Нашествие роботов

Знаете ли вы, что роботы уже давно живут среди нас? Мы расскажем о медицинских, промышленных и военных роботах, а также предложим вашему вниманию обзор домашних киборгов, имеющихся сегодня в свободной продаже.

Еще пару десятков лет назад люди наверняка не поверили бы, если бы им сказали, что со временем у каждого в кармане будет по телефону, умеющему выходить в интернет, снимать фото и видео и т.п. Возможно, сегодня многие сомневаются и в том, что вскоре роботы станут такой же обыденностью, как смартфоны, компьютеры или микроволновая печь. А ведь самые умные роботы уже сейчас массово используются на производстве и в других профессиональных областях, и это никого не удивляет. Единственное что ограничивает использование этих машин в быту — заоблачная цена, обусловленная дороговизной производства. Однако уже настал момент, когда многие технологии стали удешевляться и на рынок вышли первые модели роботов для персонального использования. Правда, речь пока идет об устройствах развлекательного и экспериментального характера но имеете с ними продолжают активно развиваться роботы в военной, промышленной и медицинских областях, а многие наработки и достижения из этих бюджетоемких сфер впоследствии, как правило, перекочевывают и в производство бытовых роботов.

Примерщик химзащиты Petmen

Petmen

Робот Petmen — самое большое достижение в области изучения и имитации человеческого прямохождения. Если одеть его в обычную одежду, то из-за реалистичной походки отличить робота от живого человека будет практически невозможно. Чтобы достигнуть такого результата, у компании Boston Dynamics ушло несколько лет. Petmen может не только свободно двигаться, но и совершать различные телодвижения, характерные для солдата. Его можно использовать, в частности, для тестирования костюмов химзащиты, однако результаты этих исследований в области анатомического движения человека наверняка лягут в основу и других моделей роботов. Petman не только реалистично ходит, бегает, прыгает и поднимается по лестнице, он еще имитирует температуру человеческого тела и симулирует потовыделение (повышая влажность), что позволяет сделать тестовые условия для проверки химзащиты максимально реалистичными.

Прыгун Sand Flea

Sand Flea

"Песчаная блоха" (от англ. sand flea) передвигается на четырех колесах, словно радиоуправляемая машинка. Но, несмотря на компактность и внешнюю схожесть с игрушкой, это устройство может применяться в армии, благодаря уникальной способности подпрыгивать на высоту до 10 м. что позволяет быстро преодолевать препятствия и проникать на различные объекты. Этому роботу, например, не составит труда перепрыгнуть высокий забор с колючей проволокой. Добиться такой силы прыжка удается с помощью механизма со сжатым углекислым газом. Встроенная камера может передавать четкую картинку без тряски даже во время полета робота, так как в прыжке действует система стабилизация. Робот уже прошел испытания в боевых условиях в Афганистане. Основная сфера применения машины — разведка. Но учитывая, что многое зависит от программного обеспечения, в дальнейшем эта разработка, возможно, будет использоваться шире.

Ассистент Reem-C

Reem-C

Reem — современная линейка роботов гуманоидного типа, предназначенных для ассистирования в медицинских учреждениях, работы в приемной, использования в качестве гида или объекта для различных экспериментов и исследований. Последний в линейке робот построенный на базе процессора Intel Core i7. использует в качестве программного фундамента операционную систему Linux. Он имеет руки, ноги, голову и глаза. Рост у машины вполне человеческий — 165 см. а вес — 70 кг. Важно отметить, что гуманоид способен ориентироваться в пространстве без заранее заложенной в него программы, самостоятельно создавая карту местности. Кроме того, он умеет захватывать предметы с помощью кистей рук, может переносить тяжелые предметы (неподъемные для человека), следить за людьми, играть роль справочного центра и выполнять другие сервисные функции. Робот оснащен модулем Wi-Fi. камерами, системой распознавания речи. Главное преимущество новейшей разработки Reem-C — модульность, то есть после покупки гуманоида можно расширять его функциональность путем установки дополнительного оборудования. Возможности машины можно постоянно улучшать, закладывая новые сценарии посредством специального ПО и языка программирования.

Хирург Da Vinci
Хирург Da Vinci

Для успешного проведения хирургических операций очень важны именно руки врача. Разработчикам робота Da Vinci удалось реализовать практически идеальную механизированную имитацию человеческих рук. Правда, в отличие от живых конечностей, манипуляторы робота никогда не дрогнут и смогут предсказуемо выполнять сложные операции с минимальным повреждением тканей пациента. Четырехрукая высокоточная конструкция Da Vinci дистанционно управляется хирургом с помощью специального интерфейса, а хирургические инструменты в «руки» робота по-прежнему вкладывают люди. Однако все это нельзя считать недостатками, поскольку машина создана не для развлечений, а для спасения человеческой жизни, поэтому без пристального присмотра врачей здесь обойтись нельзя. Робот Da Vinci уже доказал свою эффективность в сложнейших операциях на сердце, желудке и других органах. Главное преимущество для пациентов при использовании робота — более низкая вероятность инфицирования, сокращение послеоперационного периода, уменьшение боли.

Первый прототип данного робота был представлен еще в конце 80-х годов, а к настоящему времени выпущено уже более ста рабочих аппаратов, которые успешно трудятся во многих клиниках и больницах по всему миру. В России машина используется в Москве, Санкт-Петербурге Ханты-Мансийске. Екатеринбурге и на острове Русский. В последнюю модификацию робота Da Vinci встроены камеры, передающие объемную HD-картинку на пульт управления таким образом, чтобы одновременно следить за ходом операции и пользоваться преимуществами многократного увеличения изображения отдельных участков тканей могли сразу два хирурга. Чтобы продемонстрировать возможности железных рук и убедить клиентов в безопасности этой системы, в Японии даже провели эксперимент, где за несколько минут с помощью Da Vinci была без единой осечки собрана миниатюрная фигурка оригами с ловкостью, недоступной человеку.

Самоучка NAO

NAO

В отличие от военных и промышленных роботов Nao доступен обычным пользователям, хотя его цена все еще остается высокой. Рост робота составляет 58 см. а тело имеет 25 степеней свободы. В голове у Nao спрятан процессор Intel Atom 1,6 ГГц, мощность которого используется для работы ядра ОС Linux со специальным ПО Aldebaran (NAOqi). Второй процессор, играющий роль контроллера, размещен в торсе. Руки и ноги гуманоида имеют 9 тактильных сенсоров и 8 датчиков давления, которые позволяют осуществлять координацию движений при ходьбе и держать равновесие в любых ситуациях. Кроме того, во время ходьбы используется принцип линейно-обратного маятника, который делает робота невосприимчивым к неровностям на земле и поглощает вибрации корпуса. Nao может ходить, как человек, бегать, приседать, брать в руки и переносить мелкие предметы. Даже если вы случайно толкнете робота, он попытается удержать равновесие, а если и упадет, то быстро сгруппируется чтобы не повредить внутреннее оборудование, и уже через пару секунд самостоятельно встанет на ноги.

Окружающий мир робот обозревает с помощь двух камер, которые снимают со скоростью 30 кадр./с. Первая камера, расположенная на лбу Nao сканирует линию горизонта, а вторая находящаяся на уровне рта отслеживает движущиеся объекты. Визуальная информация используется для распознавания человеческих лиц. слежения и поиска предметов и т.п. Основное преимущество маленького киборга в том, что он обладает программой самообучения и может исследовать неизвестную территорию даже без заранее заложенной в него схемы. Кроме того, с помощью специального ПО навыки Nao можно постоянно расширять. Встроенные микрофоны позволяют распознавать речь человека, так что Nao будет выполнять голосовые команды. Благодаря технологии Nuance, гуманоид способен отвечать на простые вопросы, а в определенной ситуации он может даже пошутить. Программное обеспечение по строено таким образом, что позволяет разрабатывать собственные модули взаимодействия робота с внешней средой. По сути, купив Nao. вы получите передвигающийся компьютер, который может не только изменять виртуальную реальность, но и влиять на вещи в материальном мире.

Трансформер Bioloid GP

Bioloid GP

Комплект Bioloid GP Humanoid Robot Kit позволяет покупателю самостоятельно собрать робота в нескольких модификациях. В набор включены все необходимые комплектующие, из которых можно построить как классического гуманоида, так и специализированные конструкции для выполнения определенных операций. Высота прямоходящего устройства достигает 34 см. Отличительная черта Bioloid GP — динамичные моторы, позволяющие совершать очень быстрые и резкие движения (в несколько раз быстрее, чем, например, у Nao). В собранном виде он обладает такой пластикой и свободой движений, что пригоден даже для игры в футбол с небольшим мячом. Управляется робот с помощью пульта дистанционного управления, что. впрочем, не отменяет возможности закладывания в него сложных поведенческих установок с помощью перепрограммирования через комплектное ПО. Bioloid GP можно обучать различным техникам захвата и бросков, оттачивать мастерство ударов по мячу и даже использовать некоторые элементы движений из боевых искусств. Редактор визуального программирования RoboPlus позволяет проводить эксперименты и обучать гуманоида новым навыкам даже людям, далеким от программирования. Профессионалам, в свою очередь, доступно создание сценариев с помощью специального языка программирования. В отличие от роботов в сборе этот набор дает большую свободу для творчества. Изобретательным пользователям полуоткрытая конструкция Bioloid GP позволяет вносить изменения в механизм. Например, на руки робота можно установить накладки из мягкого материала, чтобы не повредить хрупкие предметы во время захвата. Также можно заменять комплектующие на те, которые вам больше нравятся, и бесконечно улучшать своего киборга. В процессе сборки модели можно ознакомиться с основами устройства современного робота, узнать много интересного о логике работы контроллеров, моторов и другого оборудования из мира робототехники. Кроме того, аппаратная часть и пульт управления Bioloid GP не имеют единственного правильного сценария сборки, то есть покупатель набора может выступить в роли конструктора-проектировщика.

Паркурист RHex

RHex

Если у большинства роботов механизмы конечностей, как правило, повторяют по структуре суставы живых существ, то RHex использует для передвижения уникальные манипуляторы. Робот имеет шесть изогнутых лап, закрепленных на вращающихся элементах. Во время движения лопасти вращаются таким образом, чтобы в каждый момент времени все «дуги» находились в разном положении, благодаря чему устройство удерживает равновесие и постоянно находится в контакте с землей. Необычная конструкция, на которой вместо колес крутятся лапы, позволяет RHex преодолевать любые препятствия. Робот без труда может передвигаться по мокрым камням и грязи. Если машина перевернется, то встроенный гравитационный датчик мгновенно переориентирует механизм движения так, чтобы робот, как ни в чем не бывало, продолжил двигаться в прежнем направлении. Вращающийся элемент настолько мощный, что позволяет устройству делать прыжки, перевороты в воздухе, удерживаться на вертикальных стенах и совершать множество других акробатических трюков. Конечности робота оснащены датчиками усилия и давления, благодаря чему можно менять режим работы устройства, в зависимости от ситуации и от типа поверхности. RHex без проблем передвигается не только по скалистой местности, но и по песку, по железнодорожным путям, среди густой растительности, внутри сточных канав, по лестницам, он умеет преодолевать препятствия в виде поваленных столбов, деревьев и т.п. Робот может управляться оператором по беспроводному соединению на расстоянии до 700 м. Проходимость робота, его малые размеры и встроенная система освещения с камерами позволяют получать четное изображение из таких мест, куда человек попасть не может (канавы, стоки, узкие пещеры и т.п.). Кроме того, размеры устройства позволяют с комфортом переносить его в специальном рюкзаке. RHex может стать незаменимым помощником исследователей, военных и существенно облегчить работу городским коммунальным службам.

Конструктор Lego Mindstorms NXT 2.0

Lego Mindstorms NXT 2.0

Lego ассоциируется с игрушками для детей, однако Lego Mindstorms NXT2.0 — комплект для людей всех возрастов. Он предполагает, что любой начинающий пользователь сможет собрать первого робота с базовым набором функций всего за 30 минут. Основой всех комплектующих является центральный блок управления, имеющий 32-разрядный микропроцессор, большой матричный дисплей, порты ввода и вывода, а также встроенные Bluetooth- и USB-интерфейсы. В этот блок можно загрузить самые разные алгоритмы поведения машины. По мере подключения к центральному блоку дополнительных комплектующих в арсенале пользователя становится все больше элементов, доступных для программирования. В базовом наборе имеются сервомоторы, сенсоры, кабели и 613 различных деталей. В свое распоряжение покупатель также получает ультразвуковой сенсор, позволяющий роботу измерять расстояния до объектов. И реагировать на их движения, сенсоры для идентификации прикосновений и цветовой сенсор, дающий возможность определять цвета в окружающей среде и измерять интенсивность освещения. То как эти датчики и другое оборудование будут использоваться роботом, зависит лишь от вашей фантазии.

С помощью входящего в комплект пакета NXT-G, разработанного компанией National Instruments, робота сумеет запрограммировать любой человек. Принцип создания новых программ основан на перетаскивании графических объектов в специальном редакторе. Каждый перетаскиваемый объект в библиотеке описывает какое-то определенное действие или активность оборудования — например, поворот двигателя. После создания новой программы достаточно подключить к USB-разъему компьютера основной блок робота и скопировать сценарий. А если приобрести USB-передатчик Wi-Fi, то процесс переноса и тестирования сценариев еще больше упростится. Кроме того, киборгом от Lego можно управлять со смартфона с помощью специальных приложений.

Киберлошадь LS3

 LS3

Американская компания Boston Dynamics сделала за последние годы огромный вклад в исследования и разработки в области робототехники. Несмотря на то что компания больше сфокусирована на развитии военной техники, многие ее наработки в дальнейшем наверняка лягут в основу гражданских роботов. Одна из моделей под названием Big Dog настолько впечатлила военных, что Агентство передовых оборонных исследовательских проектов США выделило компании $32 млн на разработку новой версии этого робота. Напомним, что Big Dog прославился тем. что был первым четырехногим роботом с оригинальной конструкцией «лап», позволяющих ему бегать, подобно собаке, по разным поверхностям, преодолевая возвышенности и удерживая равновесие на льду. Робот предназначался для использования в качестве переносчика тяжелых грузов при сопровождении солдат в местах боевых действий. Новая же версия собаки стала больше похожа на лошадь, поэтому получила другое название — LS3 (система помощи по доставке грузов для отряда). В ней улучшен ряд параметров, позволивших повысить скорость перемещения, надежность и время автономной работы. LS3 может переносить на себе до 182 кг груза, а емкости топливного бака хватает на 32 км пути или рабочую сессию длительностью 24 часа. Кроме того, LS3 не нуждается в постоянном управлении человеком, робот способен автоматически следовать за лидером (например, ведущим военной колонны). Киберлошадь также может ориентироваться на местности с помощью GPS или управляться дистанционно из командного центра.

Интелектуал DARwin-ОР

 DARwin-ОР

Этот гуманоид — лидер среди роботов, доступных для приобретения частными лицами. Рост DARwin-ОР составляет 46 см, а вес 2.9 кг. Двадцать сервомоторов в его теле обеспечивают шесть степеней свободы для каждой ноги, три степени в руках и две — в шее. Робот быстро бегает, совершает резкие и четкие движения, без труда встает с пола после падения, может играть в футбол маленьким мячом, брать и переносить предметы, писать маркером на доске и многое другое. Для ориентирования в пространстве он использует камеру, два микрофона, гироскоп акселерометр и всевозможные датчики. В отличие от других моделей DARwln-ОР по праву можно назвать роботом, так как многие действия он может выполнять самостоятельно, то есть без заранее запрограммированных сценариев.

Управлять киборгом можно и с помощью дистанционного управления. Размещенные в его голове камеры позволяют следить за окружающими объектами, различать их цвета и скорость движения, а также определять множество других параметров. Координация работы оборудования DARwin-ОР осуществляется за счет мощного встроенного компьютера на базе процессора 1.6 GHz Intel Atom Z530 и 4-гигабайтного SSD-накопителя. ПК имеет два USB-порта слот для карт mini-SD HMDI-выход. Wi-Fi-передатчик и другие привычные интерфейсы. Контроллер, передающий данные от ПК к датчикам и моторам, построен на чипе СМ-730. Таким образом, хотя робот и ориентирован на исследования, разработки и программирование, его можно использовать в развлекательных целях. Широкоугольная камера обеспечивает углы обзора, позволяющие роботу не терять из виду предметы даже во время передвижений и быстрой смены обстановки. Перечень функций и сценариев поведения DARwin-ОР постоянно растет, благодаря открытому исходному коду ПО и полной свободе в модифицировании его аппаратной части. Армия энтузиастов по всему миру создает и улучшает ПО для этой платформы, что позволяет проекту развиваться гораздо быстрее закрытых коммерческих продуктов. Любой желающий может получить описание контроллеров, электросхемы, спецификации датчиков, полную библиотеку алгоритмов и множество других данных и внести свой вклад в развитие робота.