Сообщить об ошибке на сайте
URL
Ошибка
Робототехника

Soft robotics — новый тренд в робототехнике. Это «гибкие» роботы, которых можно встроить в привычную нам инфраструктуру. И именно такие роботы станут частью нашей реальности уже в ближайшие 3-5 лет — технологически они к этому уже готовы. Об этом «Хайтеку» рассказал исполнительный директор НПО «Андроидная техника» — ключевого разработчика «гибких» роботов в России — Владислав Сычков.

Гибкие физически и логически

Термин soft robotics включает в себя не только bio-inspired robotics и biomimicry. Концепт soft robotics заключается в том, чтобы робототехническую систему можно было гибко встроить в определенную инфраструктуру. Soft robotics гибкие не обязательно только с физической точки зрения, они также гибкие с точки зрения логической адаптивности.

Другая часть soft robotics — так называемые co-robots или collaborative robots. Их можно внедрить в любой технологический процесс, в неопределенную среду, для задач, которые нельзя решить стандартными средствами промышленной робототехники.

Есть термин «специальная», то есть не промышленная, не индустриальная робототехника. Это те задачи, которые не выполняются в рамках производственного цеха, а относятся к работе с заведомо непонятной обстановкой, к примеру, в опасной зоне, где непредсказуемы последствия любых действий.

Промышленный робот может «взять» точно и быстро предмет строго определенной формы. А перед soft robotics ставятся более широкие задачи.

Еще одна часть soft robotics — то, что относится к новым формам построения роботов. Это искусственные мышцы, новые конструктивные материалы, замена стандартных двигателей, гидро и пневмоцилиндров. Мышцы живых существ — наиболее эффективные из существующих на сегодняшний день «приводных механизмов». Пневматические мышцы сейчас достаточно широко развиты, но имеют определенные особенности и ограничения. У них есть зоны нечувствительности, к тому же они объемны и сложны в обслуживании. Электропривод более компактный, но у него тоже есть свои ограничения — по скорости, позиционированию, моменту, мощности работы.

Сегодня много усилий направлено на создание искусственных мышц с использованием широкого спектра материалов, от высокотехнологичных графеновых нанотрубок до обычной рыболовной лески, но они еще не дошли до промышленного исполнения. На фундаментальном уровне этот вопрос нашел свое решение, но до практического приложения еще очень и очень далеко.

Роботы и люди

Задача soft robotics — создание гибкого и безопасного инструмента для замены человека в каких-то опасных или неопределенных ситуациях. Там, где потенциал человеческого разума избыточен, а физические возможности — недостаточны. Уже сейчас подобные машины используются в опасных условиях, там, где есть воздействие вредных факторов среды, или требуется выполнение однообразных рутинных операций.

К примеру, одна из машин, которые мы разработали, это робот с дистанционным управлением весом 2,5 тонны. В ее основе — гусеничная платформа, в которую интегрирован модуль с манипуляторами антропоморфного типа. Человек, который управляет мобильной платформой, надевает на себя экзоскелет и 3D-очки, подключается к машине и, с помощью интуитивно понятных движений, управляет роботом. Да, такая машина может замещать человека в опасных условиях.

В обозримом будущем — через 3-5 лет — уже могут появиться роботы-домашние помощники. Технологически машина для этого готова. Сейчас решается вопрос функционала такого робота.

К примеру, есть трехкомнатная квартира. Как домашнего помощника соориентировать? Его можно привести, за ручку поводить по квартире, чтобы он построил себе карту. Или же он сам по какому-то алгоритму пройдет по квартире и запомнит все. Этот первый режим обучения позволит роботу в квартиру «встроиться».

Это все возможно сделать уже сейчас. А вот безопасность машины, ее взаимодействие с человеком, социализация машины — эти вопросы только-только начинают обсуждаться. В правовой области нет прецедента или закона, который бы регламентировал нахождение антропоморфного робота рядом с человеком.

В промышленности все просто. Человек никогда не войдет в зону работы машины, и так обеспечивается безопасность. А вот с точки зрения нахождения человека рядом с роботом — его никто не защитит. Как робот с человеком будет взаимодействовать? Как человек должен подавать команды? Как роботу на них реагировать? Что будет, если робот наступил на ногу человеку? Или зацепился за что-то, упал на человека и поранил его? Робот ведь тяжелый. Кто за это должен отвечать? Тот, кто создал робота? Кто его запрограммировал? Кто его продал? Или хозяин? Сейчас еще нет ответов на эти вопросы. И именно они, а не технологические особенности, будут тормозить встраивание роботов в повседневную жизнь.

Роботам еще предстоит доказать, что они могут работать с человеком.

Антропоморфность это создание робототехнической системы повышенной сложности. Такой, которая позволяет встроить ее в окружающую среду здесь и сейчас. Потому что человекоподобие подразумевает комфортное погружение в среду: если надо открыть дверь, робот открывает ее, потому что у него есть рука, а если необходимо подняться по лестнице — у него есть ноги.

Невозможно адаптировать инфраструктуру человека, городскую среду, под новую машину. Это потребует огромного количества денег. Представьте себе уровень затрат, который понадобился во всем мире, что оборудовать общественные места пандусами для людей с ограниченными возможностями. Мы сделали это для человека. Но будем ли мы делать это для робота? Вряд ли. Лучше и проще адаптировать роботов к нашей реальности, сделать их человекоподобными.

Гибкие системы

Я бы говорил о термине soft robotics именно с точки зрения встраивания в среду. Известны принципы построения робототехнической системы: электрический, гидравлический или пневматический привод. Это то, с помощью чего робот двигается. И на основе этих классических приводных решений нужно создавать устройство, которое будет гибким и обладать достаточным количеством степеней подвижности — по аналогии со «степенями свободы» в движении суставов людей.

У человека на любое движение есть две группы мышц, которые сжимают в одну и другую сторону. Степень свободы — это плоскость, в которой двигается любой сустав. К примеру, запястье человека имеет две степени. Для робота — плоскость, в которой работает шарнир, это степень подвижности.

Сейчас уже есть машины, в которых свыше 60 степеней подвижности. Допустим, есть линейный манипулятор. И общее количество степеней подвижности — ротация, качание и другие — от шести-семи до десяти. А это только один манипулятор! А здесь — 60 степеней, и ими всеми нужно управлять, всеми в совокупности.

Значит, нужно знать не только как один двигатель повернуть, а понимать, как, если повернуть один двигатель, который управляет голеностопом, должны отработать другие электродвигатели. И вот о такой системе можно говорить, что она гибкая. К примеру, человек — это гибкая система. И возможности человека встраиваться в среду, его уровень адаптивности — это то, к чему стремится машина концепции soft robotics.

Сейчас перед индустрией стоит важная задача — минимизация бортового вычислителя, или главного процессора робота и всех его систем.

Чем выше мощность вычислителя с точки зрения скорости обработки информации, тем выше уровень автономности машины, тем больше задач он может решать. И либо мы встраиваем суперкомьютер в робота, либо весь его «мозг» выносим в «облако». Но дальше встанет вопрос, как обеспечить быстродействующую связь между облачной технологией и самим роботом.

Вторая задача это автономность. Причем не столько с точки зрения разума, сколько относительно питания. Сейчас весь мир над этим трудится. Изобретаются различные типы аккумуляторов, топливные элементы, водородные, кислородные. Потому как эти два фактора являются принципиальными границами для того, чтобы роботы начали развиваться дальше.

«Искусственный интеллект» или «автономность работы машины»

Сегодня очень широко обсуждается понятие искусственного интеллекта. Но те люди, которые занимаются вопросами робототехники, крайне осторожно употребляют этот термин. Потому что искусственного интеллекта сейчас еще не существует. И до того момента, как он будет создан, у нас есть еще лет 10-15.

Сейчас к реальности ближе понятие «автономность работы машины», чем «искусственный интеллект». Это когда машина может выполнять задачу определенной сложности. Но в этом нет интеллекта.

Интеллект сам по себе подразумевает некоторую поведенческую форму, определяет возможность выбора решения, экспертный уровень принятия решения, возможность выбора с точки зрения человека. И разработка самообучающихся машин это и создание определенных баз данных — движений, траекторий, лиц. Но пока любой робот в режиме самообучения находится по развитию на уровне ребенка 1,5-2 лет.

Существуют понятия оперативной и постоянной памяти. С точки зрения человека оперативная память это цепочка нейронов, которая создается для запоминания, обучения, формирования некого шаблона. А потом эти знания переводятся в постоянную память. Это и есть способность к самообучению.

Как научить машину самостоятельно думать и принимать решения? Допустим, в чистом поле стоит робот. Перед ним стена — два метра в одну и другую сторону. Робот — ровно посередине. Его задача — оказаться на той стороне стены. В какую сторону повернет робот? 99%, что робот останется на месте. Он не сможет принять решение. А вот способный к самообучению робот — сможет.

Пока же система сенсоров и датчиков робота позволяет роботу создать свою собственную картину мира. Но он делает это только для того, чтобы исполнить какие-то определенные действия. Он не думает. И искусственный интеллект это и есть тот барьер между «не думать» и «думать».

«Снижение технологической зависимости»: надо не догонять, а срезать углы

В России робототехника начала развиваться очень давно. Мы вообще были одними из первых, кто создал робототехнические системы. Танк с телеуправлением был создан в конце 20х годов прошлого века и поставлен на вооружение. Или другой пример — российский луноход. И сейчас я не скажу, что в России эта отрасль отстает от европейской. Однако, с точки зрения компонентной базы мы проигрываем.

В России нет как такового рынка специальной робототехники. И рынка soft robotics — тоже.

По оценкам экспертов, доля России на рынке мировой робототехники 0,17%. С одной стороны, говорят, у нас не хватает специалистов. С другой — количество специалистов, которое у нас выпускается в год — от 800 до 1000 человек — по направлению «робототехника» все же покрывает эту потребность.

В мире с точки зрения soft robotics есть KUKA, Univarsal Robotics, ABB и их робот FRIDA или, как сейчас он называется, YuMi, который уже может заменить человека, к примеру, на автоматизированной производственной линии. В России мы, «Андроидная техника», занимаемся soft robotics, но какие-то решения «на прилавке» сейчас еще купить нельзя.

Как сказал Дмитрий Рогозин, надо не догонять, а срезать углы. Нужно создавать новые технологические решения. Сейчас вместо термина «импортозамещение» стали использовать понятие «снижение технологической зависимости». Не нужно строить в поле завод, который будет производить редукторы, если их можно закупить. Лучшие осваивать больше новых технологий.

Подписывайтесь на наши каналы в Telegram

«Хайтек» - новости онлайн по мере их появления

«Хайтек» Daily - подборки новостей 2 раза в день

перейдите по одной из ссылок и нажмите кнопку Join
Энди Рубин: «ИИ-смартфон станет виртуальной копией пользователя»
Мнения
«Дни двигателя внутреннего сгорания сочтены»
Транспорт будущего
Wal-Mart запатентовала летающий склад-дирижабль
Идеи
Один день на крупнейшей в мире китайской биткойн-шахте
Криптовалюты
Образование
Несовершеннолетний биткойн-миллионер предложил реформу образования
ИИ научился видеть скрытые аналогии
Обучение машин
В России разработано оптоволокно с квадратной сердцевиной
Оптика
«Блокчейн передаст власть над играми в руки геймеров»
Технологии игр
В Китае начал работу киберсуд по интернет-делам
Идеи
Система распознавания речи Microsoft установила новый рекорд
Распознавание речи
ИИ научился считывать намерения людей
Искусственный интеллект
Чистая энергетика
Возобновляемая энергетика принесла экономике США до $113 млрд
Facebook запатентует очки дополненной реальности
Тренды
NuTonomy запустит в Сингапуре сервис роботакси в 2018 году
Беспилотные автомобили
Южная Корея построит в Египте гигантскую умную ферму за $10 млрд
Тренды
Испытан первый в мире электрогенератор на океанических течениях
Возобновляемая энергетика
Мнения
«Алгоритмам нельзя внушить представление о справедливости»
Sony поможет новичкам разрабатывать ИИ
Искусственный интеллект
«ИИ будет двигателем четвертой технологической революции»
Кейсы
Стартап Made in Space напечатал радиационный щит прямо на борту МКС
Обитаемый космос
В 2018 году мировая солнечная энергетика прибавит 100 ГВт
Мнения
Термомагнитная стимуляция мозга заставила мышей двигаться против воли
Идеи
В Шотландии построят самую большую в регионе солнечную электростанцию
Солнечная энергетика
Глава Ford: «До полноценных робомобилей пока далеко»
Мнения
Искусственная матка будет создана после 2020 года
Идеи
Комиссия по ценным бумагам и биржам США будет регулировать ICO
Криптовалюты
Тренды
Все, что нужно знать про биткойн
Берлинский финтех-стартап помог европейцам инвестировать €4 млрд
Финансовые стартапы
Правительство Австралии установит контроль над обменниками криптовалют
Криптовалюты
Изобретена резина, которая не боится проколов
Новые материалы
Разработан метод стирания страшных воспоминаний
Идеи
Тайвань просит Tesla построить на острове хранилище энергии
Хранение энергии
Военные дроны
Оружейная компания установила на квадрокоптер пулемет
США установили рекорд по числу проданных роботов
Кейсы
Toyota запатентовала невидимые боковые стойки
Автомобили будущего
Идеи
Солнечные стеклоблоки обещают революцию в строительстве
В Казани пройдет IoT World Summit Russia 2017
Тренды
Hyundai представила водородный кроссовер нового поколения
Электромобили
Микроботы с антибиотиками вылечили желудочную инфекцию
Идеи
Nikola Motor займется солнечными панелями в подражание Tesla
Тренды
Fiat Chrysler вошел в консорциум по разработке робомобилей
Беспилотный транспорт
На орбите Земли появятся биткоин-спутники
Биткоины
Ричард Брэнсон: «Государства способны платить людям БОД»
Мнения
Идеи
Гидропонная ферма выращивает 54 тонны томатов в неделю
Китай отказался от строительства угольных электростанций на 150 ГВт
Кейсы
iPhone сможет проводить экскурсии в AR
Тренды
Разработчики приложений для Alexa начнут получать за них деньги
Кейсы
Pelecoin теперь позволяет майнить сразу несколько криптовалют
Криптовалюты
В Швейцарии начнут продавать бургеры из насекомых
Еда будущего
Электромотоциклы
Концерн «Калашников» представил электромотоцикл для полиции
Почему в Японии не боятся роботов, отнимающих рабочие места
Роботизация
Рынок хранения электроэнергии в США вырастет в десять раз к 2020 году
Хранение энергии