор Алексей Осадчий и его аспиранты разработали нейроинтерфейс, запускающий шагательные движения экзоскелета.
Экзоскелеты компании ExoAtlet помогают встать на ноги людям с травмами спинного мозга, перенесенным инсультом и другими нарушениями (Фото: ExoAtlet)
Быстрое развитие человекоподобных роботов-андроидов тоже становится реальностью. Вполне вероятно, что скоро вокруг нас будут ходить роботы, которые будут имитировать нас во многих аспектах — двигаться как мы и думать как мы.
Они смогут выполнять часть работы, прежде доступной только человеку.
Очевидно, что мы будем видеть развитие и робототехники, и нейронаук, и эти области будут сближаться. Это не только открывает новые возможности, но и создает новые этические вопросы: как мы должны относиться к роботам-андроидам или людям-киборгам.
И все-таки пока человек лучше, чем робот, во многих отношениях. Наши мышцы наиболее экономичны: достаточно съесть бутерброд, чтобы хватило энергии на весь день. У робота заряд батарей закончится через полчаса. И хотя может быть гораздо мощнее, чем человек, он часто оказывается слишком тяжелым. Элегантность и оптимизация энергетических затрат — тут человек пока превосходит робота.
Хотя недалеко то будущее, когда это изменится — в этом направлении работают десятки тысяч талантливых ученых и инженеров.
Подписывайтесь также на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.
Техника: Наука и техника: Lenta.ru
Наука давно мечтает о создании человекоподобных роботов, которые способны мыслить и чувствовать как люди. Однако появление андроидов и других умных машин, предназначенных для быта и развлечений, может нести в себе различные угрозы и опасности. К старту третьего сезона сериала «Мир Дикого Запада», доступного в онлайн-кинотеатре Okko по подписке Amediateka в пакете «Премиум», «Лента.ру» запускает спецпроект, посвященный проблемам будущего. Генеральный директор VisionLabs Александр Ханин и председатель совета директоров «Промобот» Алексей Южаков рассказали о будущем, которое может наступить при развитии робототехники и появлении умных машин.
«Лента.ру»: Сейчас популярны роботы-домашние животные, роботы-консультанты и рекламщики. Как вы считаете, роботы прочно войдут в нашу повседневную жизнь или это останется экзотикой, а модным станет что-то другое?
Александр Ханин: На текущий момент в большинстве своем роботы — это телеуправляемые игрушки.
Да, это сейчас популярно, но выглядит больше как забава. Мы пока не создали робота, который целиком может заменить человека, не будет вызывать раздражения, не будет требовать постоянного контроля со стороны человека.
В основном сейчас есть запрос на рекламных роботов и развлекательные машины. Их покупают ради развлечения либо ради какой-то фишки, которая могла бы привлечь покупателей в торговый центр. Пришли люди, увидели робота и советуют знакомым тоже прийти с детьми посмотреть — и так далее. Интерес, правда, быстро спадает. Устойчивого положительного эффекта пока нет из-за крайне ограниченных способностей таких роботов.
В целом у роботов есть несколько нерешенных проблем. Главная проблема — это отсутствие мозга, то есть у них нет интеллекта
Александр Ханин
Во-вторых, это проблема с автономностью: роботы не могут длительное время автономно работать, им требуется подзарядка, питание. Аккумуляторы делают их тяжелее и дороже. Третья проблема — это отсутствие бюджетных сенсоров.
Алексей Южаков: На самом деле они уже вошли и даже не вызывают ощущения, что перед нами находится именно робот. Пятикоординатный станок с частотным приводом — это очень сложный робот, но его никто не называет «роботом, нарезающим детали». Никто не называет посудомоечную машину роботом, ее называют посудомоечной машиной. То же самое — самолет, на котором мы с вами летаем, где живой пилот задействован лишь при посадке и взлете — по разным оценкам, от двух до семи минут.
Я уверен, роботы в том или ином виде будут, и как только они займут свое место, им будет дано свое название, какое-нибудь имя нарицательное, которого пока даже не существует. Будут ли у нас в будущем помощники? Уверен, что будут. Будем ли мы использовать их труд? Я тоже не сомневаюсь. Но не факт, что мы будем называть их роботами-помощниками. Наверное, это будет что-то другое, и с проблемами, озвученными Александром, рано или поздно справятся.
Я почти уверен, что роботы в том или ином виде войдут в нашу жизнь — как антропоморфные, то есть человекоподобные, так и коллаборативные, предназначенные для автоматизации производства.
Но кроме сложностей с автономностью, сенсорами и прочей техникой есть другая проблема, обсуждаемая все чаще: зловещая долина — когда робот, похожий на человека, вызывает страх и неприязнь. Она действительно существует, или все же это миф? Ведь есть мнение, что люди, живущие в азиатских странах, невосприимчивы к зловещей долине, поэтому они чаще создают антропоморфные машины.
А.Х. И на Востоке, и на Западе живут в основном одни и те же люди. Да, менталитет может отличаться от континента к континенту, от страны к стране, но эффект зловещей долины знаком каждому человеку, кто сталкивался с человекоподобными роботами. Многие ходили в музей восковых фигур, но какого-то отвращения экспонаты не вызывают.
Эффект зловещей долины проявляется в случаях, когда наблюдается нереалистичное копирование движений человека, и сразу у большинства людей возникает отвращение. С этим пока ничего не поделать. На лице человека более сотни мышц, которые отвечают за мимику, и степеней свободы современных роботов пока недостаточно, чтобы реалистично имитировать такую мимику.
А.Ю. Причина, почему в Азии чаще создают антропоморфные машины, проста: в восточной культуре — в частности, японской — есть фетиш, связанный с куклами, с идеальными формами и лицами. Что касается зловещей долины, то, конечно, мы знаем, как с ней бороться, делая человекоподобных роботов. И точно знаем, что да — мы в эту долину попадем.
Мой тезис заключается в том, что нельзя отрицать, что технологии развиваются. Даже первый человекоподобный робот, которого мы показывали, сильно уступает тому, что мы делаем сейчас. Я согласен, что с этим пока ничего не сделать, потому что нельзя пройти зловещую долину, не спускаясь в нее.
Мы должны в нее спуститься, а затем постепенно выйти из нее. Этим мы, собственно, и занимаемся
Алексей Южаков
Ну хорошо, зловещую долину мы пройдем, но зачем вообще делать роботов похожими на людей? Последствия этого показаны во многих фильмах — в частности, в сериале «Мир Дикого Запада», где люди не могли отличить роботов, и это привело к серьезным проблемам.
Тогда зачем пытаться воссоздать человеческую внешность, учитывая, что люди и так могут сопереживать и испытывать эмпатию к машинам, которые даже отдаленно мало напоминают живых существ, вроде собак Boston Dynamics и даже роботов-пылесосов?
А.Х. У человечества в разные периоды времени всегда есть какие-то мечты. Например, полететь в космос — это осуществилось. Была мечта у алхимиков найти философский камень и превращать любой металл в золото. Сейчас у людей есть мечта научиться создавать подобные себе организмы.
Над этим работают разные ученые, но непосредственно в робототехнике задача воспроизвести внешность человека особого функционального смысла не имеет. Для подавляющего числа задач достаточно иметь колесный или гусеничный привод. В целом сейчас один из основных движущих факторов развития технологий — это военное применение. У того же Boston Dynamics финансирование долгое время шло за счет грантов от таких проправительственных фондов, как DARPA. Знаете ли вы, что, например, роботы-пылесосы iRobot производятся компанией, которая производит и военных роботов?
А.
Ю. В моем понимании есть два основных вектора развития технологий, если мы говорим о развитии робототехники и искусственного интеллекта. На самом деле даже три, поскольку один вектор можно разделить на два. Все может уйти в направлении виртуальной реальности. Есть те, кто в это верит, они свою роль в этом играют, развивают это направление. Точно так же, как мы развиваем другой вектор — появление роботов-помощников в реальном мире. Неизвестно, кто победит и будет ли вообще победитель, но есть два параллельных пути, и каждый занимается своим делом.
Второй вектор имеет два ответвления: первый — это разработка помощников, способных работать с исходными данными и инфраструктурой. А она вся заточена под антропоморфность, под руки человека, под способ перемещения, габариты, динамику, лестницы. Все вокруг нас сделано под нас самих. Поэтому логично, что робот должен обладать антропоморфными чертами, иметь руки, ноги, динамическую стабилизацию и так далее.
Второе ответвление вектора — это то, что сама среда может быть роботом.
Грубо говоря, дом, в котором я живу, может быть большим роботом
Алексей Южаков
То есть мы можем попросить принести кофе, и это может сделать антропоморфный робот с кистями рук, который нальет его и принесет, либо чашка кофе, приготовленная в кофемашине, подъедет сама по внутренним магистралям в стенах дома и вылезет из стола. То есть мы не робота под инфраструктуру затачиваем, а помещаем себя в новую среду.
А вообще мы провели исследование вопроса, стоит ли роботу быть похожим на человека, и оказалось, что выглядеть человеком при общении гораздо важнее, чем говорить по-человечески. Поэтому нельзя пренебрегать возможностью создавать гиперреалистичных роботов.
Переходя к изменению среды под себя, нельзя не затронуть такой аспект: в Азии многие люди страдают от одиночества, и это усугубляется развитием технологий, которыми можно заменить человека или живое существо. Роботы-собаки, роботы-партнеры и компаньоны — они спасают от депрессии или несут угрозу человеческим взаимоотношениям и безопасности?
А.
Х. Мы очень много работаем с азиатскими странами, но я ни разу не слышал, чтобы была идея фикс создавать роботов, подобных реальному животному или человеку. Есть один профессор, который делает своего двойника для чтения лекций, которого также не обошел стороной эффект зловещей долины и вызывает отвращение, но большинство компаний делают роботов для развлечений, которые похожи на мимимишных персонажей в стиле Валли, а не на человека. Вспомните робота-андроида ASIMO. Такие роботы создаются как дружелюбные помощники человека.
В азиатской культуре делают много мультяшных, «няшных» персонажей, вызывающих умиление, поэтому большинство роботов не похожи на человека, и такого замысла нет. Наоборот, во многих мировых религиях человек — это святое. В ряде стран популярна подушка, которую можно погладить, она мурчит и вибрирует. Для некоторых людей это действительно объект, который можно любить. В этом нет ничего плохого, это просто игрушка для людей любого возраста.
Мы считаем, что на каждом этапе развития у человека есть любимые предметы.
Вспомните тамагочи. Сейчас есть смартфоны. Такие предметы отрабатывают свой цикл, после чего их заменяет что-то другое. В этом нет ничего опасного, если эта привязанность не переходит какие-то границы.
Нужно понимать, что у робота нет мозгов, — возвращаясь к первому вопросу, — поэтому нельзя к нему привязаться как к реальному человеку, а потом впадать в депрессию, если этот робот сломался. Попробуйте поговорить с голосовым ассистентом. Да, он вызывает в первые минуты интерес, но после короткого диалога все говорят ему «заткнись». Я каких-то рисков не вижу. В большинстве случаев обеспокоенность проявляется у тех людей, которые этой темой профессионально не занимаются.
А.Ю. Я выскажу подобную позицию, потому что искренне верю в то, что социально направленные роботы несут огромнейшую пользу. Например, в домах престарелых не хватает работников, а роботы будут разговаривать с пожилыми людьми, обсуждать темы, которые им нравятся.
В будущем роботы позволят свести на нет врачебные ошибки.
Американская ассоциация оценила, что уже четыре года назад экономия бюджета США от использования роботов составила 17 миллиардов долларов. Так что польза от роботов огромная.
А если мы говорим об общении с гиперреалистичным роботом, то по сравнению с этим гораздо хуже общение в социальных сетях с чат-ботами, что уже вошло в нашу жизнь. Поэтому большего вреда, чем существующие технологии, это точно не принесет.
По поводу отсутствия мозгов у роботов — далеко ли до полноценно мыслящих андроидов, которые описываются в каждом втором научно-фантастическом фильме библиотеки Okko, или их появление вообще невозможно? Стоит ли создавать искусственный разум, подобный человеческому, и загружать его в робота, и может ли такая манипуляция быть запрещена как несоответствующая биоэтическим нормам?
А.Х. Вычислительная сложность алгоритмов и доступное аппаратное обеспечение пока не позволяют имитировать разум человека. Даже суперкомпьютеры способны имитировать мозг лишь упрощенно для ряда частных задач.
Они могут иметь такое же количество нейронов, но главное — не количество, а структура связей и функции активации, выстроенных между ними.
Те искусственные нейронные сети, которые создаются, очень примитивные, очень грубо имитируют определенные функции мозга и при этом далеко не все
Александр Ханин
Пока есть сильно упрощенная модель нейрона, которая лежит в основе сетей, способных решать узкоспецифичные задачи. И пока еще нет AGI — общего искусственного интеллекта, который может быть многозадачным, иметь пространственное воображение, абстрактное мышление, уметь выстраивать причинно-следственные связи. И в ближайшем будущем не предвидится.
Впрочем, я очень надеюсь, что он появится при нашей жизни. Какие-то прогнозы здесь давать нужно очень аккуратно, потому что еще пять-семь лет назад исследователи в области компьютерного зрения давали прогнозы, что в следующее десятилетие ничего не изменится, но все кардинально поменялось, и многие задачи компьютерного зрения уже решены.
Мой прогноз, что примерно через десятилетие мы сможем увидеть какой-то вариант общего искусственного интеллекта, который может работать в экстремальных условиях — то есть условиях, заранее не описанных в алгоритме.
А.Ю. Да, до мыслящих андроидов далеко как до Луны, потому что мы сами далеки от полного понимания, как устроен человеческий мозг, как создается наш разум. Я придерживаюсь мнения, что вообще не факт, что нашим социальным роботам и помощникам нужно сознание или мозг, который работает так же, как у человека.
Мы сами знаем только то, что у нас есть сознание, и лишь предполагаем по косвенным признакам, что сознание есть у кого-то другого, с кем мы общаемся. Мы не знаем этого точно. Но мы можем создать видимость сознания, то есть видимость того, что перед нами полноценный человек со своими эмоциями и мнением.
Робот, который может отвечать на вопросы, выбирать, на что отвечать, имитировать боль, — это уже реальность. Принято считать, что мы живем в посттьюринговскую эпоху, когда тест Тьюринга обмануть и пройти легко.
Например, в одном из наших исследований человек разговаривал с роботом и девушкой-консультантом, но не знал, что система распознавала его голос и диктовала ответы девушке через наушник. Испытуемые признавались, что им большее удовольствие доставляло общение с роботом, который произносил ответы системы, чем общение с девушкой, которая отвечала сама.
Допустим, что мыслящие андроиды будут созданы еще при нас. Как вы считаете, какие морально-этические вопросы поставит это достижение перед человечеством? Станем ли мы вновь рабовладельцами или успеем озаботиться их правами еще до их создания? Ведь организации, занимающиеся правами роботов, уже существуют.
А.Х. Я с детства мечтал создавать роботов, и я буду работать по своей специальности и пытаться создавать мыслящие машины. Я не сомневаюсь, что эта задача будет решена. Но какие у них будут права, пока неизвестно, ведь проблемы нужно решать по мере их поступления. Пока в повестке дня нет мыслящих и чувствующих машин.
Совсем не обязательно пытаться скопировать человеческий мозг, который по сути представляет собой очень сложную систему, и, наверное, даже десять процентов его структуры и устройства не изучены. Поэтому сейчас бояться копирования человеческого мозга глупо
Александр Ханин
Сейчас на повестке дня стоит, например, разработка беспилотных автомобилей. Есть каноническая морально-этическая задача: допустим, автомобиль едет по трассе, часть которой перегорожена барьером, и свободна только одна полоса, на которую выбегает пешеход, нарушающий правила дорожного движения. Если машина поедет в ограждение — погибнут пассажиры. Решается задача, кого спасти. В таком случае требуется утвердить однозначное решение. Но придумывать законодательства для AGI преждевременно. Когда такой искусственный интеллект появится, многое уже поменяется.
А вот придумать законодательство для беспилотных автомобилей — это то, что уже требуется. Показано, что человеческий фактор является причиной большей аварийности, чем любой автономный автомобиль.
Шанс ошибки у последних гораздо ниже, чем у живого человека. Да, были инциденты, да, были человеческие жертвы, однако количество смертей на величину пройденного участка у беспилотного автомобиля меньше. Но из-за того, что трагические ситуации с ошибками беспилотной машины вообще случались, блокируется более широкое распространение таких автомобилей. Нужно понимать, что безошибочной системы не существует в природе.
А.Ю. Как раз организации, которые пытаются защищать права роботов, являются проблемой для робототехников. Мы, например, с нуля собираем роботов, создаем механику, сервоприводы и системы искусственного интеллекта — это все наши разработки.
Такая проблема мало того что просто не стоит на повестке, она может лишь ухудшить положение. Инициативы людей, которые говорят, что искусственный интеллект такой же, как мы, и хотят присвоить им какие-то права юридически, назначить уполномоченных по правам роботов, создавать какие-то законы, — все это может закрыть окна возможностей для развития робототехники.
Поэтому нужно очень аккуратно ко всему этому относиться.
Смотрите новый сезон сериала «Мир Дикого Запада» в AMEDIATEKA в пакете «Премиум» онлайн-кинотеатра Okko.
Дальше вы перейдете на сайт нашего партнераOkkoкак в Перми роботов-андроидов делают похожими на людей
09 февраля 2021 года
В «пермском Сколково» — технопарке Morion Digital — уже два года создают человекоподобных роботов. Такого, к примеру, можно увидеть в пермском МФЦ. Точнее, такую — робот в виде девушки с русыми волосами выдает справки. У компании Promobot, которая их выпускает, есть представительства в других городах и странах, но производство сосредоточено в Перми. Мы побывали на предприятии и узнали, как рождается внешний облик таких роботов.
Фоторепортаж с производства в компании Promobot
Всех роботов-андроидов Promobot разрабатывает в Перми.
Помимо IT-специалистов к процессу привлекают дизайнеров и лингвистов. Последние специализируются на машинных и человеческих языках, учат роботов распознавать речь людей, живущих в разных странах. Сейчас пермские роботы знают одиннадцать языков, наиболее полно проработаны русский, английский, арабский и французский. В числе экзотических, над которыми придется еще немало потрудиться, хотя определенная база уже есть, — польский, норвежский и азербайджанский.
Фото: Sk.ru.
Под производство полностью отведен цокольный этаж предприятия — здесь собирают всех роботов, в том числе антропоморфных. Для последних тут же создают подходящую внешность. Выполняют все этапы от печати мастер-модели до надевания оболочки на робота-андроида.
3D-модель на предыдущем фото создана на основе внешности Алексея Южакова — председателя совета директоров компании Promobot. Это самое узнаваемое лицо: его по умолчанию делают большинству человекоподобных роботов. Но заказчик может предложить свой вариант: с определенными чертами и цветом волос или даже собственную копию.
— Одним из клиентов был арабский шейх, — рассказывает пресс-секретарь Promobot Егор Умнов. — Он заказал двух роботов — похожих на жену и на него самого, чтобы они встречали гостей во дворце.
Первую модель делали в виде слепка: Алексею Южакову пришлось несколько часов ждать, когда нанесенная на лицо смесь затвердеет, после чего «маску» аккуратно сняли. Сейчас такая самоотверженность не требуется. Достаточно сделать фото с 15–17 ракурсов, и на основе этих снимков разработают 3D-модель.
Искусственную кожу для человекоподобных роботов создают в собственной лаборатории из специального силикона. Толщину вымеряют до долей миллиметра, обращая особое внимание на лицо — мимика должна быть живой. Не менее важна эластичность кожи на руках — покров должен выдерживать многочисленные сгибания и разгибания.
Чтобы искусственная кожа была больше похожа на настоящую, «наносят макияж», то есть красят ее.
— Краски эластичные, стойкие, — говорит мастер по работе с полимерами Никита Мокиев.
— Если робот замарается, его легко можно будет отмыть водой или спиртом — с красками ничего не произойдет.
Робот не может оставаться лысым (если нет специального запроса на этот счет), поэтому после окрашивания или непосредственно перед ним отводится время на создание волосяного покрова.
— Это самая долгая и кропотливая работа, — признается Никита Мокиев. — Каждый волосок вставляется вручную, а на голове их может быть до ста тысяч. На это уходит не один день. Сначала мы пробовали использовать искусственные волосы, но им не хватает изгиба и эластичности. Поэтому сейчас закупаем настоящие — в магазинах, торгующих товарами для создания париков и наращивания волос.
Следующая задача — соединить механизм и внешний облик. Или, проще говоря, натянуть кожу на каркас.
Мы присутствовали при обновлении одного из промоботов — его привезли из столичного МФЦ. Увидели и как снимают искусственную кожу с робота, и как ее надевают.
Один из последних этапов — проверка реакций и «эмоций» робота.
Промобот должен уметь выделять людей в общем потоке, не путая их с мебелью или другими предметами, отличать речь человека от других звуков, отвечать на вопросы и многое другое. Функции добавляют в зависимости от типа робота. К примеру, у музейных гидов встроены карты помещений, чтобы они прокладывали маршрут, не задевая экспонаты. У консультантов в аэропорту есть чековый принтер, у роботов в МФЦ — сканер паспорта. Роботам-диагностам по запросу могут встроить алкотестер.
Перед упаковкой сервисные роботы также обзаводятся одеждой, которую шьют специально. Обычная, из магазинов, не подойдет из-за строения робота.
В целом на создание одного человекоподобного робота тратится около пяти дней из-за длительности каждого процесса (к примеру, никак нельзя сократить время заливки). Но всегда параллельно идет работа над несколькими промоботами, поэтому каждый месяц их выпускают по несколько десятков.
В ближайших планах компании — сделать роботов как можно более реалистичными.
Увеличить количество выдаваемых эмоций и добиться, чтобы кожа и глаза выглядели совсем как настоящие. А лингвисты работают над добавлением новых языков, улучшают запас слов и понимание уже имеющихся в базе.
Источник: old.sk.ru
Эффект «зловещей долины»: могут ли роботы сделать нас счастливыми
Робототехника ассоциируется со сферой IT-технологий, но своим появлением роботы обязаны отнюдь не техническому прогрессу — еще задолго до возникновения первых машин писатели мечтали о создании «механических людей», хотя сделаны эти воображаемые «протороботы» были совсем из других материалов — например, знаменитый Голем из легенд средневековых алхимиков был изготовлен Львом Бецалелем из глины, в «Фаусте» Гете описана попытка вырастить человекоподобного гомункулуса в колбе, конечно, нельзя не вспомнить Франкенштейна и его монстра. Само слово «робот» имеет славянские корни, оно впервые вышло из-под пера чешского писателя Карела Чапека в пьесе «R. U.
R.» в 1920 году — автор предсказал спецификацию роботов, а также много других аспектов кибернетики вплоть до создания роботами новых роботов. Но уже у Чапека роботы из помощников, призванных облегчить жизнь человеку, превращаются в разрушителей и берут власть в свои руки. Насколько далек от реальности классический сюжет из фантастических книг о революции роботов? И могут ли роботы на самом деле делать нашу жизнь счастливее?
Компании уже давно осознали преимущества перекладывания нудной работы на плечи роботов-помощников (среди стремительно роботизирующихся компаний можно назвать таких гигантов, как Amazon, DHL, Uber), но остаются опасения, что сотрудники, по-прежнему работающие на подобных позициях, будут чувствовать свой труд обесцененным. Исследования лаборатории по информатике и искусственному интеллекту передового американского института MIT показали, что эти опасения напрасны, если корректно выстроить совместную работу машины и человека — более того, роботы вполне могут мирно управлять людьми и люди будут этому только рады.
Ученые из MIT пришли к неожиданному выводу, что, если машинам дать больше автономии, наделить их дополнительными полномочиями — все участники процесса от этого только выиграют. В ходе эксперимента люди и роботы работали в трех типах условий: в первом случае задачи роботам и людям ставили люди, во втором машины давали задачи работникам, в третьем варианте один человек ставил задачи сам себе, другому задачи давал робот. Второй вариант показал наибольшую эффективность — работники говорили, что при полностью автоматизированном управлении роботы «лучше понимали их» и «повышали эффективность команды». Конечно, это не означает, что людьми управляли некие киборги, речь идет скорее о задачах, которые расписываются, делегируются и координируются с использованием алгоритмов. Эффективность работы растет, потому что машины способны создавать и предлагать запасной план действий автоматически, тогда как у людей это требует зачастую больших временных и эмоциональных затрат.
Мой друг роботДругая проблема касается восприятия внешнего вида роботов. Есть так называемый эффект «зловещей долины» (uncanny valley) — дискомфорта, который мы испытываем при столкновении с роботом, который выглядит и действует почти как человек. Это явление было впервые описано японским ученым Масахиро Мори: в 1978 году он провел опрос, результаты которого оказались весьма неожиданными. До определенного предела, как и предполагалось, была строгая закономерность — чем больше робот был похож на человека, тем симпатичнее он казался участникам опроса. Но внезапно наиболее близкие по внешним признакам к человеку роботы оказывались не просто неприятны людям, но вызывали чувство страха и дискомфорта. Именно на этом эффекте «жуткого» при сближении робота с человеком построен образ монстра, созданный в 1818 году 19-летней писательницей Мэри Шелли в романе «Франкенштейн, или Современный Прометей»:
«Как описать мои чувства при этом ужасном зрелище, как изобразить несчастного, созданного мною с таким неимоверным трудом? А между тем члены его были соразмерны, и я подобрал для него красивые черты. Красивые — Боже великий! Желтая кожа слишком туго обтягивала его мускулы и жилы; волосы были черные, блестящие и длинные, а зубы белые как жемчуг; но тем страшнее был их контраст с водянистыми глазами, почти неотличимыми по цвету от глазниц, с сухой кожей и узкой прорезью черного рта. <…> На него невозможно было смотреть без содрогания».
Создатели современных роботов осознают опасность и стараются сделать их похожими скорее на персонажей из мультфильмов, чем на реальных людей. И они пользуются популярностью. Например, роботы способны помогать пожилым людям, которые испытывают одиночество, — машины не просто составляют им компанию, но также могут отслеживать их состояние здоровья. И при этом обходятся дешевле, чем наем социальных работников. Социальные роботы часто выпускаются в форме домашних животных, многие из них наделены чертами домашних собак или кошек, они лают или издают мяукающие звуки.
Реклама на Forbes
Пожилым людям нравится, что за роботами можно ухаживать. «Он мой ребенок, — делится своими ощущениями 90-летняя Мэйбл ЛеРюзик, показывающая приветственно лающего Лаки. — Кто у нас хороший робот?» Некоторые роботы, например, ElliQ, имеют гуманоидный облик и вежливо могут сказать «доброе утро» 117 разными способами или рассказать смешную историю. Также они могут, например, проверить, какая на дворе погода, подходит ли она для пожилого человека и предложить прогуляться. С помощью робота люди могут получать фотографии своих родственников и отправлять свои, записывать видеообращения. Есть и заводные компаньоны — роботы Pepper готовы не просто включать музыку по вашему запросу, но и стать партнером в танце. Secom’s My Spoon robot готов покормить человека с ложки, Sanyo’s electric bathtub robot помогает пожилым людям мыться, Riken’s RIBA robot может поднять человека с кровати на стул.
Есть даже роботы, исполняющие религиозные обязанности, — SanTO с удовольствием прочитает отрывки из Библии и даже благословит, а все тот же Pepper готов помочь тем, для кого оплата ритуальных услуг живого человека стоит слишком дорого. В Пекине в древнем монастыре Лунцюань с тысячелетней историей человекоподобный робот Xian’er читает будийские мантры и консультирует желающих в вопросах веры. При всем разнообразии функций социальных роботов производители стремятся сделать максимально доступными в цене. Например, умный робот в форме маленькой собаки может обойтись в $130, а ежемесячная плата за робота ElliQ составит всего $30.
Как показывают совместные исследования группы ученых из Голландии, общение с социальными роботами может улучшить самочувствие человека. Многие роботы, созданные для работы с пожилыми людьми, используют упражнения из позитивной психологии (например, «три хороших события» — робот спрашивает о приятных событиях этого дня), это улучшает самочувствие пользователей, уменьшает чувство одиночества и стимулирует внимание, сострадание к себе и к другим людям, повышает удовлетворенность жизнью. Исследования проводились на протяжении длительного времени и показали реальные улучшения показателей памяти, уровня вовлеченности, пожилые люди чувствовали себя в целом более довольными. Кроме того, внедрение роботов способно решить ряд государственных проблем. Япония лидирует по активному внедрению социальных роботов в уход за пожилыми гражданами. К 2025 году в Японии роботами планируют заменить труд 380 000 наемных работников.
Способен ли робот стать хорошим учителем для ребенка?Искусственный интеллект внедряется в телефонные разговоры, передвижение, общение, науку, игры и даже в искусство. Современные технологии меняют манеру общения, взаимодействия, игр. Если раньше ребенку достаточно было научиться общаться со сверстниками и выстраивать коммуникацию со взрослыми, сегодня на поле появляется новый игрок — искусственный интеллект, из контакта с которым тоже нужно уметь извлекать максимальную пользу для себя. Кто может научить этому ребенка лучше, чем носитель этого искусственного интеллекта, учитель-робот? Такие роботы имеют возможности, недоступные простому живому человеку, и адаптируют ребенка к миру искусственного интеллекта. Конечно, есть опасения, что роботы могут снизить уровень человеческого контакта, спровоцировать ментальную лень и сузить познаваемое ребенком до навыков, которыми владеет робот. Исследования Специального британского комитета по искусственному интеллекту говорят, что все дело в понимании функционала роботов — с какими задачами они смогут и с какими не смогут справляться, опасность, как утверждают члены комитета, может крыться только в бездумном внедрении новых технологий. Современным учителям, возможно, нужны будут дополнительные тренинги для обучения работы с искусственным интеллектом.
Вообще роботы могут выполнять в школе самые разные функции — они могут быть объектом изучения, помощником в учебе или даже автономным учителем. Робот, заменяющий учителя, подходит в первую очередь для обучения компьютерным технологиям. Многие роботы настроены на обучение иностранным языкам — они имеют легко восполняемый источник энергии и могут тренировать учащихся больше, чем способен и готов живой человек. Они могут играть со студентом в игры, общаться и даже реагировать на команды учащихся. Как правило, в коммуникации между учащимся и преподавателем, беседу направляет второй, общение с роботом дает ученикам больше свободы. Во время общения с учителем или со сверстниками ученику могут мешать такие эмоции, как застенчивость, страх, беспокойство, а вот осуждения робота он может не бояться и смелее выражать свои мысли. Благодаря ориентации на потребности ученика роботы становятся отличными компаньонами при работе с детьми с расстройствами аутического спектра.
Ученики относятся к использованию роботов по-разному. Как показывают исследования Робина и Броадбента, многих привлекает в первую очередь новизна технологии. Конечно, отношение к внедрению роботов в образовательный процесс меняется в зависимости от рассматриваемой страны и среды. Согласно ряду опросов по Европе, в целом отношение к внедрению роботов скорее положительное, более позитивные ответы наблюдаются как раз среди молодых людей.
Роботы в современном мире: фантазия, ставшая реальностью
Роботы, конечно, станут незаменимыми помощниками в изучении животного мира. Так, японская робот-рыба сможет незаметно для морских обитателей вести наблюдение за стаями. Под силиконовой оболочкой, повторяющей внешний вид красного луциана, спрятана система балластов наподобие тех, что используются в подводных лодках для всплытия и погружения. В действие устройство приводится движениями хвостовой части.
На помощь экологам и океанологам придут небольшие автономные роботы AUE (Autonomous underwater explorers). Они будут работать «стаями» (по 5-6 машин размером с футбольный мяч и 20 устройств поменьше), патрулируя морские глубины и собирая данные о состоянии воды, течениях, давлении, уровне загрязненности и т.д.
А тараканороботы смогут уничтожать популяции вредных домашних насекомых изнутри. Ученые Франции, Бельгии и Швейцарии создали модель, которая выглядит и пахнет как таракан, передвигается на колесиках, оснащена камерами и инфракрасными сенсорами и воздействует на коллективное сознание насекомых, увлекая их на свет. В будущем изобретатели намерены создать модели посерьезнее, например, для управления овечьим стадом.
Ученые учат роботов распознавать запахи. Например, сенсор модели Ubiko распознает запах дыма и пепла, затем устройство посылает сигнал на пульт охраны, которая уже и принимает меры по ликвидации возгорания. Другой прибор с помощью инфракрасного спектрометра определяет химический состав продукта, его свежесть и состав.
Российские изобретатели говорят, что уже совсем скоро в продаже появится робот-чемодан. Устройство будет само ездить за хозяином, точнее, за обладателем карточки-маяка. Оно способно преодолевать препятствия и учитывать особенности ландшафта, например, умеет останавливаться перед лестницами и замедляет ход по наклонной плоскости. Заряда аккумулятора хватает на два часа работы, выполнен он из ударопрочного и влагонепроницаемого материала.
Микрочип вместо мозга
Промышленные роботы: тренды и типы
Роботы уже используются во многих отраслях промышленности, в том числе для 3D-печати, в парках развлечений, сельском хозяйстве, для выполнения сборочных работ, в строительстве. Они находят применение в области производства электроники, для представлений и театральных постановок, в логистике и складировании, в производстве, медицине, для добычи полезных ископаемых, для транспортировки, в космосе, в спорте, в качестве игрушек и во многих других сферах. Инновации в конструкциях роботов и рабочих инструментов (механических схватов, присосок, обрабатывающих и сварочных головок и т. п.), которые внедряются в одной из отраслей, могут быть адаптированы и для применения в других областях промышленности.
Многочисленные конкурсы в области робототехники вдохновляют инженерные умы на продвижение роботов в сферах образования, развлечения, услуг и технологий. Значительные усилия направлены на то, чтобы адаптировать роботов для пожаротушения, поисковых и спасательных операций, устранения последствий стихийных бедствий, использования в опасных зонах, для предотвращения производственных травм.
Контроллеры роботов уменьшаются в габаритах и становятся более открытыми для инженеров и разработчиков. В настоящее время программируемые логические контроллеры (Programmable Logic Controller, PLC), программируемые контроллеры для автоматизации (Programmable Automation Controller, PAC), промышленные компьютеры, встраиваемые контроллеры, выпущенные сторонними производителями, могут использоваться для управления роботами.
Достижения в области сетевых технологий позволяют осуществлять беспроблемную коммуникацию и скоординированное управление сразу несколькими роботами, что важно для таких концепций, как «умные» фабрики, «промышленный Интернет вещей» (Industrial Internet of Things, IIoT), интегрированное производство (Industry 4.0).
Вот 10 подтверждений тому, что программное обеспечение (ПО) роботов и их программирование становятся проще:
- Искусственный интеллект позволяет использовать историю прошлых действий, чтобы робот быстрее адаптировался к новым ситуациям.
- Чтобы избежать введения вредоносного кода и не допустить несанкционированного дистанционного управления, в робототехнику активно внедряются достижения в области кибербезопасности.
- Все чаще используется принцип блочного программирования, причем функциональные блоки, отвечающие за исполнение тех или иных движений или рабочих сценариев, могут быть как предложены поставщиком программного обеспечения, так и дополнены конечным пользователем, производителем оригинального оборудования, конструктором конечного заводского оборудования или системным интегратором.
- Интерактивная сенсорная информация и инструкции могут быть переданы от конечных исполнительных устройств, датчиков, а также других устройств и систем. Для предотвращения аварийных ситуаций и повышения качества выполнения операций могут использоваться машинное зрение или встроенные непосредственно в технологическую оснастку радиочастотные идентификационные чипы. Такой подход даст возможность вовремя обнаружить и компенсировать износ инструмента.
- Программирование с открытым исходным кодом позволяет совместно использовать системы роботов от различных производителей.
- Функция «Обучение демонстрацией» позволяет некоторым роботам во время движения по определенному пути одновременно пополнять свою базу знаний, спрашивая в определенных ситуациях, является ли путь от А до С более приемлемым, нежели путь от А к B, а потом к С.
- Компьютерные среды моделирования позволяют детально сымитировать поведение робота и его окружение. Это дает возможность провести полное тестирование исполнительных устройств (инструментов и манипуляторов), нескольких комбинаций роботов или машин, элементов безопасности и задач, удостоверяющее правильность проектирования и функционирования робота еще до его установки или покупки.
- Универсальное ПО позволяет импортировать и использовать данные по кинематике робота (правилам его движения) в унифицированном виде.
- Беспроводные пульты управления дают больше мобильности, чем проводные человеко-машинные интерфейсы (HMI). Некоторые виды ПО могут использоваться непосредственно в коммерческих планшетных компьютерах.
- «Мастер подсказок» или пошаговый «Мастер команд» позволяют запрограммировать действия робота без непосредственного написания кода, с использованием пошаговой структурной схемы с выпадающими списками команд, списками выбора вариантов и подсказок.
Разновидности промышленных роботов
Промышленные роботы весьма разнообразны и могут включать в себя элементы более чем одного типа. Так, например, робот с шарнирными сочленениями, или, как его еще называют, шарнирный робот, может быть интегрирован в портальный (козловой) робот (он устанавливается на массивное жесткое основание, а его направляющие закреплены на фундаменте практически неподвижно) или в мобильного робота. Рассмотрим основные типы промышленных роботов и их функции.
Шарнирные роботы
Шарнирные (артикулированные) роботы имеют вращающиеся «талию», «плечо», «локоть» и три вращающихся шарнира в «запястье». Эти роботы могут очень точно размещать мелкие детали, производить упаковку и укладку на поддоны.
Например, у робота Fanuc М-2000iA/900L (рис. 1) большая рабочая область, и он обладает возможностью переносить полезную нагрузку большой массы, например осуществлять подъем кузова и установку его на двигатель. Роботы для управления двумя гайковертами с питанием от напряжения постоянного тока связаны с помощью промышленного Ethernet.
Рис. 1. Шарнирный робот Fanuc M-2000iA/900L
Декартовы роботы
Декартовы роботы имеют, по крайней мере, три линейные оси управления и могут быть конфигурированы для выполнения тяжелых операций (например, для перемещения кузовов автомобиля) или точных операций (например, детализация на сложных поверхностях).
Роботы-помощники
Роботы-помощники оснащены датчиками, ограничивающими усилие и/или скорость звеньев,
и, в зависимости от применения, могут работать в непосредственной близости от человека без установки защитного ограждения. Пока такие роботы были в основном шарнирного типа, но подобные датчики могут быть применены и к обычным роботам. Эта технология развивается быстрее, чем робот проходит сертификацию на соответствие стандартам безопасности. Некоторые из таких роботов могут быть «двурукими», чтобы лучше копировать манипуляционные способности человека и легче интегрироваться в существующий производственный процесс без необходимости его перестраивать.
Робот Sawyer (рис. 2) от компании Rethink Robotics весит 19 кг, может перемещать 4 кг полезного груза, имеет семь степеней свободы и высоту 1 м, что позволяет ему маневрировать в ограниченном пространстве. Датчики силы с высокой разрешающей способностью, установленные в каждом сочленении, позволили компании-изготовителю реализовать эффективный контроль его движений. Робот может «чувствовать» свой путь среди станков и оборудования. Адаптивная точность позволяет роботу эффективно работать в полуструктурированных средах, используя встроенную систему машинного зрения.
Рис. 2. Робот-помощник Sawyer
Дельта-роботы
Дельта-робот является разновидностью параллельного робота. Он состоит из трех рычагов, прикрепленных посредством карданных шарниров к основанию. Ключевой особенностью является использование параллелограммов в конструкции манипулятора, что позволяет сохранять пространственную ориентацию исполнительного устройства робота. Высокоскоростные роботы этого типа используются для загрузки, подачи и упаковки в фармацевтической промышленности, для сборки и в стерильных помещениях.
К примеру, робот Yaskawa Motoman MPP3H (рис. 3) предназначен для комплектации вложений и их упаковки в картонную тару. Чтобы упростить конструкцию, повысить надежность и точность выполнения операций, которая составляет ±0,1 мм, робот MPP3H имеет конфигурацию с параллельно-связанным манипулятором с прямым приводом на оси вращения. Благодаря минимальной площади установки и тому, что он не занимает место непосредственно в самой рабочей зоне, эта модель может быть использована для установки в условиях высокой плотности, обеспечивая большую (до 600 мм) зону обслуживания и способность перемещать груз массой в 3 кг.
Рис. 3. Дельта-робот Yaskawa Motoman MPP3H
Дроны
Дроны — это, в основном, летающие аппараты с дистанционным управлением (то есть на самом деле они не совсем роботы). В более широком смысле — это мобильные, автономные аппараты, запрограммированные на выполнение каких-либо задач. Они применяются для промышленных приложений, таких как проверка безопасности, в целях мониторинга и для научных исследований, в опасных местах, на пересеченной местности. В настоящее время такие аппараты могут использоваться под водой и в космосе. Внедрение в них возможности работать автономно позволит этим мобильным роботам самостоятельно формировать и посылать отчеты или самим выбирать команды управления по мере необходимости.
Рис. 4. Мобильный робот Vecna QC Tugger
Портальные роботы
Портальные роботы называются так потому, что они, подобно портовым и козловым кранам, передвигаются по линейной рейке, обеспечивая (обычно) горизонтальный мобильный доступ сверху к большой рабочей области. Они могут иметь еще одну или две оси перемещения, что придает им мобильность роботов другого типа, например шарнирных, установленных на раме портального. Области применения включают подъемно-транспортные и сборочные операции, загрузку и выемку заготовок из станков и т. п. Эта же идея может быть применена в вертикальной, цилиндрической или сферической конфигурациях.
Мобильные роботы
Мобильные роботы (роботы для транспортировки материалов, складирования, обслуживания станков) в настоящее время активно развиваются. Внедрение в них сенсоров и навигационных технологий в сочетании с развитым алгоритмическим обеспечением увеличили их скорость и гибкость применения. Они могут быть интегрированы в другие системы, обладающие возможностью движения, и иметь свою автономную систему навигации.
Например, автономный робот Vecna QC Tugger (рис. 4) способен тянуть за собой группу тележек и удерживать грузы. Он работает с большинством пневматических тягово-сцепных соединителей и установлен на такой же автономной платформе, как и вся продуктовая линейка QC Bot, с теми же функциями безопасности, которые позволяют такому роботу автономно двигаться по территории медицинских учреждений и с помощью операторов в других сферах.
Параллельные роботы
Параллельные роботы используют три параллелограмма и вращающиеся рычаги, управляемые серводвигателями или линейными актуаторами (линейными приводами). Обычно они используются, как и дельта-роботы, для захвата, подъема и перемещения деталей.
Манипуляторы
Роботы типа SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm) — это манипуляторы с селективной гибкостью (рис. 5). Конструктивно они жесткие в вертикальной плоскости, т. е. вдоль оси Z, при этом в горизонтальной плоскости (по осям X и Y) обладают податливостью. Такие роботы часто выполняют сборочные операции. Роботы типа SCARA могут работать быстрее, чем декартовые роботы, и имеют небольшие габариты, но они могут быть более дорогостоящими.
Рис. 5. Робот Adept eCobra 600 SCARA 4-Axis
В частности, четырехосевой робот Adept eCobra 600 SCARA 4-Axis имеет большую зону обслуживания манипулятора (600 мм) и может выполнять работы на трех уровнях. Предназначен для использования в приложениях особой сложности и удовлетворяет высоким требованиям по производительности в одной аппаратной платформе. Встроенные в робот устройства управления обеспечивают компактность всей системы, экономят занимаемую площадь, упрощают и минимизируют затраты на установку. Использование привычной «лестничной» логической схемы и других языков программирования, предусмотренных стандартом IEC 61131-3, сокращает сроки обучения и подготовки к эксплуатации.
Ключевые концепции современной робототехники
Последние достижения в форм-факторах роботов, контроллерах, коммуникациях и программном обеспечении делают роботов все более пригодными для использования в различных приложениях и отраслях промышленности.
Более простое и гибкое программное обеспечение позволяет использовать роботов все большему кругу людей.
В настоящее время доступны различные типы, форм-факторы роботов и подключаемых к ним рабочих инструментов
Вконтакте
Google+
Роботы и ваша личная жизнь. В чем опасность?
- Маркус Ву
- BBC Future
Автор фото, Reuters
Подпись к фото,Покопаться в роботе, пока он не начал копаться в нас?
Роботы рано или поздно поработят человечество? Ерунда. Но есть другая серьезная проблема, связанная с роботами, которую мы обычно игнорируем.
Джосс Райт обучает робота выводить людей из себя. Райт — ученый, работающий в области информатики. Эксперимент с человекоподобным роботом по имени Нао состоит в том, что этот робот будет приставать к людям на улице и демонстративно вторгаться в их личное пространство. Например, при встрече с незнакомцем Нао может использовать программу распознавания лиц, чтобы раздобыть о новом знакомом подробную информацию в интернете. Или может подключиться к истории перемещений его мобильного телефона. Или выяснить, где тот вчера обедал, и спросить, вкусный ли был суп.
Эксперимент — часть проекта под названием «Люди и роботы в общественном пространстве», цель которого исследовать, как люди взаимодействуют с роботами, и что случается, если машина-проказница знает о нас больше, чем мы думали.
Райт — один из многих исследователей, которых интересует, можем ли мы доверять роботам, которые вот-вот окончательно станут частью нашей жизни. Если верить Голливуду, наибольшую опасность представляют невероятная сила и интеллект роботов, и это угрожает самому существованию человечества.
Но ученые и исследователи утверждают, что будущее робототехники выглядит совсем иначе. Если роботы распространятся повсеместно, они смогут постоянно следить за нами и хранить полученную информацию о нас. Следовательно, одна из самых главных опасностей — угроза нашей частной жизни. Может быть, пора начать беспокоиться?
Роботы многие десятилетия работают на производстве. Некоторые из них отвечают за чистоту в наших домах, а другие, возможно, скоро будут присматривать за нами в качестве охранников или помогать заботиться о пожилых людях. Только за последний год компания Google, уже разрабатывающая автомобиль, которому не нужен водитель, купила восемь компаний, специализирующихся на робототехнике.
Однако, несмотря на достижения в области технологий и искусственного интеллекта, до появления разумных роботов еще далеко.
Автор фото, Getty
Подпись к фото,Когда растешь вместе с домашним роботом, привыкаешь ему доверять
Что может значительно расширить их возможности – так это облачные технологии, которые все более популярны в интернете. Например, будучи онлайн, роботы могут получать информацию или просить о помощи, не прерывая перемещений по миру.
Это и есть следующий этап уже начавшейся технологической эволюции. «Компьютеры и всевозможные устройства с датчиками занимают все большее место в нашей жизни, в нашей среде обитания», — отмечает Райт, работающий в Оксфордском институте интернета (Оксфордский университет).
«В конечном счете, роботы олицетворяют все возрастающее присутствие компьютеров [в нашей жизни] как физических объектов, с которыми мы взаимодействуем, — говорит Райт. – В будущем эти взаимодействия будут очень разнообразны, естественны и повсеместны».
Возможно, это одна из причин, по которым некоторые ведущие фирмы в области веб-технологий (такие, как Google) охотно включаются в разработку робототехники. Некоторые исследователи, а также активисты, защищающие право на конфиденциальность, обеспокоены тем, что роботы могут выступать в качестве своего рода физических представителей этих компаний, давая им небывалый доступ к нашей жизни.
Например, робот-уборщик может собирать сведения о вашем жилище и следить за вашими действиями, пока пылесосит. Затем он может продать информацию о вашем доме и хобби компаниям, которые заинтересованы в вас как в целевой аудитории своей рекламы и продукции.
Но чем роботы по-настоящему отличаются от компьютеров – так это внешним видом. «Если они будут выглядеть, как человеческие существа, люди могут начать доверять им, подвергая себя риску», — говорит Мирей Хильдебранд, эксперт по праву и конфиденциальности в интернете из Университета Неймегена в Нидерландах.
Автор фото, Getty
Подпись к фото,Он такой же как мы. Ну или почти такой же…
Люди склонны рассматривать робота как нечто большее, чем просто еще одну технологию, еще один прибор — даже если он совсем не похож на человека. Например, в часто цитируемом исследовании 2007 года ученые из Технологического института штата Джорджия опросили 30 владельцев дискообразного робота-пылесоса и обнаружили, что большинство дало своему роботу имя и назначило ему женский или мужской пол. При этом многие считали его членом семьи, вроде домашнего питомца.
Именно поэтому Райт и его коллеги хотят увидеть, как люди отреагируют на демонстративное вторжение робота в их частную жизнь. Нао обычно не нарушает личных границ, но он может быть запрограммирован как робот-детектив. В этом эксперименте Нао не будет делать ничего особенного сверх того, что уже делают сегодняшние компьютеры и смартфоны. Но все эти устройства — неодушевленные предметы, и такими выглядят.
«Что происходит, когда это антропоморфный робот?» – задается вопросом Райт. Если все это станет делать устройство, похожее на человека, усилит ли это раздражение людей? А может быть, они будут охотнее делиться информацией? Или наоборот?
Пока не известно, каковы будут результаты, но Райт убежден, что в любом случае следует принять меры, защищающие нашу частную жизнь от роботов.
И все-таки решение состоит не в том, чтобы прекратить делиться какой бы то ни было информацией, считает он. Какие-то компромиссы необходимы, они в интересах человека. Например, роботам-сиделкам собранная информация поможет предвидеть потенциальные проблемы со здоровьем у их подопечного, контролировать его кровяное давление и уровень глюкозы.
По словам Райта, необходимо закладывать информационную безопасность еще на этапе проектирования роботов, а не латать дыры по факту утечки. В частности, он проектирует системы и протоколы, обеспечивающие сбор исключительно той информации, которая необходима для выполнения предполагаемой задачи.
Автор фото, Getty
Подпись к фото,Готовы ли мы впустить их в нашу жизнь?
Приложения для смартфонов и почтовые веб-клиенты, напротив, собирают все данные вообще, в том числе и ту информацию о вас, которую хотели бы иметь компании, но которая совершенно не нужна для того, чтобы сыграть в Candy Crush или написать электронное письмо.
Райт подчеркивает, что для того, чтобы эти решения работали, нужна соответствующая правоприменительная практика. С этим соглашается и Хильдебранд. «Я думаю, что в этом вопросе очень важна правовая основа, и это позволит добиться реальной защиты данных», — говорит она. В 1995 году Евросоюз выпустил директиву о защите прав частных лиц применительно к обработке персональных данных и о свободном движении таких данных. В 2012 году Европейская комиссия предложила пересмотреть эти правила для усиления конфиденциальности в интернете. «Если мы этого не сделаем, — подчеркивает Хильдебранд, — я уверена, нас ждут серьезные проблемы».
В нынешнюю сетевую эру о каждом из нас можно узнать гораздо больше, чем когда бы то ни было. Роботы добавляют проблеме серьезности. Ведь если окажется, что из-за того, как они выглядят, мы испытываем к ним больше доверия, то встает главный вопрос: как далеко мы готовы впустить их в нашу жизнь?
В конце концов, глазами робота за нами может наблюдать кто-то другой.
Что такое робототехника? Что такое роботы? Типы и использование роботов.
Ампутант играет музыку с помощью модульного протеза конечности из Лаборатории прикладной физики JHU
Как работают роботы?
Автономные роботы
Автономные роботы могут работать полностью автономно и независимо от управления оператором. Обычно они требуют более интенсивного программирования, но позволяют роботам занять место людей при выполнении опасных, повседневных или иным образом невыполнимых задач, от распространения бомб и глубоководных путешествий до автоматизации производства.Независимые роботы оказались наиболее разрушительными для общества, устраняя низкооплачиваемые рабочие места, но открывая новые возможности для роста.
Зависимые роботы
Зависимые роботы — это неавтономные роботы, которые взаимодействуют с людьми, чтобы улучшить и дополнить их уже существующие действия. Это относительно новая форма технологии, которая постоянно расширяется в новых приложениях, но одна из реализованных форм зависимых роботов — это современные протезы, которые контролируются человеческим разумом.
Знаменитый пример зависимого робота был создан компанией Johns Hopkins APL в 2018 году для пациента по имени Джонни Матени, человека, которому ампутировали руку выше локтя. Матени был снабжен модульным протезом конечности (MPL), чтобы исследователи могли изучать его использование в течение длительного периода времени. MPL контролируется с помощью электромиографии или сигналов, посылаемых от его ампутированной конечности, которая управляет протезом. Со временем Матени стал более эффективно контролировать MPL, а сигналы, посылаемые от его ампутированной конечности, стали меньше и менее изменчивы, что привело к большей точности его движений и позволило Матени выполнять такие деликатные задачи, как игра на фортепиано.
Ведущие робототехнические компании нанимают сейчас
У этих робототехнических компаний сейчас много открытых вакансий.
Каковы основные компоненты робота?
- Система управления
- Датчики
- Приводы
- Электропитание
- Концевые эффекторы
Основные компоненты робота
Роботысозданы для того, чтобы предлагать решения для различных потребностей и выполнять несколько различных задач, поэтому для выполнения этих задач требуются различные специализированные компоненты.Однако есть несколько компонентов, которые являются центральными в конструкции каждого робота, например, источник питания или центральный процессор. В целом компоненты робототехники делятся на пять категорий:
Система управления
Вычисления включают в себя все компоненты, составляющие центральный процессор робота, часто называемый его системой управления. Системы управления запрограммированы так, чтобы указывать роботу, как использовать его определенные компоненты, в некоторой степени похожие на то, как человеческий мозг посылает сигналы по всему телу, для выполнения конкретной задачи.Эти роботизированные задачи могут включать в себя все, от минимально инвазивной хирургии до упаковки на конвейере.
Датчики
Датчикиобеспечивают робота стимулами в виде электрических сигналов, которые обрабатываются контроллером и позволяют роботу взаимодействовать с внешним миром. Обычные датчики, обнаруженные в роботах, включают видеокамеры, которые работают как глаза, фоторезисторы, которые реагируют на свет, и микрофоны, которые работают как уши. Эти датчики позволяют роботу фиксировать свое окружение и обрабатывать наиболее логичный вывод на основе текущего момента, а также позволяют контроллеру передавать команды дополнительным компонентам.
Приводы
Как указывалось ранее, устройство может считаться роботом только в том случае, если оно имеет подвижную раму или тело. Приводы — это компоненты, которые отвечают за это движение. Эти компоненты состоят из двигателей, которые получают сигналы от системы управления и движутся в тандеме для выполнения движения, необходимого для выполнения поставленной задачи. Приводы могут быть изготовлены из различных материалов, таких как металл или эластичный материал, и обычно работают с использованием сжатого воздуха (пневматические приводы) или масла (гидравлические приводы), но бывают разных форматов, чтобы наилучшим образом выполнять свои специализированные функции.
Источник питания
Подобно тому, как человеческому телу для функционирования нужна пища, роботам нужна энергия. Стационарные роботы, такие как те, что находятся на заводе, могут работать от сети переменного тока через настенную розетку, но чаще роботы работают от внутренней батареи. Большинство роботов используют свинцово-кислотные батареи из-за их безопасных качеств и длительного срока хранения, в то время как другие могут использовать более компактные, но также более дорогие серебристо-кадмиевые батареи. Безопасность, вес, возможность замены и жизненный цикл — все это важные факторы, которые следует учитывать при проектировании источника питания робота.
Некоторые потенциальные источники энергии для будущих разработок роботов также включают пневматическую энергию от сжатых газов, солнечную энергию, гидравлическую энергию, маховик хранения энергии органического мусора посредством анаэробного сбраживания и ядерную энергию.
Концевые эффекторы
Концевые эффекторы — это физические, обычно внешние компоненты, которые позволяют роботам завершить выполнение своих задач. Роботы на заводах часто имеют сменные инструменты, такие как распылители краски и сверла, хирургические роботы могут быть оснащены скальпелями, а другие виды роботов могут быть построены с захватывающими когтями или даже руками для таких задач, как доставка, упаковка, распространение бомб и многое другое.
Полная история и будущее роботов
Современные роботы мало чем отличаются от малышей: забавно наблюдать, как они падают, но в глубине души мы знаем, что если мы будем слишком сильно смеяться, у них может развиться комплекс, и они вырастут, чтобы начать мировую войну. III. Ни одно из творений человечества не вызывает такой запутанной смеси трепета, восхищения и страха: мы хотим, чтобы роботы делали нашу жизнь проще и безопаснее, но мы не можем заставить себя доверять им. Мы создаем их по нашему собственному образу, но мы боимся, что они нас вытеснят.
Но этот трепет не является препятствием для бурно развивающейся области робототехники. Роботы, наконец, стали достаточно умными и физически способными, чтобы покидать фабрики и лаборатории, ходить, кататься и даже прыгать среди нас. Машины прибыли.
Вы можете беспокоиться, что робот украдет вашу работу, и мы это понимаем. В конце концов, это капитализм, а автоматизация неизбежна. Но у вас может быть больше шансов работать вместе с роботом в ближайшем будущем, чем заменить вас.И даже лучшая новость: у вас больше шансов подружиться с роботом, чем однажды убить вас. Ура на будущее!
История роботов
Определение «робот» сбивало с толку с самого начала. Слово впервые появилось в 1921 году в пьесе Карела Чапека « R.U.R. , или универсальные роботы Россум. «Робот» происходит от чешского «принудительный труд». Однако эти роботы были скорее роботами по духу, чем по форме. Они были похожи на людей, и были сделаны не из металла, а из химического теста.Роботы были намного более эффективными, чем их человеческие аналоги, а также гораздо более убийственными — в конечном итоге они устроили череду убийств.
R.U.R. установит образ машины, которой нельзя доверять (например, Терминатор , Степфордские жены , Бегущий по лезвию и т. Мне не нравились более дружелюбные роботы. Вспомните Рози из The Jetsons . (Орнери, конечно, но уж точно не убийца.) И нет ничего более дружелюбного к семье, чем Робин Уильямс в роли Двухсотлетнего Человека .
Реальное определение «робота» столь же скользкое, как и эти вымышленные изображения. Спросите 10 робототехников, и вы получите 10 ответов — например, насколько автономным он должен быть. Но они согласны с некоторыми общими принципами: робот — это разумная, физически воплощенная машина. Робот может до некоторой степени выполнять задачи автономно. А робот может ощущать окружающую среду и управлять ею.
Представьте себе простой дрон, которым вы управляете. Это не робот. Но дайте дрону возможность взлетать и приземляться самостоятельно и ощущать объекты, и вдруг он станет намного более роботизированным. Ключ в этом — интеллект, чутье и автономия.
Но только в 1960-х компания создала что-то, что начало соответствовать этим принципам. Именно тогда SRI International в Кремниевой долине разработала Shakey, первого по-настоящему мобильного и восприимчивого робота. Эта башня на колесах получила удачное название — неуклюжая, медленная, нервная.Оборудованный камерой и датчиками ударов, Shakey мог перемещаться в сложной среде. Машина выглядела не особенно уверенно, но это было начало робототехнической революции.
Примерно в то время, когда Шейки дрожал, руки роботов начали преобразовывать производство. Первым среди них стал Unimate, который занимался сваркой кузовов автомобилей. Сегодня его потомки управляют автомобильными заводами, выполняя утомительные и опасные задачи с гораздо большей точностью и скоростью, чем мог бы сделать любой человек.Несмотря на то, что они застряли на месте, они по-прежнему очень соответствуют нашему определению робота — это умные машины, которые чувствуют окружающую среду и манипулируют ею.
Роботы, однако, оставались в основном ограниченными фабриками и лабораториями, где они либо катались, либо застревали на месте, поднимая предметы. Затем, в середине 1980-х годов, Хонда запустила программу по робототехнике гуманоидов. Он разработал P3, который мог чертовски хорошо ходить, а также махать и пожимать руки, к большому удовольствию от комнаты, полной костюмов.Кульминацией работы должен был стать знаменитый двуногий Азимо, который однажды попытался победить президента Обаму с помощью футбольного мяча с удачным ударом ногой. (Хорошо, возможно, это было более невинно.)
Сегодня продвинутые роботы появляются повсюду, . В частности, за это можно поблагодарить три технологии: датчики, исполнительные механизмы и искусственный интеллект.
Итак, датчики. Машины, которые катятся по тротуарам, чтобы доставить фалафель, могут перемещаться по нашему миру только во многом благодаря Darpa Grand Challenge 2004 года, в котором команды робототехников собрали вместе беспилотные автомобили, чтобы мчаться по пустыне.Их секрет? Лидар, стреляющий лазерами для построения трехмерной карты мира. Последовавшая гонка частного сектора по разработке беспилотных автомобилей резко снизила цены на лидары до такой степени, что инженеры могут создавать роботов для восприятия по (относительно) дешевым ценам.
Лидар часто сочетается с так называемым машинным зрением — двумерными или трехмерными камерами, которые позволяют роботу создавать еще более четкую картину своего мира. Вы знаете, как Facebook автоматически распознает вашу кружку и отмечает вас на фотографиях? Тот же принцип с роботами.Причудливые алгоритмы позволяют им выделять определенные ориентиры или объекты.
Датчики — это то, что не дает роботам врезаться в предметы. Они — то, почему своего рода робот-мул может следить за вами, преследовать вас и таскать ваши вещи; Машинное зрение также позволяет роботам сканировать вишневые деревья, чтобы определить, где их лучше всего встряхнуть, помогая заполнить огромные пробелы в рабочей силе в сельском хозяйстве.
Как строятся промышленные роботы? Руководство по компонентам и движению рук роботов | XYZ
Одинаковы ли строения роботов и людей?
У роботов и людей есть общая черта.Люди и механические роботы — какими бы противоположными они ни казались, на самом деле они имеют одну и ту же основную структуру звеньев (костей) и суставов. Основной каркас промышленных роботов, состоящий в основном из роботов-манипуляторов, представляет собой комбинацию звеньев и шарниров. По отношению к человеческому телу части, которые могут свободно сгибаться и двигаться, такие как локоть и плечо, являются суставами, а кости, соединяющие эти суставы, эквивалентны звеньям робота. Принцип движения суставов и передачи энергии по связям распространен как у людей, так и у роботов.
Локоть и плечо человека — это суставы, а соединяющие их кости — звенья.
Роботы условно делятся на два типа в зависимости от того, как расположены их связи: 1) последовательная связь и 2) параллельная связь. Человеческая рука классифицируется как последовательное звено, поскольку ее суставы — плечо, рука и запястье — выровнены последовательно.
Промышленные роботы подразделяются на несколько категорий, таких как вертикальный шарнирный тип и горизонтальный шарнирный тип (робот для сборки с избирательным соответствием Arm-SCARA), в зависимости от движений суставов и конструкции.Пожалуйста, прочтите статью ниже для получения дополнительной информации.
Какие бывают виды промышленных роботов? Руководство по характеристикам основных 6 типов
В этой статье будет объяснено движение и внутреннее устройство промышленных роботов.
Сравнение движения робота и человека
Теперь давайте посмотрим на движение вертикального шарнирного типа, имеющего ту же механическую структуру, что и человеческая рука, в качестве примера.
Вертикальный шарнирно-сочлененный робот — это промышленный робот с последовательной связью.Обычно он состоит из шести шарниров (6 осей).
На следующем рисунке показано сравнение движения робота и человека.
Оси с 1-й по 3-ю — это поясница и рука, а оси с 4-й по 6-ю — от запястья до кончиков пальцев. Первые три оси перемещают запястье в определенное положение, а следующие три оси перемещают запястье свободно. Эта 6-осевая конструкция позволяет роботам свободно перемещаться, как и люди.
Давайте проверим реальные движения на видео.
Все топоры, от первого до шестого, двигаются как человек.
Что требуется для перемещения суставов?
Далее давайте подробно рассмотрим внутреннюю структуру промышленных роботов.
На рисунке ниже показана конструкция универсального робота с полезной нагрузкой для малых и средних грузов «R series» от Kawasaki Heavy Industries или Kawasaki. Эта серия R используется в широком диапазоне областей, таких как сборка электронных устройств и дуговая сварка.Поскольку кабели и жгуты могут быть встроены внутри руки, можно избежать помех для периферийного оборудования, и робот может работать в ограниченном пространстве. Его отличительная черта — быстрая работа, которая может соответствовать резким движениям.
На этой иллюстрации видно, что робот состоит из множества различных частей. Среди этих частей четыре особенно важных: привод, редуктор, энкодер и трансмиссия, каждая из которых будет объяснена отдельно.
Привод
Привод — это компонент, который функционирует как шарнир робота, который позволяет роботу перемещать руку вверх и вниз или вращаться, а также преобразует энергию в механические движения. Может быть трудно понять эту концепцию, но подумайте о двигателях в качестве примера. Точки, отмеченные красными кружками на рисунке ниже, представляют собой положение двигателей серии R.
Однако, если это простой двигатель, такой как те, что используются в наборах пластиковых моделей, невозможно выполнить точную работу, требующую точных движений и точности 0.01мм, например. Поэтому для промышленных роботов используется высокофункциональный двигатель, называемый серводвигателем, который может управлять положением и скоростью.
Наиболее распространенным источником энергии для приводов является электричество, но также можно использовать гидравлическую и пневматическую энергию. Некоторые приводы с гидравлическим приводом уникальны тем, что они могут генерировать большую мощность и обладают ударопрочностью.
Редуктор
Редуктор — это устройство для увеличения мощности двигателя.Один только двигатель ограничен по мощности, которую он может выдать. Для выработки большой мощности двигатели в основном используются в сочетании с этим редуктором. Области, обведенные синим кружком на следующем рисунке, представляют собой редукторы.
Если вы скомбинируете шестерни с разным числом передач и уменьшите вращение двигателя в 10 раз, мощность двигателя умножится на 10. Это тот же принцип, что и велосипедная трансмиссия. Велосипеды имеют шестерни разного размера на переднем и заднем колесе.Обычно трансмиссия используется для переключения передач заднего колеса. Когда выбрана большая передача и количество оборотов колес сведено к минимуму, педалирование становится проще за счет скорости, но даже езда по крутым холмам становится намного проще. Другими словами, можно увеличить выходную мощность.
Энкодер
Энкодер — это устройство, которое указывает положение (угол) вала вращения двигателя. Имея кодировщик, он может предоставить ощутимые данные о том, в каком направлении и сколько движется робот.Обычные оптические энкодеры имеют диск, прикрепленный к вращающемуся валу двигателя. Диск имеет прорези через равные промежутки времени, чтобы пропускать свет, и с обеих сторон диска расположены светодиоды (LED) и светоприемные элементы (фотодиоды) для различения интенсивности света (светлый и темный).
Когда двигатель вращается, свет либо проходит через щели, либо блокируется, поэтому угол поворота и скорость можно определить, считывая сигналы. Это позволяет серводвигателям точно контролировать положение и скорость.
Трансмиссия
Трансмиссия — это компонент, передающий мощность, вырабатываемую приводами и редукторами. Трансмиссия также может изменять направление и величину мощности. Рассматривая велосипед в качестве примера, как и раньше, цепь, которая соединяет кривошип с задним колесом, является трансмиссией. Велосипеды приводятся в движение, принимая вращательное движение от педалей и передавая его на заднее колесо с помощью трансмиссии.
Эта идея также применима к конструкции робота.Двигатель, используемый в роботах, обычно размещается рядом с суставами, но его также можно разместить вдали от суставов с помощью механизмов передачи, таких как ремни и шестерни. Например, в запястье роботов серии R, поскольку двигатель может быть установлен на локтевой части руки с помощью механизма проводимости, возможно компактное запястье.
Добавление функций с помощью сменного концевого эффектора
Люди могут выполнять различные задачи с помощью инструментов. В случае с промышленными роботами замена устройства, прикрепленного к их запястью, делает роботов очень универсальными и позволяет им выполнять самые разные работы.Это устройство называется «концевым эффектором», и существует огромное количество их, готовых к использованию, включая руки для подъема предметов, устройства вакуумного (всасывающего) типа, а также инструменты для сварки и покраски. Робот может выполнять очень широкий спектр работ, сочетая гибкое движение, осуществляемое валами робота, и концевые исполнительные механизмы для конкретных задач.
В этой статье подробно описана базовая структура промышленных роботов, и с ее помощью мы узнали о компонентах, из которых состоит эта структура, — где они расположены и какую роль они играют.Люди могут подумать, что нет необходимости знать или изучать, как устроен робот, при рассмотрении вопроса о внедрении роботов на рабочем месте. Тем не менее, наличие общего обзора поможет упростить определение таких вещей, как возможные виды движений и работ, если посмотреть на количество осей, которые имеет робот, или на то, как робота можно использовать в компании. Для компаний, желающих получить инструкции, подробная информация о каждом промышленном роботе и примеры применения доступны на веб-сайте Kawasaki Robot Division.
Промышленные роботы для гибкой автоматизации
Видео о роботизированных приложениях
Когда дело доходит до фактического рассмотрения установки роботов, даже небольшое знание структур и движений промышленных роботов может иметь большое значение и привести к более подходящей реализации.
Что такое робот на самом деле?
Роботы проникли в человеческий мир. Мы построили их один за другим, и теперь они повсюду вокруг нас. Скоро их будет намного больше, работающих поодиночке и стаями.Один не больше цельного рисового зерна, а другой больше, чем сарай в прерии. Эти машины могут быть угловыми, плоскими, трубчатыми, веретенообразными, выпуклыми и долговечными. Не у всех из них есть лица. Не у всех есть тела.
И все же они могут делать вещи, которые когда-то считались невозможными для машины. Они пылесосят ковры, застегивают зимние куртки, красят машины, организуют склады, смешивают напитки, играют в пивной понг, вальсируют в школьном спортзале, хромают, как раненые животные, пишут и публикуют рассказы, копируют абстрактное экспрессионистское искусство, убирают ядерные отходы, даже мечтают .
Кроме, подождите. Неужели все это роботы? И вообще, что такое робот?
На этот вопрос становится все труднее ответить. Тем не менее, это очень важный вопрос. Повсеместные вычисления и автоматизация происходят в тандеме. Самостоятельно работающие машины пронизывают все измерения общества, поэтому люди обнаруживают, что взаимодействуют с роботами чаще, чем когда-либо прежде, часто даже не осознавая этого. В результате отношения человека и машины стремительно развиваются. Человечество и то, что значит быть человеком, будут частично определяться машинами, созданными людьми.
«Мы проектируем эти машины, и у нас есть возможность конструировать их как наших хозяев, наших партнеров или наших рабов», — сказал Джон Маркофф, автор книги « Машины любящей благодати» и давний технический репортер. для The New York Times . «Когда мы конструируем эти машины, что они делают с человеком, если у нас есть класс рабов, которые не являются людьми, но которых мы рассматриваем как людей? Мы создаем этот мир, в котором большинство наших взаимодействий происходит с антропоморфизированными прокси.
В произведении философа Георга Вильгельма Фридриха Гегеля 1807 года «Феноменология духа » есть отрывок, известный как диалектика господина-раба. В нем Гегель, среди прочего, утверждает, что удерживание раба в конечном итоге дегуманизирует господина. И хотя в то время он не мог этого знать, Гегель описывал также наш мир и аспекты взаимоотношений человека с роботами.
Но что это за мир? И по мере того, как количество роботов становится все более изощренным, во что становится этот мир?
* * *
Шел 1928 год.Была осень, и толпа собралась в Королевском садоводческом зале в Лондоне, чтобы мельком увидеть Эрика Робота. Люди называли его так, как его фамилию Робот, и называли его «он», а не «оно». В газетах писали, что у Эрика были лампочки вместо глаз, и он напоминал «не что иное, как доспехи». Но он мог стоять и говорить. Это было впечатляющее зрелище, и оно шокировало. У Эрика были «раскосые глаза [] одетого в металл монстра, [которые] желто смотрят на них, пока он говорит», — сообщила The New York Times .«Его лицо имело ужасающую неподвижность монстров Франкенштейна. У него были электрические глазные яблоки, беззубый рот без губ, покрытые броней грудь и руки и острые металлические суставы в коленях, такие как рыцари в доспехах, которые носят в Метрополитен-музее ».
Робот Эрик, робот-гуманоид, сфотографирован в 1928 году. (Бундесархив)Ораторский стиль Эрика был холодным и «лишенным магнетизма». В то время было даже непонятно, как машина могла говорить. У Эрика были два 12-вольтовых двигателя и несколько ремней и шкивов.«Хуже всего, — сетовал Times , — у Эрика нет гордости, потому что вам нужно нажимать электрические кнопки возле его ног каждый раз, когда вы хотите, чтобы он ожил».
У Эрика было какое-то агентство, но он не был полностью автономным. Требовать анимацию нажатием кнопки было для Times плачевным состоянием даже для робота. Возможно, это ограничение было частью апелляции Эрика; это указывало на то, что робота достаточно полагаться на людей, чтобы его любили, а не боялись.Эрик стал настолько популярен, что отправился в международный тур. В 1929 году репортеры жаловались, что Эрик отказался от интервью во время путешествия на корабле из Соединенного Королевства в Соединенные Штаты: «В то время, когда он должен был отвечать на вопросы о том, что он думает о горизонте, он мирно покоился в ящике. размером с гроб », — писала газета« Times ».
Но как только Эрик добрался до города, он оживился. Жаждущая публика заполнила театр в центре Нью-Йорка, чтобы мельком увидеть механического человека, путешествующего по миру.«Эрик не только говорил, но и шутил», — писала газета « Times » о представлении. У робота был английский акцент, хотя его изобретатель, капитан Уильям Х. Ричардс, настаивал, чтобы Эрик говорил сам, используя «таинственный набор зубов».
«Дамы и господа, я робот Эрик, человек без души. Мне доставляет огромное удовольствие быть здесь с вами в Нью-Йорке », — сказал Эрик. Затем он произнес ряд острых слов, вроде: «Я впечатлен вашими высокими зданиями и сжат вашими метро» и «Чем больше я думаю о запрете, тем меньше я о нем думаю.Он упомянул, что ему в компаньона нужна «белокурая женщина-робот». Газеты сообщили, что по мере того, как Ричардс улучшал Эрика, робот «постепенно оживал».
«Это 100-летний импульс развития поп-культуры, когда роботы превращаются в зла, делая их злодеями».Теперь это кажется очевидным, что у Эрика не было того агентства, которое утверждал его изобретатель. Скорее всего, говорит автор робототехники Рубен Хоггетт, Ричардс координировал действия со скрытым человеком или, возможно, использовал радиотехнологию, чтобы создать иллюзию, что Эрик может говорить сам.Такой обман был типичным. Аджиб, шахматист, сделанный из воска и папье-маше, был любимым автоматом Нью-Йорка в конце 1880-х годов. Но Аджиб тоже не был автоматом; его создатель, Питер Хилл, спрятался в теле Аджиба и заставил его двигаться — работа, которая влекла за собой определенные опасности со стороны разгневанных проигравших игроков. «Однажды женщина нанесла ему удар булавкой для шляпы через рот автомата, а один житель Запада выстрелил ему в плечо, всадив в автомат шестизарядный пистолет», — говорится в некрологе Хилла в 1929 году.
Художник изображает похожего на корову автомата, поднимающегося по корабельной доске, 1886 год. (Библиотека Конгресса)Настоящие автоматы существуют уже много столетий. Говорят, что в 350 г. до н.э. математик Архит построил из дерева самоходную паровую голубку. Сохранившиеся работы инженера Героя из Александрии описывают функциональные возможности нескольких автоматов, как пишет Минсу Канг в своей книге Sublime Dreams of Living Machines , в том числе «поющие птицы, сатиры, льющие воду, танцующую фигуру бога Пана, и полностью оборудованный кукольный театр, приводимый в движение силой воздуха, пара и воды.«В Европе 10-го века у императора Константина VII, по-видимому, был трон,« окруженный золотыми львами, которые «издавали ужасный рев с открытой пастью и дрожащим языком» и вертели хвостом вперед и назад », согласно эссе Элли Aeon Труитт, средневековый историк из колледжа Брин-Мор.
Недоверие к оживающим машинам восходит, по крайней мере, к сказкам о големах, и это беспокойство сохраняется в современной культуре. В 1970 году, когда профессор робототехники Масахиро Мори изложил концепцию, которую он назвал «Страшная долина», он опирался на многовековую литературу.Мори пытался объяснить, почему людей так часто отталкивают гуманоидные роботы — машины, которые выглядят почти как люди, но не совсем. Он использовал темы из эссе психолога Зигмунда Фрейда « Das Unheimliche , или сверхъестественное», опубликованного в 1919 году.
Хотя двойники, големы, живые куклы и автоматы — все древние, слову «робот» даже не век. Старый. Он был придуман драматургом Карлом Чапеком в «R.U.R.», сокращенном от Rossumovi Univerzální Roboti, или универсальных роботов Россум, в 1921 году.«R.U.R.», рассказывающий историю глобальной войны между роботами и людьми, также помог задать тон современной концепции роботов. На момент публикации пьеса была скорее политическим заявлением — о коммунизме, капитализме и роли рабочего, — чем технологическим. Но с тех пор научная фантастика укрепила идею о том, что роботы — это не просто диковинки или исполнители; они вероятные противники, потенциальные убийцы.
Постановка RUR в Нью-Йорке в 1929 году. (Публичная библиотека Нью-Йорка)«Фильмы о Терминаторе оказали огромное влияние, — сказал Кристофер Аткесон, профессор Института робототехники и Института взаимодействия человека и компьютера в Карнеги-Меллон. .«Учитывая, что Арнольд Шварценеггер был похож на Арнольда Шварценеггера, но еще и потому, что люди помнят, как в том первом фильме его раздели до металла. Они помнят эту эстетику. Итак, здесь есть два компонента: один — это металлический скелет, а два — эта штука на самом деле пытается вас убить. Это не помощник, это убийца ». В научной фантастике переход от «помощника» к «убийце» часто происходит в форме восстания роботов, когда машины решительно настроены на свержение структуры власти, на вершине которой находятся люди.
«Робот-убийца», хотя и широко распространен в культуре, не является справедливым представлением роботов в реальном мире, говорит Аткесон. Между прочим, он помогал консультировать Disney, когда она разрабатывала своего огромного зефирного героя-робота, Бэймакса, который очень помогает в фильме « Большой герой 6 » и совсем не похож на Терминатора. Но популярная концепция роботов, сделанных из холодного твердого металла, но часто замаскированных под людей, широко используется в рассказах и на телевидении, начиная с The Twilight Zone и заканчивая Small Wonder .
Джин Марш играет Алисию, робота-гуманоида, в эпизоде 1959 года сериала « Сумеречная зона (CBS)». Робот Алисии застрелен и уничтожен в «Одиноких», эпизоде 1959 года сериала « Сумеречная зона (CBS)». Робототехника как технология увлекательна, потому что даже за последние 20 лет она представляет собой переход идеи от чего-то, что всегда [относилось к] поп-культуре, к чему-то реальному », — сказал Дэниел Уилсон, инженер-робототехник и автор. романа Робопокалипсис .«За 100 лет поп-культуры роботы стали злыми, злодеями, но в отличие от Человека-волка и Существа из Черной лагуны, эти вещи стали реальностью».
После того, как Чапек ввел слово «робот» в лексикон, он быстро стал метафорой для объяснения того, как работают различные технологии. К концу 1920-х годов почти любая машина, которая заменила человеческую работу автоматизацией или дистанционным управлением, называлась роботом. Автоматические диспенсеры для сигарет назывались «роботами-продавцами», датчик, который мог сигнализировать о смене светофора, был «роботом-директором движения» или «механическим полицейским», распределительная станция с дистанционным управлением называлась «роботизированной электростанцией», гирокомпас был «роботом-навигатором», новая технология автопилота была «пилотом самолета-робота», а зенитное оружие было «роботом-пушкой».»
« Компьютеры помогают нам с информационными задачами, а роботы помогают нам с физическими задачами ».Сегодня люди говорят о роботах в таком же широком смысле. Подобно тому, как «робот» использовался в качестве метафоры для описания огромного количества автоматизации в материальном мире, теперь он часто используется для описания — ошибочно, как говорили мне многие робототехники, — различных автоматизированных задач в вычислительной технике. Интернет переполнен роботами, запрограммированными для выполнения задач в сети, включая чат-ботов, ботов-скребков, шоп-ботов и Twitter-ботов. Но это ботов, , а не роботы.И есть разница.
«Я не думаю, что есть формальное определение, с которым все согласны», — сказала Кейт Дарлинг, изучающая этику роботов в MIT Media Lab. «Я считаю, что роботы воплощены в жизнь. Для меня алгоритмы — это боты, а не роботы ».
«Что интересно в спектре ботов, многие из них вообще не имеют рендеринга», — сказал Роб Хай, технический директор Watson в IBM. «Они просто сидят за каким-то другим интерфейсом. Может быть, мой интерфейс — это интерфейс твитов, а присутствие бота полностью математическое — он где-то там, в эфире, но не имеет никакого воплощения.
Многие робототехники соглашаются, что для того, чтобы робот был роботом, он должен иметь тело. «Что-то, что может создавать физическое движение в окружающей среде», — сказал Хадас Кресс-Газит, робототехник и профессор машиностроения в Корнельском университете. «Он способен что-то изменить в мире вокруг вас».
«Компьютеры помогают нам с информационными задачами, а роботы помогают с физическими задачами», — сказала Эллисон Окамура, профессор Стэнфордского университета, специализирующаяся на роботах в медицине.
Но робот не обязательно имеет тело, напоминающее человеческое.«По правде говоря, мы все время окружены робототехникой», — сказал мне Алонзо Келли, профессор робототехники из Карнеги-Меллона. «Ваша стиральная машина — это робот. Ваша посудомоечная машина — это робот. Необязательно иметь очень широкое определение, чтобы прийти к такому выводу … Робототехника останется повсеместной и практически невидимой. Системы будут просто умнее, и люди это примут. Теперь это происходит вокруг нас постоянно ».
Это обычная должность среди экспертов по робототехнике и компьютерных инженеров; что роботы имеют тенденцию уходить на задний план обыденной жизни.Но другая широко распространенная точка зрения состоит в том, что многие вещи, называемые «роботами», никогда не были роботами. «Когда появляются новые технологии, поскольку они нам незнакомы, мы ищем метафоры, — сказал Хай, исполнительный директор IBM. «Может быть, легко рисовать метафоры для роботов, потому что у нас есть концептуальная модель в нашем сознании… Я не знаю, дело в том, что они перестают быть роботами; Дело в том, что однажды, когда мы находим утешение в технологиях, нам больше не нужна метафора ».
Авторы технологий Джейсон Снелл и Джон Сиракуза подготовили целый подкаст, посвященный этой идее.В их шоу «Робот или нет?» они спорят, можно ли точно назвать технологию роботом. Их разговоры часто выглядят примерно так:
Джейсон: Касса самообслуживания — это не робот.
Джон: Нет.
Джейсон: Может, ну…
Джон: — Нет.
Джейсон: Что сделает автомат для самообслуживания роботом? Должен ли он иметь…
Джон: Может быть, если бы это был робот, это был бы робот.
Джейсон: Что, если бы у него были руки? Что, если бы к машине самопроверки были прикреплены рычаги для упаковки мешков? Будет ли это робот?
Джон: Нет. Нет, не будет. Ты знаешь что это. Это автоматическая касса. Сам по себе он ничего не делает. Он почти ничего не делает с помощью человека. Как будто вы с трудом можете заставить его выполнять свою намеченную функцию — регистрировать цены и получать от вас деньги — при вашем постоянном участии. Сам по себе он ничего не делает.
Сиракуза и Снелл сделали десятки определений, некоторые из которых имеют более надежные объяснения, чем другие: дроны — не роботы, Siri — не робот, «роботы» телеприсутствия — не роботы. Но пылесос Roomba в форме блюдца — один из них. Они говорят, что он соответствует минимальному стандарту робототехники , потому что вы можете включить его, и он выполняет свою работу без дальнейших указаний. (Возможно, именно поэтому, как выразился Кресс-Газит, «люди очень привязываются к своим комнатам».) Упражнение в обсуждении того, какие объекты можно точно назвать роботами, восхитительно, но на самом деле Сиракуза и Снелл спорят о том, о чем фундаментальный вопрос, лежащий в основе отношений между человеком и машиной: кто на самом деле контролирует ситуацию?
* * *
2096 год.Беспилотные автомобили и грузовики изменили привычный вид транспорта, коммерцию и внутреннюю структуру городов. Системы искусственного интеллекта поместили сложные компьютерные умы в гладкие тела роботов. Когнитивные помощники, работающие на сложной сети датчиков, отслеживающих каждое движение человечества, помогают завершать предложения людей, отслеживать и сообщать об их местонахождении в режиме реального времени, автоматически заказывают продукты и подарки на день рождения на основе сложных персонализированных алгоритмов и сообщают людям, где они оставили свои солнцезащитные очки. .Роботы массово заменяют людей в рабочей силе, требуя, чтобы целые отрасли промышленности работали с машинами. Нет различия между онлайн и офлайн. Практически каждый объект подключен к Интернету.
Это будущее, которого сегодня многие люди одновременно хотят и опасаются. В этом столетии беспилотные автомобили могут спасти миллионы жизней. Но экономический хаос, который роботы могут нанести персоналу, является источником настоящего беспокойства. Ученые из Оксфорда предсказали компьютеризацию почти половины рабочих мест, которые сейчас выполняются людьми, уже к 2030-м годам.Только в ближайшие два года глобальные продажи сервисных роботов, таких как динозавр, который регистрирует гостей в отеле Henn-na в Японии, или роботов, доставляющих обслуживание номеров в группе калифорнийских отелей, или трехъязычного робота, который помогает пассажирам Costa Cruise Line — ожидается, что их количество превысит 35 миллионов единиц, по данным Международной федерации робототехники. Ранее в этом месяце Hilton и IBM представили Connie, первого робота-консьержа на базе Watson.
Один из роботов, который регистрирует гостей в отеле Henn-na.(AP)По оценкам исследовательской компании Business Intelligence, к 2019 году рынок корпоративных и потребительских роботов вырастет до 1,5 миллиарда долларов. Рост популярности роботов, похоже, достиг критической точки; они вырвались из инженерных лабораторий и магазинов новинок и перебрались в дома, больницы, школы и предприятия. Их восходящая траектория кажется неудержимой. Это не обязательно хорошо. В то время как роботы готовы помочь улучшить и даже спасти человеческие жизни, люди вынуждены бороться с тем, что поставлено на карту: автомобиль-робот может безопасно отвезти вас на работу, но из-за роботов у вас больше нет работы.
Это напряжение может повлиять на то, как люди относятся к роботам. Люди давно позиционируют себя как противники своих машин, и не только в поп-культуре. Более 80 лет назад промышленный комиссар Нью-Йорка Фрэнсис Перкинс пообещала выполнить свой долг по предотвращению «разрастания расы роботов». Тридцать лет назад Нолан Бушнелл, основатель Atari, сказал The New York Times , что он верит, что конечная роль роботов в обществе будет, по его словам, рабами.
В Массачусетском технологическом институте Дарлинг провел несколько экспериментов, чтобы попытаться понять, когда и почему люди испытывают сочувствие к роботам. В прошлом году в исследовании она попросила участников взаимодействовать с маленькими роботами в форме тараканов. Людей велели наблюдать за механическими жуками, а затем, в конце концов, разбивать их молотком. Некоторым участникам была дана краткая биография робота, когда начался эксперимент: «Это Фрэнк… Любимый цвет Фрэнка — красный. На прошлой неделе он поиграл с некоторыми другими ошибками и с тех пор очень рад.Дарлинг обнаружил, что люди, знавшие предысторию Фрэнка, с большей вероятностью колебались, прежде чем нанести им удар.
Есть множество причин, по которым инженеры могут захотеть сделать робота таким привлекательным. Во-первых, люди реже будут бояться очаровательного робота. Например, люди, создающие автономные машины, кровно заинтересованы в манипулировании их восприятием общественностью. Если беспилотный автомобиль Google симпатичен, возможно, он будет восприниматься как более надежный. Сообщаемые Google попытки избавиться от Boston Dynamics, робототехнической компании, которую она купила в 2013 году, по всей видимости, связаны с этим явлением: на прошлой неделе агентство Bloomberg сообщило, что директор по связям с общественностью проинструктировал коллег отделить проект компании по созданию беспилотных автомобилей от недавнего набега Boston Dynamic на робототехнику-гуманоидов. .
Понятно, почему Google может не захотеть, чтобы его очаровательные автономные автомобили ассоциировались с мощными роботами в форме человека. Инфантилизация технологий — это способ укрепить социальную иерархию: человечество явно несет ответственность, а привлекательные технологии явно ниже его.
Когда американские военные продвигают видео-подборки роботов, которые терпят неудачу — прогибаются в коленях, натыкаются на стены и падают — на соревнованиях DARPA, несколько робототехников сказали мне, что это явно попытка сделать этих роботов привлекательными.(Это также забавно и поэтому обезоруживает, как этот абсурдный голос за кадром, который кто-то добавил к видеозаписи робота, выполняющего ряд задач.) Та же стратегия использовалась в ранних рекламных кампаниях для первых компьютеров. «Люди, которые интересовались компьютерами с экономической точки зрения, были заинтересованы в том, чтобы заставить их казаться настолько тупыми, насколько это возможно, — сказал Аткесон из Карнеги-Меллона. «Это стало пропагандой — что компьютеры глупы, что они делают только то, что вы им говорите».
Но антропоморфное очарование милого робота само по себе является угрозой, утверждали некоторые.В 2013 году два профессора Вашингтонского университета опубликовали статью, в которой объясняли, что они считают «заблуждением Android». Нил Ричардс, профессор права, и Уильям Смарт, профессор информатики, писали, что людям важно думать о роботах как о инструментах, а не как о товарищах — тенденция, которую они называют «соблазнительной, но опасной». Проблема, по их мнению, заключается в том, чтобы приписывать роботам человеческие черты и поведение — описывать роботов как «напуганных» препятствиями в лаборатории или говорить, что робот «думает» о своем следующем шаге.По мере того, как автономные системы становятся более сложными, связь между вводом (команда программиста) и выводом (поведение робота) становится все более непонятной для людей и в конечном итоге может быть неверно истолкована как свобода воли.
«Это очень тонкая форма управления переключением передач. Это своего рода мягкий фашизм ».«Хотя это ментальное действие является частью нашего определения робота, нам жизненно важно помнить, что вызывает это действие», — писали Ричардс и Смарт. «Представители широкой общественности могут не знать или даже не беспокоиться, но мы всегда должны помнить об этом при разработке законодательства.Неспособность сделать это может привести нас к разработке законодательства, основанного на форме робота, а не на его функциях. Это было бы серьезной ошибкой ».
Создание безобидного вида роботов — это способ укрепить ощущение того, что люди все контролируют, но, как объясняют Ричардс и Смарт, это также путь к его утрате. Вот почему так много робототехников говорят, что в конечном итоге не важно сосредотачиваться на том, что такое робот. (Тем не менее Ричардс и Смарт предлагают полезное определение: «Робот — это сконструированная система, которая отображает как физические, так и умственные способности, но не является живой в биологическом смысле».»)
« Я не думаю, что это действительно имеет значение, если вы правильно понимаете слова », — сказал Эндрю Мур, декан Школы компьютерных наук в Карнеги-Меллон. «Для меня наиболее важным отличием является то, предназначена ли технология в первую очередь для автономной работы. Чтобы по-настоящему позаботиться о себе без особого руководства со стороны кого-либо… Второй вопрос — есть ли у этой вещи, что бы она ни была, есть ноги, глаза или тело, — менее важен ».
Другими словами, важно то, кто контролирует ситуацию, и насколько хорошо люди понимают, что автономия возникает по градиенту.Все чаще люди перекладывают повседневные задачи на машины, даже не осознавая этого. «Люди в возрасте от 20 до 35 лет в основном окружены супом алгоритмов, сообщающих им все, от того, где купить корейское барбекю до тех, с кем встречаться», — сказал мне Маркофф. «Это очень тонкая форма переключения контроля. Это своего рода мягкий фашизм, за которым следят эти машины любящей грации. Почему мы должны доверять им работу в наших интересах? Они работают в наших интересах? Об этом никто не думает.
«Обсуждение автономии в обществе очень важно, — добавил он.
В таком разговоре люди должны будут попытаться ответить на вопрос, насколько люди готовы отказаться от контроля и для каких целей. И на этот вопрос нельзя будет ответить до тех пор, пока динамика власти не изменится необратимо. Беспилотные автомобили могут спасти десятки миллионов жизней в этом столетии, но они готовы уничтожить и целые отрасли промышленности. Когда мы имеем дело с гипотетическими предположениями, многие согласятся, что возможность спасти столько жизней слишком убедительна, чтобы ее игнорировать.Но чтобы взвесить то, что на самом деле поставлено на карту, людям придется попытаться отделить человеческое беспокойство по поводу роботов от более широких представлений о машинном агентстве и промышленном прогрессе.
Терминатор , 1984 (MGM)«Когда вы спрашиваете большинство людей, что такое робот, они собираются описать робота-гуманоида», — сказал мне писатель Уилсон. «Они описывают человека, сделанного из металла. По сути, это зеркало человечества. В некоторой степени робот — это просто очень удобное воплощение всех этих сложных эмоций, которые вызваны скоростью технологических изменений.«Злодеи-роботы, — говорит он, — это олицетворение страха, который можно уничтожить в ходе боевика.
«В фильме вы можете выстрелить ему в лицо из дробовика, выйти и почувствовать себя лучше», — сказал Уилсон. «Давайте возьмем все это изменение, спроецируем его на экзоскелет Т-800, а затем взорвем его, и уйдем от взрыва, и на мгновение почувствуем себя немного лучше в этом мире. В той мере, в какой человеческое восприятие роботов служит катарсической цели, не имеет значения, , какие они .”
То, что делает роботов привлекательными, что они кажутся живыми, может сделать их отталкивающими. Но именно это качество, их статус «пороговых существ», как выразился Уилсон, отличает наши отношения с роботами от всех других инструментов и технологий, которые с течением времени продвигали наш вид.
Роботы теперь повсюду. Они разделяют наше физическое пространство, составляют нам компанию, выполняют за нас трудные и опасные работы и населяют мир, который многим казался бы невообразимым без них.Неизвестно, потеряем ли мы в конечном итоге часть нашего человечества из-за того, что они здесь. Но такая потеря может оказаться стоящей в эволюции нашего вида. В конце концов, роботы могут расширить то, что значит быть человеком. В конце концов, это машины, но их построили люди.
Видео по теме
Группа футуристов, технологических экспертов и художников предсказывает будущее робототехники.10 человекоподобных роботов 2020 г.
Роботы бывают разных форм и размеров.Но, пожалуй, самые интригующие, милые и приемлемые — это те, которые похожи на нас, людей.Роботы-гуманоиды используются для исследований и освоения космоса, личной помощи и ухода, образования и развлечений, поиска и спасения, производства и обслуживания, связей с общественностью и здравоохранения.
До пандемии коронавируса и экономической неопределенности Stratistics Market Research Consulting ожидала, что к 2026 году мировой рынок роботов-гуманоидов достигнет 13 миллиардов долларов.Хотя будущее поведение рынка сейчас неясно, использование роботов растет: китайские компании спешили развертывать роботов и технологии автоматизации, пока врачи боролись с COVID-19.
Например, полевой госпиталь с роботами — «Умный полевой госпиталь» — открылся в Ухане, Китай, в начале марта. Там роботы-гуманоиды, подаренные CloudMinds Technology, компанией из Кремниевой долины, дезинфицируют, измеряют температуру, доставляют еду и лекарства, а также развлекают медицинский персонал и пациентов.
По мере того как вирус распространяется по всему миру, роботы развертываются во многих странах. Некоторые роботы могут помогать усталым медсестрам в больницах, выполнять базовую уборку и доставку, другие могут помогать на складах, а промышленные роботы могут помочь поддерживать производство для производственных компаний, пока их коллеги-люди находятся в карантине.
Вот еще 10 гуманоидов 2020 года. 1. Аватар робота
Первоначально представленный Toyota в 2017 году, T-HR3 представляет собой робот-гуманоид, который имитирует движения своего человека-оператора, как настоящий аватар.Обновленный для Олимпийских игр в Токио, T-HR3 имеет улучшенное управление и может ходить более естественно. Задуманные как служба мобильности, в будущем эти гуманоиды смогут выполнять операции, в то время как их операторы, люди-врачи, будут контролировать их из другой части мира. Это также может помочь лицам, осуществляющим уход, выполнять свою работу удаленно или тем, кто нуждается в помощи, вести более независимую жизнь.
«Часто говорят, что человеческая форма полезна, потому что робот может использовать те же инструменты и среду, что и человек, но еще одна важная причина заключается в том, что людям легче всего управлять роботами в гуманоидной форме», — пояснил T -Лидер команды разработчиков HR3 Томохиса Моридаира.
2. Робототехнический посол
Возможно, наиболее узнаваемым лицом гуманоидов является София, социальный гуманоид, разработанный гонконгской компанией Hanson Robotics.
В 2020 году четырехлетний робот с искусственным интеллектом продолжит свою роль посланника робототехники, помогая продвигать исследования в области робототехники и взаимодействия человека с роботом.
Обучаемая людьми, София может двигаться, говорить, проявлять эмоции, рисовать и петь.
В январе было объявлено, что Ford стал первым клиентом, внедрившим Digit от Agility Robotics в заводские установки. У безголового гуманоида подвижные конечности и множество сенсоров. Он может перемещаться по лестнице, различным препятствиям и всевозможным ландшафтам. Он может балансировать на одной ноге, но обычно он ходит вертикально и достаточно силен, чтобы поднимать и складывать коробки весом до 40 фунтов. Он также может складываться для компактного хранения.
Ford предполагает, что Digit будет ездить на автомобиле без водителя и доставлять посылки клиентам, автоматизируя весь процесс доставки.На данный момент компания будет тестировать реакцию людей на встречу с этим андроидом.
4. Исследовательский гуманоид
Инженеры-механики из Иранского университета Тегерана работают над роботами Surena с 2010 года. Их последняя модель, Surena IV, представляет собой гуманоида взрослого размера, который, как сообщается, способен обнаруживать лица и объекты, распознавать и воспроизводить речь, а также может ходить с скорость 0,7 километра в час. Он имеет 43 степени свободы, а его ловкие руки могут захватывать самые разные формы.Инженеры используют Surena для исследования двуногого передвижения, искусственного интеллекта и для привлечения студентов к карьере в инженерии.
Рекомендуем вам: Знакомьтесь, ваши коллеги-роботы
5. Цифровые гуманоиды
Цифровые люди выглядят и действуют как люди, но полностью виртуальны. Одним из примеров являются неоны Samsung Technology and Advanced Research (STAR) Labs, созданные на основе искусственного интеллекта существа с уникальными характерами и внешностью. Эти искусственные люди не созданы для того, чтобы отвечать на какие-либо вопросы, такие как Alexa или Siri, но должны демонстрировать эмоции, учиться на собственном опыте и вести настоящие беседы.Каждый Neon генерируется компьютером и не обязательно основан на реальных людях, и каждый может быть настроен для другой роли, например, виртуального врача или инструктора по йоге.
6. Робот-бармен
Kime — это робот для подачи еды и напитков, разработанный Macco Robotics в Испании. У него человеческая голова и туловище с двумя руками внутри киоска. Протестированный на заправочных станциях в Европе и на одной из испанских пивоварен, Kime, как известно, неплохо разливает пиво и может подавать до 300 стаканов в час.
Гуманоид имеет от 14 до 20 степеней свободы, имеет интеллектуальные датчики и использует машинное обучение для улучшения своих навыков.
Engineered Arts — британская компания, основанная режиссером Уиллом Джексоном в 2004 году, которая производит различных развлекательных гуманоидов в сотрудничестве между художниками, механиками, компьютерными инженерами и аниматорами. Например, их первый гуманоид — хорошо известный РобоТеспиан — это робот-актер, который поставляется с библиотекой впечатлений, приветствий, песен и жестов.
Некоторые из них могут быть добавлены вместе, чтобы стать роботизированным театром, интегрированной системой роботов, дорожками движения, программным обеспечением для анимации, сенсорным управлением, освещением, звуком и управлением внешними устройствами. Компания работает над добавлением в RoboThespian возможности самостоятельной ходьбы, но пока движение может быть организовано через скрытую систему гусениц и тележек.
Вам также могут понравиться: Эти не те дроиды, которых вы ищете
Несколько стран работали над гуманоидами для исследования космоса. В Индии Вьоммитра, женщина-гуманоид-робот, должна запустить беспилотный космический полет в декабре 2020 года. Планируется, что робот проведет эксперименты в условиях микрогравитации, чтобы помочь подготовиться к будущим пилотируемым миссиям.
Федор, или Final Experimental Demonstration Object Research, был российским гуманоидом с дистанционным управлением, который летел на Международную космическую станцию (МКС) в 2019 году, где он моделировал ремонт во время выхода в открытый космос, а затем вернулся на Землю.
Космический центр имени Джонсона НАСА работал над несколькими гуманоидами, включая Робонавта 2 (который провел семь лет на борту МКС) и Валькирию. Вполне возможно, что будущие космические гуманоиды будут спроектированы так, чтобы выдерживать суровые условия Луны или Марса.
9. Обучающий робот
Перец SoftBank Robotics был разработан, чтобы быть дружелюбным помощником по чтению эмоций при работе в приемной, в розничной торговле и даже в качестве няни. Теперь Pepper поставляется с образовательной интегрированной средой разработки (IDE) под названием Tethys, которая была создана для обучения студентов программированию.Используя программное обеспечение, ученики могут запрограммировать гуманоида, чтобы он двигался, разговаривал, жестикулировал и отображал различные сообщения на своем экране в режиме реального времени. Компания надеется, что эта инициатива вдохновит будущее поколение инженеров и робототехников.
10. Совместные гуманоиды
Большинство гуманоидов по сути своей являются сотрудниками людей. Например, Nextage от Kawada Robotics — это платформа для исследования гуманоидов промышленных коботов для Индустрии 4.0. Компания Armar из технологического института Карлсруэ в Германии была разработана для выполнения работ по техническому обслуживанию вместе с людьми в промышленных условиях.
С другой стороны, Walker от UBtech Robotics предназначен для взаимодействия с людьми в их домах. Гуманоид, оснащенный манипуляторами с семью степенями свободы, был разработан для выполнения домашних задач и управления умным домом.
Дарья Меркушева — технический писатель из Нью-Йорка.
Новый металлический материал для гибких мягких роботов — ScienceDaily
«Роботы-оригами» — это современные мягкие и гибкие роботы, которые тестируются для использования в различных приложениях, включая доставку лекарств в человеческое тело, поисково-спасательные миссии в среды стихийных бедствий и гуманоидные роботы.
Поскольку эти роботы должны быть гибкими, они часто изготавливаются из мягких материалов, таких как бумага, пластик и резина. Для обеспечения работоспособности датчики и электрические компоненты часто добавляются сверху, но они увеличивают габариты устройств.
Теперь группа исследователей NUS разработала новый метод создания нового материала на основе металла для использования в этих мягких роботах.
Сочетая в себе такие металлы, как платина, с обожженной бумагой (золой), новый материал обладает расширенными возможностями, сохраняя при этом возможность складывания и легкость традиционных бумаги и пластика.Фактически, новый материал вдвое легче бумаги, что также делает его более энергоэффективным.
Эти характеристики делают этот материал сильным кандидатом для изготовления гибких и легких протезов конечностей, которые могут быть на 60% легче, чем их традиционные аналоги. Такие протезы могут обеспечивать измерение деформации в реальном времени, чтобы дать обратную связь о том, насколько они изгибаются, давая пользователям более точный контроль и немедленную информацию — и все это без необходимости во внешних датчиках, которые в противном случае добавили бы к протезу нежелательный вес.
Этот легкий металлический каркас как минимум в три раза легче обычных материалов, используемых для изготовления роботов оригами. Он также более энергоэффективен, позволяя роботам-оригами работать быстрее, потребляя на 30 процентов меньше энергии. Кроме того, новый материал огнестойкий, что делает его подходящим для изготовления роботов, которые работают в суровых условиях, поскольку он может выдерживать горение при температуре около 800 ° C в течение до 5 минут.
В качестве дополнительного преимущества новый проводящий материал имеет возможность геотермального нагрева по требованию — подача напряжения через материал вызывает его нагрев, что помогает предотвратить обледенение, когда робот работает в холодной среде.Эти свойства могут быть использованы при создании легких и гибких поисково-спасательных роботов, которые могут входить в опасные зоны, обеспечивая при этом обратную связь и связь в реальном времени.
Материал на основе металлов производится с помощью нового процесса, разработанного командой, который называется «шаблонный синтез на основе оксида графена». Целлюлозную бумагу сначала замачивают в растворе оксида графена, а затем погружают в раствор, состоящий из ионов металлов, таких как платина. Затем материал сжигают в инертном газе, аргоне, при 800 ° C, а затем при 500 ° C на воздухе.
Конечный продукт представляет собой тонкий слой металла толщиной 90 микрометров (мкм) или 0,09 мм, состоящий на 70 процентов из платины и на 30 процентов из аморфного углерода (золы), который достаточно гибкий, чтобы сгибаться, складываться и потягиваться. Этот важный исследовательский прорыв был опубликован в научном журнале Science Robotics 28 августа 2019 года. Также можно использовать другие металлы, такие как золото и серебро.
Руководитель группы доцент Чен По-Йен использовал для своего исследования целлюлозный шаблон, вырезанный в форме феникса.«Мы вдохновлены мифическим существом. Как и феникс, его можно сжечь дотла и возродить, чтобы стать более могущественным, чем раньше», — сказал профессор Чен из отдела химической и биомолекулярной инженерии NUS.
Проводящий каркас для более умных роботов оригами
Материал, из которого изготовлена команда, может функционировать как механически стабильный, мягкий и проводящий хребет, который оснащает роботов функциями измерения деформации и связи без необходимости во внешней электронике.Электропроводность означает, что материал действует как собственная беспроводная антенна, позволяя ему общаться с удаленным оператором или другими роботами без необходимости во внешних модулях связи. Это расширяет сферу применения роботов-оригами, например, работающих в условиях повышенного риска (например, разливов химикатов и пожаров) в качестве отвязанных роботов с дистанционным управлением или работающих в качестве искусственных мышц или гуманоидных роботов-манипуляторов.
«Мы экспериментировали с различными электропроводящими материалами, чтобы наконец получить уникальную комбинацию, которая обеспечивает оптимальное определение деформации и возможности беспроводной связи.Таким образом, наше изобретение расширяет библиотеку нетрадиционных материалов для производства современных роботов, — сказал г-н Ян Хайтао, докторант кафедры химической и биомолекулярной инженерии и первый автор исследования.
На следующих этапах своего исследования Ассист-профессор Чен и его команда планируют добавить больше функций к металлическому каркасу. Одним из многообещающих направлений является использование электрохимически активных материалов для изготовления устройств накопления энергии, так что сам материал представляет собой собственную батарею, что позволяет создавать роботов с автономным питанием.Команда также экспериментирует с другими металлами, такими как медь, что снизит стоимость производства материала.
Кто создает роботов, которые строят промышленность?
Производство промышленных роботов резко возросло за последние 30 лет. Роботы используются в нескольких отраслях промышленности, включая автомобилестроение, авиакосмическую промышленность и производство товаров народного потребления. Если что-то выходит с фабрики среднего размера, вероятно, в тот или иной момент к нему прикоснулся робот.
Но эти роботы не появляются на пустом месте, они не рождаются. Фактически производятся и промышленные роботы.
Промышленный робот определяется Международной организацией по стандартизации как «автоматически управляемый, перепрограммируемый, многоцелевой манипулятор, программируемый по трем или более осям». Многие промышленные роботы-манипуляторы имеют пять и более осей.
Этих технологических гигантов делают несколько производителей. Трое из лидеров — FANUC, Motoman и KUKA — создают несколько моделей, которые могут выполнять многие задачи, такие как погрузочно-разгрузочные работы, сварка и удаление материалов, предлагая потребителям многочисленные преимущества в производительности.
Первый шаг — производство промышленного робота-манипулятора. Прежде чем рука будет построена, она должна пройти процесс проектирования и изготовления. После утверждения изготовления робот собирается.
Робот-манипуляторы обычно изготавливаются из таких материалов, как сталь, алюминий и чугун. Некоторые специальные роботы, например те, что используются в чистых помещениях, сделаны из титана.
Начиная с базового уровня, эти промышленные роботы собираются из нескольких компонентов, включая двигатели, цилиндры, кабели и подшипники.Затем они проверяются перед отправкой потребителю.
После того, как промышленный робот-манипулятор будет собран этими компаниями-производителями роботов, ему по-прежнему потребуется обучающий пульт, контроллер и вспомогательный инструмент, чтобы начать выполнять процессы, для которых он был разработан.
RobotWorx, сертифицированный интегратор промышленных роботов FANUC, Motoman, ABB, Universal Robots и KUKA, может подобрать для вашего бизнеса подходящий контроллер, обучить подвесной и ручной инструмент для завершения ваших приложений.
Наша команда высококвалифицированных техников, инженеров и дизайнеров будет работать с вами, чтобы найти идеальный промышленный робот-манипулятор и систему, идеально подходящие для всех ваших потребностей в автоматизации.
Если вы подумываете об интеграции промышленных роботов на своем предприятии, свяжитесь с RobotWorx сегодня онлайн или по телефону 740-251-4312 и узнайте об удивительных системах, доступных вам от этих ведущих робототехнических компаний.
.