Как делают роботов в японии. Geminoid DK – клон профессора психологии
В статье рассказывается об истории роботостроения в Японии, дается краткий обзор японского рынка робототехники и представлены основные модели новейших роботов (с иллюстрациями).
3 закона робототехники: 1. Робот не должен причинять вред людям или бездействовать,
допуская, чтоб люди пострадали. 2. Робот обязан подчиняться приказам людей за исключением случаев, когда эти приказы противоречат положениям первого закона. 3. Робот должен защищать себя от гибели, если действия, связанные с таковой защитой, не противоречат положениям первого или второго законов. Айзек Азимов, 1940 г.
Роботы… Слово, которое окружает нас с детства – со страниц научной фантастики, с экранов телевизоров, а с некоторых пор и в повседневной жизни. Мечтой, вершиной творчества для людей всегда были не промышленные роботы, по сути – хорошо развитые станки, а именно сложноорганизованные роботы, которые смогли бы сосуществовать рядом с человеком: на работе, дома, в дороге, во время развлечений; роботы-няни, роботы-охранники, роботы-военные. Япония по праву занимает место лидера среди именно этого направления. Краткий очерк о роботостроении в Японии мы представляем в этой статье. История и современность роботостроения В 1968 году произошло знаменательное событие: японская компания Kawasaki Heavy Industries, Ltd. получила лицензию на производство робота от американской фирмы Unimation Inc. и собрала своего первого промышленного робота. C тех пор Япония начала неуклонное движение к тому, чтобы стать мировой столицей роботов – с более чем 130 компаниями, вовлеченных в их производство. Изначально сконструированные в США, первые роботы Японии импортировались в малых количествах. Инженеры изучали их и применяли в производстве в таких специфических работах, как сварка и распыление. В 70-х годах были разработаны многочисленные возможности практического применения в данной области.
1980 год – коммерческое начало для роботов, производимых на основе высоких технологий. С этого момента рынок начал расти, несмотря на обвал, произошедший в экономике Японии, и на то, что производство (в основном потребительская электроника) было перемещено за рубеж, что повлияло на уменьшение спроса внутри страны в 90-х годах. Постепенно японская экономика восстановилась, и с 2003 года опять наблюдается рост.
В настоящее время на долю Японии приходится около 45% функционирующих в мире промышленных роботов. Если говорить об абсолютных цифрах, то к концу 2004 года в Японии было задействовано 356500 промышленных роботов, на втором месте со значительным отрывом шли Соединенные Штаты Америки (122000 промышленных роботов). Япония также занимает первое место в мире и по экспорту промышленных роботов. Ежегодно эта страна производит более 60 тысяч роботов, почти половина из которых идет на экспорт.
Такой разрыв, безусловно, делает нашествие японских роботов еще более заметным.
Финансирование и рынок робототехники
Согласно статистике, в 2004 году на развитие робототехники из государственного бюджета была выделена сумма в размере 3,1 млрд иен (около $25,8 млн). В настоящее время Министерство экономики, торговли и промышленности (МЭТП) планирует оказывать целевую помощь производителям роботов нового поколения и внедрить их разработки в серийное производство уже в 2006-2007 годах. В порядке эксперимента к 2010 году будет создано «общество будущего», где роботы будут сосуществовать с людьми. Цель эксперимента заключается в том, чтобы превратить робототехнику в одну из ключевых отраслей национальной промышленности, наряду с таким ее столпом, как автомобилестроение. В одном из отчетов МЭТП «На пути к новой индустриальной структуре», который вышел в мае 2004 года, было упомянуто, что роботы выбраны японским правительством в качестве ключевого сектора развития промышленности.
При этом надо отметить, что большую часть финансирования разработок и производства взяли на себя сами крупнейшие электротехнические корпорации Японии, которые непосредственно заинтересованы в развитии роботостроения – Fanuc Ltd., Yaskawa Electric Corp., Fuji Machine Mfg. Co., Toshiba Machines Co., Okuma Corp., Mori Seiki Co., Makino Milling Machines Co., Hitachi Seiki Co.
Ожидается, что к 2010 году объем продажи роботов и автоматизированной технологии для внепроизводственной сферы составит 2,14 трлн иен (20 млрд долларов), что более чем вдвое превысит продажу промышленных роботов. Для сравнения, в последние несколько лет объем рынка находился на уровне 500 млрд. иен (4,2 млрд долларов). Предполагается, что в 2025 году продажи в робототехнической промышленности превысят 6 трлн. иен. Параллельно с удовлетворением растущей потребности на ультрасовременных индустриальных роботов, японские производители работают над повышением конкурентоспособности роботов в сфере обслуживания, где наблюдается значительный рывок вперед в плане практического применения.
Лидер. Или еще нет?
Ожидается, что в ближайшие 10 лет в развитых странах домашние роботы станут таким же обычным явлением, как персональные компьютеры и сотовые телефоны.
Немалую роль в этом сыграет японская правительственная поддержка развития робототехники. Сейчас в Стране восходящего солнца действует программа Humanoid Robotics Project (HRP) объемом свыше 37 млн долл., предусматривающая создание серийно выпускаемых человекообразных роботов уже в ближайшие несколько лет. При этом новые роботы возьмут на себя не только рутинные операции, но смогут помочь или вовсе заменить человека при выполнении опасных работ, а также в строительстве, управлении тяжелой техникой или уходе за людьми в возрасте и пациентами больниц. В Японии интеллектуальные машины уже используются в качестве сторожей на складах, раздатчиков подносов с едой в больницах и курьеров в офисах.
По оценкам Японской ассоциации робототехники, в 2002 году было произведено около 11 тыс. служебных роботов, 65% которых предназначено для больниц и домов престарелых. Ассоциация прогнозирует, что к 2005 году только объем японского рынка роботов для ухода за больными достигнет 250 млн долл., а к 2010 году вырастет до 1 млрд долл.
Однако есть и слабые места в японском роботостроении. В индустрию робототехники также входят неиндустриальные роботы – сфера, в которой Япония отстала от Европы и Северной Америки. Согласно сравнительным характеристикам в международных конкурентных преимуществах в области робототехники, Япония конкурентоспособна по трем основным направлениям: промышленные роботы, роботы в отрасли строительной промышленности и гражданского строительства, а также роботы в сфере развлечений. Для сравнения, на Западе роботы также применяются в таких областях, как аэронавтика, атомная энергия, развлечения, в морском деле, в различных исследованиях, здравоохранении, сельском хозяйстве и животноводстве.
Что же дальше?
Министерство экономики, торговли и промышленности Японии собирается издать свод рекомендаций для разработчиков роботов. Специальные инструкции – первое официальное воплощение известных законов, которые еще в 1940 году опубликовал писатель-фантаст Айзек Азимов.
3 закона робототехники:
1. Робот не должен причинять вред людям или бездействовать, допуская, чтоб люди пострадали.
2. Робот обязан подчиняться приказам людей за исключением случаев, когда эти приказы противоречат положениям первого закона.
3. Робот должен защищать себя от гибели, если действия, связанные с таковой защитой, не противоречат положениям первого или второго законов.
Во-первых, производителей роботов обяжут оснащать роботов сенсорами, которые предотвратят столкновения с людьми, а элементы корпуса должны будут изготавливаться из мягких и легких материалов.
Во-вторых, на корпусе роботов появится аварийная кнопка мгновенного отключения. Надеемся, что инженеры предусмотрят и дистанционный выключатель. Вспомним, как часто герои фантастических произведений отчаянно ищут способы обесточить взбунтовавшийся искусственный интеллект…
Общественность Японии немало обеспокоена стремительным развитием робототехники. В продажу активно поступают дорогие, но полезные машины для помощи в хозяйстве, уходе за детьми, больными и пожилыми людьми. Что случится, если система робота начнет сбоить или подхватит опасный компьютерный вирус? Появление инструкций на государственном уровне означает одно: роботы – это не игрушки.
Уже в продаже
AIBO и QRIO
Накануне компания Sony выпустила в свет свой очередной отчет о доходах, согласно которому дела у этого японского гиганта цифровой индустрии идут просто замечательно! Однако, наряду с хорошими новостями о полученных прибылях, компания выпустила невеселую информацию для всех поклонников роботов Sony, AIBO и QRIO. Их разработка уже была прекращена, а продажи будут остановлены в конце текущего года. Ход, несомненно, странный, особенно учитывая тот факт, что в Азии люди сходят с ума по этим роботам. Однако факт остается фактом.
В новом аэропорту Китакюсю (что в японском городе Фукуока) установлена робот-копия Maetel из манга и анимэ Galaxy Express 999. Робот сможет ответить на 200 вопросов об аэропорте, причем говорить он будет голосом Масако Икэда, которая озвучивала Maetel в анимэ. Почему именно этот аэропорт? Все дело в том, что Фукуока – родной город создателя Galaxy Express 999 Лэйдзи Мацумото.
Подводную змею-робота создали инженеры японского научно-исследовательского института NEDO. Механическая рептилия ACM-R5 в длину 2 метра, вес 8 кг, время автономной работы – 30 минут. Управление осуществляется по радио. Следуя командам, ACM-R5 может менять высоту, скорость и направление движения. Перемещается змея, как и ее биологический аналог, извиваясь всем телом. Свое местоположение робот определяет с помощью гидросенсоров и цифровой камеры, данные обрабатываются 32-битным микропроцессором. Змея умеет не только плавать, но и двигаться по дну. Робот сконструирован не ради демонстрации высоких технологий, а для практических нужд. Змеи с более емкими аккумуляторами смогут обследовать океаническое дно для предупреждения землетрясений и прокладывать или ремонтировать оптоволоконные кабели.
Уникальный дизайн робота позволяет ему превращаться в шагающего паука, башню, карусель и, конечно же, принимать «боевую» гуманоидную форму. При необходимости робот может трансформировать руки в ноги, чтобы продолжать сражение. Рост трансформера 50 см, а вес 4 кг. Управляет роботом оператор посредством беспроводного интерфейса. Игрушка обошлась создателю в 3 тысячи долларов. Кстати говоря, подобные трансформеры могут использоваться в военных и промышленных целях.
Не так давно японские ученые создали анимэ-робота Promet. Он мог танцевать, стоять на одной ноге, общаться с человеком, распознавать лица и т. п. Высокая стоимость аренды – 70000 долларов в год – могла похоронить идею, так что теперь инженеры решили создать уменьшенную копию по имени Choromet. Робот умеет ложиться и вставать, а также выполнять мелкие поручения. Работает машина под управлением операционной системы Linux и 240-МГц процессора SH-4. Рост Choromet составляет всего 35 см, предшественник был куда крупнее – 154 см. Обойдется чудо техники в 4450 долларов, а купить его удастся осенью. Создатели надеются, что изобретение пойдет нарасхват для исследовательских и учебных учреждений.
Японский производитель роботоподобных механизмов Sakakibara-Kikai выпустил первый настоящий двухпедальный экзоскелет – Land Walker. Рост составляет 3,4 метра, весит он около 1000 кг и может перемещаться на расстояние в 1,5 километра.
Для начала Land Walker будет представлен на различных демонстрациях и соревнованиях. С каждой стороны у Land Walker прикреплено по пушке, но сейчас они стреляют всего лишь резиновыми шариками. Пройдя некоторую доработку, Land Walker может стать достаточно серьезным оружием. Только представьте себе орду Land Walker"ов, спускающихся с холма!
Plen
Этого робота зовут Плен (Plen). Он из Японии. (А откуда же ещё быть роботу?) Вы можете управлять им с помощью своего мобильного телефона с помощью функции Bluetooth.
У Плена 18 подвижных суставов, он работает под управлением 32-битного процессора ARM7. Робот способен ходить/бегать/кататься на роликах в течение 25 минут от одной подзарядки. Выпущено всего несколько экземпляров.
Музей Роботов
В центре японского города Нагоя свои двери для посетителей открыл первый в мире музей роботов. Общая площадь экспозиции – 2600 кв. метров. В ней представлены роботы со всего света, начиная от детских игрушек и заканчивая промышленными гигантами.
Самая большая на сегодняшний день коллекция роботов разбита на несколько тематических разделов. Один из них называется Robothink, где каждый желающий может не только изучить историю робототехники, но и вволю поиграть с электронной собачкой Айбо или ее компьютерным собратом – тюленем Паро. У выставочных стендов Robot Mirai Department, как ожидается, будет идти бойкая торговля игрушечными роботами и другими смежными товарами. Как сообщают организаторы, можно будет приобрести даже дорогие модели «двуногих» роботов. Кроме того, любой маленький посетитель с помощью родителей сможет здесь сам попробовать собрать какое-нибудь несложное электронное устройство.
April 13th, 2015Компания Токио Дэнрёку, являющаяся оператором аварийной атомной электростанции «Фукусима дай-ити», прекратила попытки вернуть назад робот-зонд, который остается без движения внутри одного из реакторов АЭС. Токио Дэнрёку впервые запустила этот робот с дистанционным управлением внутрь защитной оболочки реактора №1 в пятницу. Этот змееобразный робот длиной 60 сантиметров должен был провести изучение повреждений внутри защитной оболочки. Однако он остановился, продвинувшись примерно на 10 метров.
Представители компании также отложили планы проведения в понедельник аналогичного изучения внутри той же защитной оболочки с использованием другого робота. Как они объяснили, такое решение было принято из-за того, что кабель первого робота в канале защитной оболочки препятствует прохождению туда второго зонда.
Эх, и это ЯПОНИЯ! В моем воспаленном мозгу там уже «по улицам роботы должны ходить» !
Тем временем в «дикой России» …
Специальный мобильный робот СТР-1, участвовавший в ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС.
В 2009 году компания ЗАО «Диаконт» работала на Билибинской АЭС, где первый энергоблок подошел к окончанию 30-летнего проектного срока эксплуатации. Станция состоит из четырех одинаковых энергоблоков общей электрической мощностью 48 МВт с реакторами ЭГП-6 (водно-графитовый гетерогенный реактор канального типа). Там с применением робототехнических аппаратов провели диагностику кожуха реактора и металла бака биологической защиты (ББЗ) энергоблока № 1. Процесс контролировался с помощью специальной телевизионной системы. Такие комплексы выявляют дефекты сварных соединений. Изобретения, которые содержит конструкция, позволяют повысить качество диагностики и существенно сократить дозозатраты. Робот может управляться всего одним человеком. Комплекс состоит из двух роботов, первый из которых – диагностический – обследует металл и зачищает поверхность, а второй – ремонтный – наносит на дефекты герметизирующую наплавку для их устранения. Комплекс сконструирован так, что робот должен проникать в реакторное пространство через отверстие диаметром со спичечный коробок. Уникальность комплекса в том, что он способен перемещаться не только по сложным горизонтальным участкам, но и по вертикальным, и проводить контроль в автономном режиме. Также к ремонту билибинского блока подключили ООО «Пролог». Его специалисты провели осмотр газового контура реактора и бака биологической защиты первого энергоблока Билибинской АЭС. Они выполнили вырезку образцов основного металла верхней плиты реактора для дальнейшего исследования его состояния. Вся работа заняла больше полутора лет, в настоящее время этот блок находится в эксплуатации.
или еще раз по простому: корпуса реакторов за время прохудились и требовался или серьёзный ремонт корпуса или заглушение. Для ремонта требовался доступ внутрь активной зоны. Естественно это было крайне противопоказано. Однако же наши робототехники сумели сделать двух змееобразных роботов, которые провели обследование корпуса и сварочные работы. диаметр механизма был 5 см. Только через эту трубу был доступ. Первый робот с ультразвуковым сканером произвёл обследование, второй со сварочным аппаратом и механизмом замены электродов (по типу степлерных скоб было размещение) произвёл сварку на прохудившихся местах.
Робот MIS осматривает внутреннюю часть корпуса реактора в ходе планового ремонта АЭС «Бюже», Франция.
И опять про «Фукусиму»:
Удивительно и то, что для работы на аварийной «Фукусиме» потребовались роботы иностранных компаний, ведь Япония уже в 1980-е годы лидировала в разработке и производстве роботов и робототехники. К тому же толчком к разработке роботов, действующих в жесткой радиационной обстановке, стал инцидент 1999 года, произошедший именно на японском топливном заводе «Токаимура», в ходе которого трое рабочих получили переоблучение, причем двое из них умерли. В то время все согласились, что в чрезвычайных ситуациях робот незаменим. И в 2001 году были изготовлены шесть роботов, плод совместных разработок четырех компаний, в том числе Hitachi, Mitsubishi и Toshiba. Но, когда в марте 2011 года эти роботы действительно потребовались, оказалось, что устройства списаны и разобраны.
Что же произошло? Эксплуатирующие компании были так твердо уверены, что никакой аварии на АЭС произойти не может (а возражения воспринимали как сомнения в квалификации персонала и как упрек себе лично), а работники так противились присутствию роботов, что экспертная группа, в которую вошли представители TEPCO, KEPCO и государства, постановила: роботы на АЭС не нужны. И от роботов избавились. А ведь за 10 лет практической эксплуатации на АЭС можно было бы существенно улучшить их характеристики. Один из участников оперативной группы по устранению последствий аварии на АЭС «Фукусима» в раздражении бросил: «У всех роботов атомной отрасли есть одна общая черта: их нет, когда они нужны больше всего».
Все эти битвы поднимают вопрос более широкого плана. Первопроходец разработки искусственного интеллекта Марвин Мински писал о своем потрясении неспособностью атомной отрасли приготовиться к непредвиденной ситуации. Самую большую проблему он видит в том, что АЭС проектируются без учета возможности работы удаленно управляемых устройств. И это при том, что другие сферы человеческой деятельности давно стали учитывать возможности и нужды роботов. Например, в оборудовании, предназначенном для подводных работ, напротив, многие клапаны и приводы разработаны с учетом возможности использования роботизированных манипуляторов. Заводы по производству автомобилей ныне проектируются с приоритетной интеграцией робототехники, и даже существует медицинское оборудование, специально разработанное для робототехнических платформ.
Медленный прогресс роботов для АЭС объяснить непросто, существуют лишь мнения и идеи. Одно из таких мнений заключается в том, что тема роботов и атомной энергетики тесно переплетена с их восприятием обществом и политикой. Эйдзи Коянаги, заместитель директора японского научно-технического центра «Будущее робототехники», полагает, что финансирование японской робототехники ядерного реагирования иссякло после аварии 1999 года на заводе «Токаимура», потому что страна пыталась создать впечатление кропотливой работы по созданию практически абсолютно безопасной атомной энергетики. А выделение финансирования означало бы, что ситуация может оказаться настолько опасной, что вместо людей понадобятся роботы. Изменится ли такое отношение после «Фукусимы» и каким образом Япония восстановит доверие к своему важнейшему источнику энергии, нам еще предстоит узнать.
СЛАБОСТИ РОБОТОВ
Отчего выполнить восстановительные работы на станции оказалось сложнее, чем остановить утечку нефти на тысячеметровой морской глубине? С одной стороны, станция усеяна обломками, что усложняет доступ даже для спасательных команд. Разумеется, в опасные районы можно отправить роботов и не рисковать человеческими жизнями. Но застрявший робот означает не только потерю дорогостоящего устройства, но и ухудшение доступа других роботов к труднодоступным местам.
У малого робота ограничена производительность, а большой – неповоротлив. К примеру, на «Фукусиме» слабосильному роботу PackBot (компания iRobot) никак не удавалось открыть дверь, снабженную круглой ручкой. А когда iRobot прислала робота побольше, оказалось, что у него трудности с прохождением лестничных клеток. Один из японских роботов Quince стоимостью в $ 6 млн застрял в ограниченном пространстве станции и спустя 2,5 года после аварии все еще остается в плену.
Помимо трудностей с ловкостью передвижения и управления устройством, роботы на АЭС из-за интенсивного облучения сталкиваются с проблемами надежности беспроводной связи. Ионизирующее излучение может повредить электронику физически, нарушив структуру полупроводниковых кристаллов порождением лавины электронов и смещая порог открывания полевых транзисторов. В любом случае меняются рабочие характеристики отдельных электронных компонентов, что приводит к отказу. Устройства, защищенные от радиоактивного излучения, тестируются путем измерения получаемой ими полной дозы (чаще в зивертах) до наступления неисправности. Но радиоактивные повреждения носят статистический характер, поэтому «выживание» устройства никогда не гарантируется. Передаваемые роботами изображения здания АЭС «Фукусима» искажались по мере приближения устройства к радиационно «горячим» точкам.
Могут возникать и проблемы со связью. После «Фукусимы» в NEDO разработали гибридную сотовую сеть для удаленного управления роботами, в которую входили как проводные, так и беспроводные ячейки. Реакторные здания были относительно невелики и полностью покрывались гибридной сетью. Тем не менее, их толстые бетонные стены, блокирующие гамма-лучи, делали вероятным трудности с беспроводной связью или ее невозможность.
Другой проблемой стал японский закон о радио. Из-за плотной населенности страны этот закон очень строг в отношении напряженности электрического поля и допускает мощность передатчика максимум в 10 мВт. В этом случае расстояние беспроводной связи внутри помещения составляет максимум 50 метров. Поэтому для использования более мощных радиоволн с целью управления роботами на аварийной «Фукусиме» потребовалось получить специальное разрешение от Министерства внутренних дел и коммуникаций. Выбрали устройства 2.4 GHz Contec (для робота – FX-DS540-STDM с дипольной антенной, а для операторского центра FX-DS540-LNKM-S с антенной Yagi), а также одноваттные усилители.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАРАБОТКИ
Что же дальше? Недавно Mitsubishi представила устойчивых к радиации роботов MEISTeR (Maintenance Equipment Integrated System of Telecontrol Robot), которые смогут более производительно работать на очистке АЭС «Фукусима». Эти роботы могут сгибаться, как человеческая рука, благодаря семи степеням подвижности, каждый из них способен поднимать до 15 кг груза. Наконечник манипулятора разработан таким образом, чтобы на него можно было быстро и легко закрепить различные инструменты, например, пилу, перфоратор или дрель. Компания утверждает, что разработала специальный инструмент, который может взять пробы поверхности стен и бетонных полов в загрязненных районах с глубины до 70 мм (около 2,5 дюйма). MEISTeR весит 440 кг, имеет размеры 130 см в высоту, 70 см в ширину и 125 см в длину. Он может двигаться со скоростью до 2 км / ч, причем как по ровной горизонтальной поверхности, так и по пересеченной местности. Робот даже может подниматься и спускаться по лестнице с высотой лестничных ступеней до 22 см, благодаря четырем независимо движущимся танковым трекам. Действия робота дистанционно управляемы, ожидаемая продолжительность времени работы в автономном режиме составляет два часа. Он оборудован электроникой, которая будет надежно работать в условиях радиации. Важно, что эти устройства снабжены логическими схемами, которые в случае, скажем, утечки в гидравлике смогут послать сигнал тревоги прежде, чем наступит отказ. А это означает, что их можно быстро и дешево отремонтировать.
Помимо роботов-аварийщиков, существуют интересные разработки, позволяющие проводить инспекции, так сказать, «в мирное время» – без останова реактора и без риска для операторов. Так, корпорация AREVA в 2007 году создала группу NETEC (Non-Destructive Examinations Solutions Technical Center) – технический центр по решениям недеструктивных инспекций, – в котором трудятся более 50 ученых и инженеров. Здесь разрабатывают новые технологии осмотров и новые датчики. Из разработок АREVA на сегодня испытаны и протестированы, к примеру, системы инспекции корпуса реактора MIS7 и TWS, существенно уменьшившие время остановки реактора.
Подводный робот SUSI может плавать в теплоносителе первичного контура реактора, что с помощью ультразвукового и визуального тестирования позволяет осмотреть внутриреакторные конструкции с целью подтверждения безопасности этих компонентов для дальнейшей эксплуатации. Этот робот недавно уже был применен для осмотра одной из АЭС США, название которой не раскрывается.
JASPER позволяет осуществить безопасную инспекцию стержневой сборки системы управления и защиты ядерного реактора. Новый RANGER для осмотра трубопроводов парогенераторов легко вводится на место, подлежащее осмотру.
Однако большинство подобных перспективных разработок, хоть и протестировано, но пока не прошло испытание в боевых условиях аварий или неисправности работы реактора.
источники
http://atomicexpert.com/content/%D1%81%D0%BB%D1%83%D0%B6%D0%B8%D1%82%D1%8C-%D0%B8-%D0%B7%D0%B0%D1%89%D0%B8%D1%89%D0%B0%D1%82%D1%8C
http://www3.nhk.or.jp/nhkworld/russian/top/news09.html
И еще что мы уже обсуждали про Фукусиму: вот и еще . А вот кстати, когда то была и был вот такой . Вспомним, Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия -Фанаты Страны восходящего солнца твёрдо знают, что если на свете и существует государство, в котором техника не уступает людям ни по одному параметру, - то это Япония. Производство роботов здесь началось с 1986 года и не прекращается до сих пор, успешно развиваясь и захватывая рынок.
Андроиды
Японские андроиды являются истинным произведением искусства. Конструкторы столь увлеклись их созданием, что в последнее время всё сложнее отличить робота от живого человека. Эти механические люди танцуют, смеются, разговаривают, поддерживают осмысленные диалоги и даже овладевают мимикой!
Однако у Страны восходящего солнца на этом поприще имеются серьёзные конкуренты - корейцы. Их андроиды двигаются медленнее, но они куда более эргономичны и умелы. Это привело к тому, что несколько лет назад японцами была создана крайне реалистичная девушка-робот. Она могла вести диалог и жестикулировать, но на тот момент в движение приходила лишь верхняя часть её тела.
На сегодняшний день положение дел изменилось. Такие андроиды постепенно заменяют собой живой обслуживающий персонал, поскольку общество крайне одобряет подобную модернизацию. В качестве примеров можно привести механического диктора новостей с одного из токийских телевизионных каналов или продавца-консультанта в магазине косметики.
Такая девушка-робот почти неотличима от живого человека, более того, она не только привлекает новых потребителей и клиентов, а действительно работает. Начиная с прошлого года, любая крупная компания, желающая заменить притязательного работника на андроида, может приобрести его онлайн, выбрав оптимальную модель среди предложенных в Сети.
Неприхотливые питомцы
Япония известна не только своими андроидами - не менее популярны роботы-компаньоны, выполненные в виде привычных всем домашних питомцев. Они рассчитаны на детей и пожилых одиноких людей, у которых нет возможности завести себе животное, чтобы заботиться о нём.
Кроме собак и кошек (выполненных весьма реалистично), имитирующих поведение настоящего четвероного друга, существуют куда более интересные механические питомцы. Например, тюленёнок Паро, разработанный для социальной реабилитации пожилых людей. Этот японский робот выглядит как детская игрушка и умеет выполнять ряд действий, а также он оборудован сенсорами, реагирующими на прикосновения. Паро можно сравнить с тамагочи - он тоже нуждается в заботе и постоянном внимании. Опыт его использования показал положительную динамику состояния пожилых людей.
Помощь по хозяйству
Япония известна своими традициями, в которых уважительное отношение к старшим занимает далеко не последнее место. Благодаря этому была изобретена масса гаджетов, в число которых входят и разнообразные роботы. Например, домработница - визуально она не напоминает человека, но в точности имитирует его движения и способна выполнять простые функции вроде "принеси-убери", не роняя искомый предмет.
Но особым почётом пользуются роботизированные японские пылесосы - они буквально захватывают мир. Дошло до того, что европейцы дают технике человеческие имена, приравнивая её к домашнему питомцу. Впрочем, это объяснимо технологией работы оборудования - если человек перестанет обращать на него внимание, пылесос, в свою очередь, объявит бойкот мусору.
Этот японский робот популярен лишь в странах Европы. Страна восходящего солнца давно тешится андроидом Вакамару. Он способен не только вести домашнее хозяйство, но и различать своих владельцев по лицам, охранять дом, предупреждая о попытках взлома, и даже напоминать о запланированных делах, поскольку в лексикон робота входит около 15 тысяч слов.
Забота о больных
Процент населения пожилого возраста в Японии неуклонно растёт. Эти люди нуждаются в заботе, которую им не в силах обеспечить родственники, поглощённые работой, и именно на них направлено большинство медицинских разработок.
Особенно полезными можно назвать несколько из них: экзоскелет от компании Honda (тюленёнок Паро - дело их рук) и робота-сиделку Риба. Разработка от Honda является вспомогательным устройством для ходьбы. Она служит для облегчения периода реабилитации при травмах и серьёзных переломах, грозящих хромотой, обеспечивая оптимальную нагрузку на конечность без болевого синдрома.
Японский робот-сиделка призван заменить человека на этой непростой должности. Его основная работа - помогать инвалидам-колясочникам пересаживаться с кресла на другие предметы мебели. Он оборудован множеством сенсоров и датчиков, регулирующих поведение и предотвращающих аварийные ситуации (столкновение или падение).
Международная выставка роботов Японии
Ежегодно в Токио устраивают демонстрацию достижений в области робототехники. Такие выставки собирают многомиллионные аудитории, из них часть посетителей - постоянные. Обычно это не только представители различных фирм, но и простые люди, пленённые смекалкой и фантазией японцев.
В этом году проводилась выставка роботов для оказания медицинской помощи, где было представлено немало занятных девайсов.
Технологический бум
Об основных полезных наработках уже было рассказано, однако в чём же причина подобного прорыва? Всё просто: демография страны зависит от уровня жизни в ней. Отчасти это завязано на инстинктах, ведь чем хуже условия, тем сильнее потребность оставить потомство, защитив свой род от вымирания.
Япония же - очень развитое государство, поэтому рождаемость в ней довольно низкая, и количество стареющего населения растёт с каждым годом, как и потребность в саморазвитии у молодёжи. Всё больше людей хотят использовать свой интеллектуальный и творческий потенциал, из-за чего появляется нехватка рабочих рук в сфере обслуживания. По сути, японский робот-андроид призван заменить человека на невостребованной должности.
Стоит сказать, что подобное уже давно происходит в большинстве цивилизованных стран, но в них рабочие места занимают иммигранты, согласные трудиться за копейки, лишь бы выбраться из своей глуши. Но Япония не из их числа, поскольку в ней чтят историю и традиции, да и память у людей в несколько раз дольше, чем в других государствах. Ещё два века назад иностранца просто молча бы зарубили на дороге, не гнушаясь публики, ведь Страна восходящего солнца очень долгое время придерживалась политики закрытых дверей. Конечно, сегодня куда более дружелюбно к "гайдзинам" (иностранцам), но нанимать их на работу соглашаются немногие, и только в случае исключительности кандидата.
В лаборатории JSK Токийского университета уже несколько лет работают над созданием гуманоидных роботов, имитирующих особенности человеческого тела. Недавно JSK представила нового робота Kengoro, который точно копирует наш опорно-двигательный аппарат и мускулатуру. Поклонники “Терминатора” уже нарекли его предтечей T-800, но сами разработчики планируют использовать его исключительно в мирных целях. Например, такой робот может стать отличным помощником инструктора по фитнесу. Он реалистично показывает эффект от тренировок разных групп мышц и даже потеет.
Ранее в JSK Lab (Jouhou System Kougaku Laboratory) были созданы роботы Macra (похожий на младенца) и робот Kenshiro (имитирующий подростка). Макра обладает высокой тактильной чувствительностью при небольшом количестве датчиков – их всего 49. Они фиксируют не только силу нажатий, но и их векторы, поэтому получили название “3D Force”. Эти сенсоры расположены под общим гибким слоем, имитирующим мягкие ткани. Контроллер обрабатывает данные от всех датчиков одновременно и с помощью математических алгоритмов детализирует информацию о прикосновениях.
Робот Macra. Изображение: jsk.t.u-tokyo.ac.jp
Кенширо имитирует тринадцатилетнего мальчика ростом 158 см. и массой 50 кг. В нём специалисты JSK Lab начали воплощать отдельные анатомические и физиологические особенности человека. Если другие гуманоидные роботы создавались на основе теорий механики, то при проектировании Кенширо использовали методы биомимикрии. Он копирует скелетно-мышечную структуру и разветвления нервной системы, наглядно демонстрируя их взаимосвязь и поведение в различных ситуациях.Скелетная структура Kenshiro в основном изготовлена из алюминиевого сплава A5052. Суставные поверхности и другие части сложной формы выполнены методом 3D-печати из ABS пластика и нержавеющей стали марки 420 SS. Упругие рёбра изготовлены отливкой из другого алюминиевого сплава – JIS-AC4C.
Кенгоро настолько реалистичен, что даже “потеет” во время тренировок. Как и люди, робот делает это, чтобы избежать перегрева. В искусственных мышцах Кенгоро циркулирует охлаждающая жидкость. Разработчики протестировали разные составы и остановились на обычной деионизированной воде. У неё рекордная теплоёмкость, низкая себестоимость и она безопасна для электроники, поскольку не проводит электрический ток.
Во время работы капли полностью обессоленной воды выдавливаются наружу через миниатюрные отверстия, изготовленные лазером во всех участках корпуса. Она быстро испаряется и понижает его температуру. Получается саморегулирующаяся система: чем интенсивнее работает искусственная мыщца, тем быстрее она охлаждается.
Постоянное испарение жидкости не так эффективно, как её циркуляция в закрытом охлаждающем контуре. Её приходится подливать примерно по одному-двум стаканам в час. Однако пористая структура и отказ от массивных радиаторов позволили сделать робота легче. Производительности “потеющей” системы охлаждения достаточно, чтобы Kengoro выполнял интенсивные нагрузки и успевал демонстрировать разные упражнения. Например, он может отжиматься в упоре лёжа 11 минут без остановки… а сколько сможете вы?
Успехи JSK Lab показывают, что сейчас в робототехнике прослеживается новое разделение. Среди гуманоидных роботов можно встретить представителей двух основных типов: с осевым управлением и с использованием искусственных сухожилий. Первая группа имеет исполнительные механизмы в каждом суставе и обладает небольшим числом степеней свободы –до 35. Наиболее известными представителями этой группы являются роботы Honda ASIMO и HPR-2 Promet .
Вторая группа представлена более современными и гибкими роботами. В них частично имитируются анатомические особенности суставов человека, но большая гибкость достигается в ущерб их мощности и прочности.
Даже таким роботам ещё очень далеко до человека: за счёт гибкого позвоночника и особенностей суставных поверхностей у нас гораздо большая подвижность. Западные врачи спортивной медицины обычно называют 220 – 260 степеней, а их японские коллеги и вовсе выделяют 548 степеней свободы (или 419, если не считать голову и руки).
Манипуляторы с мелкой моторикой всегда были наиболее сложной частью. В Кенширо удалось реализовать 64 степени свободы, а в Кенгоро – 174 (из них 60 приходятся на руки). Важно и то, что при создании Кенгоро разработчики смогли обеспечить баланс между пластичностью его движений и силой искусственных мышц. Кенгоро способен висеть на одной руке, выполнять подъём на носки стоя и держать равновесие практически в любой позе.
Если большинство гуманоидных роботов лишь отдалённо напоминают очертаниями человека, то Кенширо и Кенгоро выполнены со строгим соблюдением пропорций. Их отклонение от параметров среднего японца не превышает одного процента по длине любого участка тела и шестнадцати процентов по общей массе. Фактически эти роботы больше похожи на людей, чем многие из нас.
Основные области применения новых роботов – интерактивные занятия фитнесом, разработка спортивного снаряжения, изучение биомеханики, выполнение трюков и продвинутых краш-тестов. Существующие манекены позволяют оценить только пассивную безопасность автомобилей. Они всегда остаются неподвижны до момента удара. “Миметические гуманоиды”, как их называют сами разработчики, способны имитировать поведение водителя и пассажиров в момент аварии.
Еще в прошлом веке робот ассоциировался с неуклюжим механизмом, который передвигается со скрежетом и больше похож на груду металла в путанице разноцветных проводов, чем на человека. Однако наука не стояла на месте, инженеры научились создавать умные машины самых разнообразных форм, в том числе роботов-животных, а венцом творения стали антропоморфные конструкции, имеющие невероятное сходство с человеком.
Современные человекоподобные роботы умеют считывать эмоции собеседника, вести осмысленную беседу, запоминать лица – с каждым годом они выглядят все более реалистично и ведут себя все естественнее.
Почему человек, окруженный шестью миллиардами себе подобных, так стремится придать механизму антропоморфный облик, остается загадкой. Возможно, каждому хочется быть творцом и создать по своему образу и подобию существо с необычными способностями.
Geminoid DK – клон профессора психологии
Ни для кого не секрет, что самые человекоподобные роботы в мире создаются в Стране восходящего солнца. И Geminoid DK – не исключение. Этот антропоморфный ультрареалистичный киборг разработан профессором Университета Осаки Хироши Исигуро в тандеме с коллегами из Японского научно-исследовательского института международных телекоммуникаций.
Geminoid DK – первый японский робот с европейской внешностью.
Андроид спроектирован по образу Хенрика Шарфа – преподавателя из Ольборгского университета в Дании. Удивительная особенность этого механизма в том, что «эффект зловещей долины» при взгляде на него появляется не сразу, а только в момент движения и жестикулирования модели. Сидящий неподвижно клон выглядит очень реалистично.
Хенрик Шарф с университетскими коллегами планирует использовать андроида для изучения взаимодействия человека и робота. Geminoid-DK будет встречаться с посетителями и общаться с ними на философские темы. Ученые хотят изучить так называемый эффект смешанного присутствия: они попытаются понять, изменяется ли наша реакция на человека, когда мы беседуем с ним дистанционно, в то время как он транслирует свои эмоции через мимику робота с помощью специального оборудования. Судя по уже проведенным экспериментам, в такой ситуации человек склонен испытывать замешательство и демонстрировать нестандартный феномен восприятия.
Geminoid F – очаровательная девушка-андроид
Geminoid F – еще одно творение инженера Хироши Исигуро из Японии. У робота внешность двадцатилетней девушки с темными волосами, и он невероятно фотогеничен: умеет реалистично улыбаться, хмуриться и изображать некоторые другие чувства.
Эмоциями антропоморфного механизма можно управлять дистанционно: оператор-человек садится напротив компьютера с камерами, с помощью софта обрабатывается изображение его лица, и мимика оператора отображается на лице . Процесс синхронизации занимает доли секунды, и происходящее выглядит эффектно.
Изначально разработчики планировали сделать мимику андроида максимально естественной, не используя при этом большое количество актуаторов. Основная задача состояла в том, чтобы наделить Geminoid F. дружелюбной убедительной улыбкой – и это удалось. Исигуро и его коллеги планируют тестировать робота в больницах, отправлять его на презентации в научных музеях и в другие публичные места.
Социальный андроид Надин
Роботы, похожие на людей, могут вызывать эффект «зловещей долины», но в случае с этим киборгом все наоборот. Девушка-гуманоид была разработана в Технологическом университете Наньянг в Сингапуре. Она способна говорить на разные темы, запоминать вещи, о которых вы упоминали ранее, и узнавать собеседника про прошествии времени благодаря современному программному обеспечению.
В будущем социальные андроиды могут стать аналогом робота C-3PO (Си-Трипио) из саги «Звездные войны», который знал множество языков и владел правилами этикета.
Надин – социальный компаньон, предназначенный для взаимодействия и общения с людьми. Таких роботов можно использовать в качестве нянь и сиделок для пожилых людей, страдающих деменцией. Особенно хорошо гуманоиды поладят с аутичными детьми, которым тяжело воспринимать живые человеческие эмоции. Надин подстраивается под каждого человека, ее настроение может меняться в зависимости от поведения собеседника (так на грубость в свой адрес робот может всерьез обидеться). При взаимодействии с «особенными» детьми андроид сохраняет нейтральность, добиваясь их внимания и симпатии.
Внешне робот представляет двойника своего создателя, профессора Надежды Тельман. Чтобы Надин вращалась в социальной среде и оттачивала мастерство общения, ее сделали секретарем на ресепшен университета.
Пластичный гуманоид Alter
Японцы из лабораторий в Токио и Осаке создали антропоморфного робота Alter. Несмотря на то, что умная машина выглядит недостроенной и не является точным дубликатом человека, у него есть удивительная черта, которая рушит идеальный образ более совершенно выглядящих андроидов: движения Alter лишены рваной механичной шарнирности, они невероятно плавные, завораживающие и неотличимы от человеческих.
В теле робота 42 пневматических привода, его хаотичными на первый взгляд движениями управляют алгоритмы нейронной сети, основываясь на показаниях датчиков, которые заменяют роботу человеческие чувства и реагируют на шум, влажность, приближение людей, изменение окружающей температуры и т.д.
Исходя из поступающих извне данных, робот сам решает, как двигаться и какое выражение лица ему принять.
Alter даже умеет петь. Сейчас на андроида можно посмотреть в Национальном музее развивающейся науки и инноваций Токио.
BINA48 – клон разума
Это интеллектуальный робот-гуманоид, созданный в 2010 году, является копией Бины Ротблатт. И не только внешне – в «мозг» антропоморфного механизма загружены воспоминания, взгляды и чувства женщины – настоящая Бина обучала умную машину говорить и двигаться в ее стиле, а также имитировать мимику.
Андроид умеет поддерживать беседу, в том числе на сложные философские темы, и даже шутить. На загрузку своей личности у Бины ушло более 100 часов. При этом BINA48 способен обучаться – его словарный запас и знания обновляются с каждой новой беседой.
Возможно, в будущем традиция помещать личность умершего человека в робота станет обыденным делом, но для этого сперва необходимо разобраться с морально-этической стороной вопроса.
Джиа-Джиа – андроид из Китая
Чэнь Сяопин и его коллеги из Китайского университета науки и технологий вслед за японскими инженерами создали робота, похожего на человека. Джиа-Джиа наделена искусственным интеллектом, умеет говорить, имитировать эмоции и считывать мимику людей, ориентироваться в пространстве благодаря облачным технологиям.
Роботесса удивительно похожа на человека, при этом сообразительна и остроумна. Ее мозг представляет собой внушительную онлайн-базу данных, позволяет обрабатывать эмоции и распознавать речь, и этот навык все время совершенствуется.
Джиа-Джиа – чудный собеседник, она быстро формирует ответ (менее чем за секунду). У робота много фанатов, есть даже неофициальное прозвище «робот-богиня» – настолько величественно и располагающе она выглядит.
Когда поклонники пожелали сделать совместное фото с Джиа-Джиа, она решила пошутить: попросила не приближать камеру слишком близко к ее лицу, чтобы не выглядеть толстой на снимке.
Андроид непринужденно переводит взгляд с одного собеседника на другого, а движения губ синхронизированы с речью. Пожалуй, это самый совершенный робот на сегодняшний день. Создатель не планирует налаживать массовое производство гуманоидов – он хочет видеть свое детище уникальным и будет обучать его новым алгоритмам.
Андроид-подросток Asuna
Asuna была сконструирована в A-Lab в 2014 году. Создатели придумали ей историю: это 15-летняя девушка, рожденная в Токио, а для большей правдоподобности от ее имени ведется дневник на сайте компании.
Рост робота полтора метра, вес – 43 кг.
С первого взгляда в симпатичной девушке непросто опознать андроида, настолько реалистично выполнена конструкция.
Инженеры постарались предельно точно воссоздать внешность и движения живого человека. Даже материал, из которого состоит «кожа» гуманоидного робота, на ощупь очень трудно отличить от настоящей.
Matsukoroid – клон ТВ-ведущего
Очередное детище, произведенное компанией A-Lab в тандеме с уже известным нам профессором Исигуро из Университета Осаки. Этот андроид стал копией ведущего телевизионного вечернего шоу, трансвестита под псевдонимом Мацуко Делюкс. Антропоморф произвел полный фурор на зрителей, и двойники должны были вести ТВ-шоу в паре.
Робот-клон смотрит в глаза собеседнику, его жесты и мимика выглядят очень натурально – в общем, он социализирован больше, чем среднестатистический человек-интроверт.
Обходительный англичанин Джулс
В 2006 году Девид Хенсон спроектировал в Бристольской лаборатории робототехники андроида с функцией голосового общения с человеком. У Джулса располагающая улыбка, он дружелюбен, артистичен и по-английски безупречно вежлив.
Удивительно складно говорит, задействуя при общении компьютерное зрение, чтобы отслеживать и распознавать лица для полной имитации человеческой коммуникации. Но не обошлось и без недостатков в виде заминки длиной несколько секунд перед ответом собеседнику. Зато Джулс фантастически человечно изображает стеснение, заминки, непроизвольные повторы слов, что этот небольшой минус простителен.
AIST – робот-манекенщица
Японские человекоподобные роботы осваивают профессию моделей. В Национальном институте наук и технологий Страны восходящего солнца создали андроида, фигура, движения и поведение которого максимально приближены к человеческим.
Гуманоид умеет распознавать речь и поддерживать разговор. Правда, походка пока «хромает»: из-за отсутствия чувства равновесия робоманекенщик двигается слишком резко и отрывисто, мимика тоже временами подвисает и AIST замирает на несколько секунд, открыв рот. Несмотря на это, антропоморфа можно успешно использовать на демонстрациях, и это большой прорыв в робототехнике.
Загрузка...
