10 роботов, о которых вы должны знать

Cadillac eVTOL и автономный фургон для доставки

General Motors представила на CES 2021 футуристический концепт одноместного электрического беспилотника Cadillac eVTOL. Дрон вертикального взлета и посадки оснащен электромотором мощностью 90 кВт*ч и четырьмя роторами, позволяющими электромобилю летать со скоростью до 90 км/ч. В будущем компания обещает представить и двухместную версию беспилотника.

Также GM представили автономный фургон для доставки. Представители компании отметили, что переосмыслили будущее личного транспорта и по их мнению, эти две концепции отражают наиболее востребованные модели на ближайшие 5 и более лет.

Робот, как в рекламе

Наверно, многим знаком рекламный ролик браузера, в котором главным героем является небольшой робот, крутящийся и рисующий фломастерами фигуры на бумаге. Как сделать робота в домашних условиях из этой рекламы? Да очень просто. Для создания такой автоматизированной милой игрушки необходимо запастись:

тремя фломастерами;
плотным картоном или пластиком;
моторчиком;
круглой батарейкой;
фольгой или изолентой;
клеем.

Затем вставляем по очереди фломастеры в проделанные отверстия. К моторчику необходимо прикрепить батарейку. Сделать это можно с помощью клея и фольги или изоленты. Для того чтобы моторчик крепко держался на роботе, необходимо зафиксировать его небольшим количеством клея.

Робот будет двигаться лишь после присоединения второго проводка к закрепленной батарейке.

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 нейроинтерфейсов, систем для управления внешними устройствами с помощью сигналов мозга. Нейроинтерфейсы необходимы для разработки нейропротезов (например, искуственной руки для людей, лишившихся конечности) и экзоскелетов — внешних каркасов тела человека для увеличения его силы или восстановления утраченной двигательной способности.

Один из первых полноценных нейропротезов конечностей, созданный в Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса, управляется при помощи электрических импульсов мозга

(Фото: youtube.com)

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 механизмы обратной связи позволяют восстановить чувствительность конечности, если она была утрачена. Они также необходимы для более точных движений роботизированной конечностью, так как именно на основе сенсорной информации от рук и ног мы корректируем движения.

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 совмещенным контролем — через нейроинтерфейс мы даем простые команды, а специальный контроллер внутри робота выбирает наилучшую стратегию для реализации. Либо можно создать такой механизм, который не поймет команды «взять бутылку»: ему нужно посылать информацию о конкретных, детализированных движениях.

Будущее роботов

В нашем мире появляется все больше продвинутых машин, но на самом деле, чтобы роботы были действительно полезными, им нужно стать более самодостаточными. Невозможно научить домашнего робота правильно обращался с любым объектом, который ему может попасться. Для этого нужно, чтобы робот мог учиться всему сам, а значит развивать его искусственный интеллект.

Возьмем, к примеру, робота по имени Brett. Ученые из лаборатории Калифорнийского университета в Беркли научили его решать детские головоломки, где нужно подбирать предметы нужной формы. Никто не объяснял ему, что квадратная деталь помещается только в квадратное отверстие. Робот научился выполнять эту задачу методом проб и ошибок. Да, этот метод очень медленный, но позволяет роботам приобретать новые навыки и адаптироваться к меняющимся условиям.

Фото: Boston Dynamics

Пока что людям приходится приглядывать за роботами, чтобы те, например, не утопились в фонтане. Возможно, роботов нужно научить звать на помощь людей. Кстати, некоторые уже умеют это делать, например, медицинский робот Tug, совершающий обход в больницах по ночам. Он может сообщить оператору, что на его пути попалось препятствие, которое не может обойти.

Быстро развивающиеся отношения между людьми и роботами породили собственный раздел робототехники, посвященный человеко-машинному взаимодействию. Можно научить роботов жить с людьми, но сложнее приучить последних ладить с машинами.

Человечество фактически вывело новый вид и начинает немного о нем жалеть. Что если роботы заберут у нас работу? Особенно это касается офисных работников, которым не потягаться со сверхразумным искусственным интеллектом.

Многие люди боятся сингулярности — гипотетического момента, когда машины превзойдут людей и человечество устареет. Пока что эта проблема кажется надуманной, но сейчас самое время о ней поразмыслить. Пока что роботы обладают ограниченными возможностями, но стоит задуматься, сколько власти им стоит давать. В Сан-Франциско, например, уже обсуждают идею налога на роботов, который придется платить компаниям, где роботы заменили живых работников.

Роботы могут изменить буквально каждый аспект человеческой жизни — от здравоохранения и транспорта до труда. Должны ли роботы помогать нам водить машину? Непременно. Должны ли они заменить медсестер и полицейских? Вряд ли — некоторые профессии лучше доверить людям.

Одно совершенно ясно — машины уже среди нас. Осталось разобраться, как быть с ответственностью за создание нового вида существ.

Источник.Материалы по теме:

7 Лучший оператор

В последнее время в Голливуде все чаще для съемок стали привлекать дистанционно пилотируемые дроны, оснащенные камерами. Однако сегодня дроны стали настоящими роботами — они способны самостоятельно удерживать объекты в кадре и летать по заданной траектории, причем попробовать подобное, пусть и не на голливудском уровне, может практически каждый с помощью квадрокоптеров Parrot ArDrone.

Этой летающей камерой легко управлять посредством обычного смартфона или планшета. «Начинка» Bebop Drone основана на ОС Linux, к ней доступен инструментарий разработчика, что дает пользователям полный контроля над поведением этого дрона.

Бытовые роботы

Одним из первых примеров удачной массовой промышленной реализации бытовых роботов стала механическая собачка AIBO корпорации Sony.

Робот-пылесос iRobot

В сентябре 2005 в свободную продажу впервые поступили первые человекообразные роботы «Вакамару» производства фирмы Mitsubishi. Робот стоимостью $15 тыс. способен узнавать лица, понимать некоторые фразы, давать справки, выполнять некоторые секретарские функции, следить за помещением.

Всё большую популярность набирают роботы-уборщики (по своей сути — автоматические пылесосы), способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека.

В интернете есть видео, как животные странно реагируют на роботы-пылесосы. Моим питомцам точно ничего не грозит? А с шерстью аппарат справится?

Качественные роботы-пылесосы отлично справляются с уборкой шерсти и выручают владельцев домашних животных. Но сами питомцы могут реагировать на нового соседа неоднозначно. Наверняка, вы встречали в интернете видео, как коты катаются на роботах-пылесосах. Скорее всего, ваш питомец со временем тоже привыкнет к девайсу и перестанет его бояться. Тем не менее лучше свести их взаимодействие к минимуму для общей безопасности. Крупная собака, например, может погрызть и испортить механизмы, а сидящий сверху кот окажется слишком тяжелым для колес робота. Постарайтесь следить за питомцем во время уборки или оставлять его на этот период в другой комнате. Можно, скажем, включать пылесос, когда идете выгуливать собаку. И не забывайте делать это вовремя, ведь если пес не дотерпит, пылесос может растащить какашки по всему полу. Премиальные модели пылесосов распознают мелкие объекты на полу, но всё равно могут случайно задеть их боковыми щетками. За животным лучше убирать самостоятельно, а не оставлять это на откуп гаджетам.

Зачем робототехника детям

Если сказать про робототехнику сухим техническим языком, у нас получится «прикладная наука, которая занимается разработкой и эксплуатацией автоматизированной техники». Направлений у неё основных три – электроника, программирование и конструирование, и все они так или иначе между собой взаимосвязаны. Зачем она нужна нашим детям?

Да, многие родители считают робототехнику занятием для ботаников либо гениев. Прочие относятся к ней как к средству развлечения, не видя в ней никакой практической пользы, — хобби, которое со временем пройдёт. Но если копнуть глубже, то в этой отрасли можно найти много чего интересного и нужного для развития детей.

Логика и мышление

На занятиях робототехникой строят роботов. Всяких. Для чего изучают, что есть датчики, гусеницы и прочие технические детали и куда их нужно приладить, чтобы всё заработало.

Для всего этого нужна математика и интуиция, а на логике и творческом воображении построен весь процесс в принципе. А не мы ли всё ищем способы, как развивать ту самую логику и воображение, которыми переполнена школьная программа?!

Самостоятельность

Как делают робототехнику? Чаще не по инструкции. И это для многих на первых порах – настоящая проблема. Боязнь отойти от заданных параметров – бич многих детей. И такие занятия учат читать сквозь строки и принимать правильное решение самостоятельно, без подсказки.

Командная работа

Нередко работать приходится не только одному, строить иногда нужно и командой, а не все дети готовы к командной работе.

Здесь же отрабатываются сложные навыки совместного труда, когда не приветствуется подавление других за счёт перетягивания инициативы на себя и не разрешается ленивое наблюдение со стороны. Вместе ищем проблему и вместе её решаем.

Усидчивость и внимательность

Работа руками в робототехнике требует повышенной усидчивости и внимательности, ведь не туда прикрученный винтик сможет стать причиной провала. Да и мелкая моторика скажет вам за такие занятия большое спасибо.

Практическое применение знаний

Такие занятия помогают увидеть практическое применение скучных физических формул в практических опытах, математических теорем – в схемах, информатических алгоритмов – в движениях созданных изобретений.

А ещё тут учат программированию и активно для этого пользуются английским, проводят эксперименты, создают технические шедевры и на презентациях доказывают их нужность в практике.

Кинематика роботов и их типы

Как вы понимаете, приложение робота не предоставляет достаточной информации, когда речь идет о конкретном роботе. Например, промышленный робот — обычно, говоря о промышленных роботах, мы думаем о стационарных роботах в рабочей ячейке, которые выполняют определенную задачу. Все в порядке, но если на заводе есть AGV (Automated Guided Vehicle)? Это также роботизированное устройство, работающее в промышленной среде. Поэтому мы предлагаем использовать обе эти классификации вместе.

Итак, есть:

1. Стационарные роботы (в том числе роботизированные рукава с глобальной осью движения)1.1 Картезианские / козловые роботы1.2 Цилиндрические роботы1.3 Сферические роботы1.4 роботы SCARA1.5 Сочлененные роботы (роботизированные руки)1.6 Параллельные роботы

2. Колесные роботы2.1 Одноколесные (шаровые) роботы2.2 Двухколесные роботы2.3 Три и более колесных роботов

3. Легкие роботы3.1. Двуногие роботы (роботы-гуманоиды)3.2 Роботы-роботы3.3 четвероногих роботов3.4 гексаподобные роботы3.5 другое количество ножек

4. Плавающие роботы

5. Летающие роботы

6. Мобильные сферические роботы (роботизированные шарики)

7. Рой-роботы

8. Другие..

Хотите узнать о других? Да, есть и другие. Например, змееподобные роботы. Есть много областей исследований, которые занимаются различными инновационными типами роботов. Когда-нибудь они будут очень полезны. Тем не менее, теперь мы будем использовать их под типом «другие».

Конечно, ничего из этого не вырезано в камне, особенно в робототехнике, где все меняется почти ежемесячно в наши дни. Тем не менее, по-нашему, эти типы классификации делают свою работу достаточно хорошо.

Немного определений: стандарты по робототехнике

Пойдем по порядку. Итак, слова «исполнительный механизм» говорят нам о том, что робототехники признают роботами только некие механические агрегаты, оснащенные приводами. Этим робототехники отличаются от программистов, которые могут называть роботом или ботом

В конце концов, вполне обычное дело, когда разные области знаний используют одни и те же слова для описания собственных смыслов. Пока просто запомним это разночтение.

Далее в ГОСТ Р 60.0.0.4-2019/ИСО 8373:2012 сказано про «определенную степень автономности», понимаемой как

Так все же, господа робототехники, роботы это или не роботы?

Кроме того, этакой несколько наивной формулировкой об «определенной степени автономности» разработчики стандарта как бы намекают на свою неспособность дать точное определение термину «робот». Что такое определенная степень автономности и кем она определена? Является ли признаком робота определенная полная автономность, или же определенная никакая — тоже? Впрочем, действительно, на этот вопрос однозначно не ответить, но, по крайней мере, отмечено стремление хоть к какой-нибудь автономности.

Далее имеем неточность в словах «способный перемещаться во внешней среде», так как перемещение представляет собой

Современный промышленный робот-манипулятор, который не изменяет своего местоположения в пространстве, но отвечает другим предъявленным требованиям (программируется по двум и более степеням подвижности и обладает определенной степенью автономности, особенно если, скажем, оснащен техническим зрением), должно быть, с удивлением узнает, что он роботом не является. Здесь была бы более точна формулировка из предшествующего ГОСТ Р ИСО 8373-2014 от ООО «НИИ экономики связи и информатики «Интерэкомс», который как раз и был заменен обсуждаемым более свежим стандартом, а именно: «движущийся внутри своей рабочей среды».

Кстати, в англоязычном оригинале это определение звучит так:

Мне кажется, коллеги из НИИ экономики связи и информатики лучше разобрались в роботах, чем коллеги из ЦНИИ робототехники. Шутка (зато термин «степень подвижности» от ЦНИИ РТК более уместен, чем «ось» от «Интерэкомс»). Но и в целом, ГОСТ Р 60.0.0.4-2019/ИСО 8373:2012 грешит подобными неточностями (где в переводе, а где и в робототехнической терминологии).

Зато в нём же приведена сноска с еще одним, чуть менее противоречивым, определением робота:

Мы обсудили свежие стандарты по робототехнике. А ведь ещё есть и более ранние. Правда, они были выпущены в 1980-х гг. и уже настолько устарели, что вовсе не помогут нам в понимании, что же такое современный робот.

Что ж, будем считать, что со стандартами стало яснее. А вот с роботами — нет. Какая-то путаница.

Есть ли смысл платить больше?

Топовые модели пылесосов умеют гораздо больше, чем их младшие братья. И речь идет не о каких-то бесполезных фичах. Например, более дорогие модели сами выпутываются из проводов, ориентируются в пространстве и анализируют ошибки. У них также есть дополнительные датчики, которые помогут избежать падения, если в помещении есть лестницы. Всё это умеют флагманы от ECOVACS, например DEEBOT OZMO T8 AIVI. Он не только ловко перемещается по квартире, но и очищает стойкие загрязнения с помощью встроенного вибробака. А DEEBOT T9 оснащен освежителем воздуха, чтобы удалять неприятные запахи. Кроме того, всеми премиальными моделями можно управлять через приложение — вы можете заранее запустить уборку, когда возвращаетесь из путешествия, или просто проехать по своей квартире и с помощью видеокамеры проверить, всё ли в порядке.

Параллельный робот (Дельта робот, робот-паук)

Когда скорость важна

На фото высокоскоростной робот Kawasaki YF003N

Ключевым отличием таких роботов является конструкция из нескольких звеньев, прикрепленных к общему основанию, позволяющий сохранять пространственную ориентацию инструмента робота. Чаще всего дельта робот состоит из трёх таких рычагов. Все три рычага одновременно поддерживают захват робота на одинаковой высоте. Обладают высокой скоростью и применяются для операций сортировки или укладки цельной продукции в короба, и, как правило, устанавливается над конвейером.

На видео показано как робот YF03N сортирует листки базилика по размеру.

Какие бывают роботы:

Промышленные роботы.

Промышленные роботы — это роботы, используемые в промышленной производственной среде. Обычно это шарнирные рычаги, специально разработанные для таких применений, как сварка, обработка материалов, окраска и другие. Если мы судим исключительно по спросу, этот тип может также включать некоторые автоматизированные управляемые транспортные средства и другие роботы.

Бытовые роботы.

Бытовые роботы — это роботы, используемые дома. Этот тип роботов включает в себя множество совершенно разных устройств, таких как роботизированные пылесосы, роботизированные очистители для бассейна, подметальные машины, очистители желобов и другие роботы, которые могут выполнять различные обязанности. Кроме того, некоторые роботы наблюдения и телеприсутствия могут рассматриваться как бытовые роботы, если они используются в этой среде. Зачастую, владельцы роботов дают имена своим роботам, и эти имена роботов очень похожи на имена людей, такие как Ваня, Петя, Катя и т.д.

Медицинские роботы.

Медицинские роботы — это роботы, используемые в медицине и медицинских учреждениях. В первую очередь — хирургические роботы. Кроме того, некоторые автоматизированные управляемые транспортные средства и, возможно, подъем помощников.

Сервисные роботы.

Сервисные роботы — это роботы, которые не попадают в другие типы по использованию. Это могут быть разные роботы сбора данных, роботы, созданные для демонстрации технологий, роботов, используемых для исследований и т.д.

Развлекательные роботы.

Развлекательные роботы — это роботы, используемые для развлечения. Это очень широкая категория. Он начинается с игрушечных роботов, таких как robosapien или работающего будильника, и заканчивается настоящими тяжеловесами, такими как шарнирные рычаги робота, используемые в качестве симуляторов движения.

Космические роботы.

Мы бы хотели выделить роботов, используемых в космосе, как отдельный тип. Этот тип будет включать в себя роботы, используемые на Международной космической станции, Canadarm, которая использовалась в «Шаттлах», а также марсоходы и другие роботы, используемые в космосе.

Теперь, как вы можете видеть, есть примеры, которые вписываются в более чем один из этих типов. Например, может быть глубоководный исследовательский робот, который может собрать ценную информацию, которая может использоваться в военных целях.

Когда стартовать

Есть, конечно, робототехнические кружки и для дошкольников, однако технари не советуют профессионально посвящать детей в роботизированный мир ранее 8-12 лет. Для этой сферы важны математические и физические основы, умения проектировать, чертить схемы и составлять алгоритмы.

Возрастные рекомендации связаны и с тем, что к возрасту 8-9 лет дети легче запоминают разные технические «примочки» типа светодиодов и резисторов и их предназначение. В подростковом возрасте они уже активно применяют теорию из математики, информатики и физики, наконец-то понимая, для чего они учили синусы-косинусы.

Хотя, как показывает практика, и среди дошкольников есть немало ребятишек, готовых в конструировании посоперничать с теми, кто уже давно учится в школе.

Робот-человек

Если машине предстоит выполнять социальную функцию (например, быть домработницей или собеседником), создатели стараются сделать её гуманоидом или андроидом, то есть человекоподобной машиной.

Эти модели становятся точными копиями реальных людей. Они проявляют эмоции, ведут осмысленный разговор, считывают реакции в общении.

Geminoid DK

Японский киборг, сделанный в 2006 году. Это реалистичная копия Хенрика Шарфа – датского профессора по психологии, а также вообще первый робот с европейской внешностью от азиатских разработчиков. Geminoid DK имитирует жесты, дыхание и общается с посетителями научного центра.

Разработчик киборга, Хироси Исигуро, успел создать ещё одну модель — Geminoid F, которая отличается фотогеничностью и живой мимикой.

Надин

Это социальный робот-компаньон. Гуманоид из Сингапура – копия своей создательницы Надежды Тельман. Задача андроида – стать идеальной сиделкой для пожилых людей или детей-аутистов.

Надин умеет запоминать слова собеседника, распознавать знакомых, подстраиваться под поведение человека. Для лучшей коммуникации Надин даже устроили секретарём на университетский ресепшн.

BINA48

BINA48 – интеллектуальный робот-человек, который уже успел стать легендарным. Гуманоид – копия Бины Аспен. Он сделан для экспериментов в области программирования мыслей. BINA48 выражает около 60 чувств и имеет большой словарный запас.

Живая Бина Аспен обучала машину своей походке, мимике, речевому стилю. Андроид быстро схватывает знания, легко шутит и поддерживает беседы на сложные философские темы, используя реальные воспоминания женщины.

Медицинские роботы

Первоначально они использовались как вспомогательные устройства для сложных операций, но сейчас некоторые модели могут лечить пациентов сами, при частичном контроле докторов.

Хирург Da Vinci

Это модуль с четырьмя руками, у каждой из которых есть хирургический инструмент или камера. Вес машины – 500 кг. Любая операция Da Vinci исключает появление шрамов у больного, благодаря ювелирной точности. Несколько десятков моделей уже работают в России.

Японский фармацевт HOSPI

Эта машина – автоматизированная аптечка. Она нужна для выполнения простых функций санитарки. Речь идёт о поиске и подаче лекарств.

HOSPI, разработанный компанией Panasonic, запоминает, у какого пациента какой рецепт, забирает товары на складе и возвращается на сестринский пост. Он работает без подзарядки до 7 часов, передвигается со скоростью 1 м/с и перевозит до 20 кг.

HAL – роботизированный экзоскелет для нижней части туловища или всего тела

Костюм сделан для парализованных людей или больных, имеющих проблемы с передвижением. Он помогает быстрее восстановиться после травм или серьёзных операций. Сенсоры экзоскелета крепятся на кожу, чтобы перехватывать мозговые импульсы для мышц. А приводы на коленях, талии, плечах, локтях выполняют движения.