Ближе клюдям: превед?
- Работу над двуногим роботом компания Honda начала еще во второй половине 80-ых годов двадцатого века с постройки прототипа Е0. Робот имел возможность ходить лишь прямо по идеально ровной поверхности и к каждому шагу подготовился более пяти секунд. На создание механического гуманоида, талантливого ходить как человек, ушло двадцать лет
ASIMO способен распознавать людей не только если они стоят прямо перед ним, но и в движении.
- В случае если робот видел вас раньше, он определит вас в лицо, подойдет и поздоровается. Помимо этого, ASIMO разбирается в жестах: ему возможно помахать рукой в знак приветствия либо указать направление перемещения
Запястья нового ASIMO взяли по две новые оси свободы, а кисти — по одной. Именно поэтому руки робота превратились в правильный инструмент, талантливый делать нужную работу. Дополнительный сустав в шее сделал гуманоида более эмоциональным, а поворотный торс разрешил ему бегать
- Рост ASIMO достаточен, дабы добывать до столов и выключателей, катать тележки с напитками, брать вещи с довольно высоких полок, подниматься и спускаться по простым лестницам
«Полный отрыв от поверхности доставил нам громаднейшее количество неприятностей, — говорит основной конструктор ASIMO Шиничи Мацунага. — Мы обучили робота осуществлять контроль положение центра весов, кроме того не касаясь ногами почвы». На протяжении бега ASIMO отрывает от почвы ноги в один момент. Его полет продолжается 0,08 секунды, приблизительно как у бегущего человека
Легко ли научить робота рукопожатию? «Громадна забота, — вскрикнет другой читатель, — в случае если уж собака лапу подает, то робот и подавно справится: выставил руку вперед и ожидай, пока ее пожмут!» Да, пока что с роботами это трудится — спрос с них мал. Но рукопожатие ли это? Попытайтесь сами поздороваться, выставив вперед неподвижную руку, — вряд ли вам ответят добром.
Дальше все делается еще сложнее: протянете прямую руку — вас сочтут за невежу, подойдете через чур близко — посчитают агрессором, сожмете руку слабо — заподозрят в равнодушии, а стиснете приложив все возможные усилия — с вами по большому счету прекратят здороваться.
Мы познакомились с роботом ASIMO второго поколения, что может приветствовать человека по-человечески. Если вы были привычны с ASIMO раньше, при встрече робот определит вас в лицо, назовет по имени, подойдет и протянет руку. Благодаря встроенному в руку сенсору, смотрящему за ладонью человека, кисть робота будет двигаться совершенно верно навстречу вашей.
Робот сам попытается забрать вас за руку, а не будет ожидать, пока это сделаете вы. Если вы подойдете через чур близко, робот отойдёт назад, в случае если расстояние будет громадно — сделает ход навстречу. Правильные сервомоторы пальцев ASIMO сожмут вашу руку с упрочнением, адекватным вашему собственному.
Для чего инженерам Honda пригодилось обучать машину, по определению лишенную эмоций, столь узкому эмоциональному жесту? Ответ несложен: дабы ASIMO имел возможность органично вписаться в людскую общество, жить среди людей и помогать им, общаясь с ними на самом дешёвом и понятном языке — людской.
Полет над почвой
В первый раз мы познакомились с ASIMO в прошедшем сезоне на Столичном интернациональном автосалоне («ПМ», № 11’2006). Робот демонстрировал собственные неординарные двигательные свойства: ходил, медлено ускоряя и замедляя ход, поворачивал, не сбавляя хода, поднимался и спускался по лестнице а также танцевал рок-н-ролл (ASIMO расшифровывается как Advanced Step in Innovative Mobility).
По окончании шоу оператор робота Серж Дроблю по секрету поведал нам о разработке ASIMO нового поколения, талантливого передвигаться бегом. И вот год спустя как раз бег по прямой, по кругу и по слаломному курсу стал гвоздем программы презентации нового ASIMO на открытии конгресса II Jornades de Robotica в Барселоне.
Новый ASIMO может бегать со скоростью до шести километров/ч, что приблизительно соответствуют стремительному людской шагу. Это очень важный навык. Раньше, идя рядом с роботом, необходимо было ограничивать скорость ходьбы приблизительно до 2,7 км/ч. Сейчас человек может идти в эргономичном для себя темпе, а мелкий робот будет семенить рядом. Инженеры Honda уверены в том, что 130-сантиметровый рост на данный момент оптимален для работы в окружении людей.
Робот велик, дабы добывать до столов и выключателей, катать тележки с напитками, брать вещи с довольно высоких полок, подниматься и спускаться по простым лестницам. Одновременно с этим ASIMO имеет совсем не устрашающий вид. Не смотря на то, что, кроме того не обращая внимания на очень дружелюбный вид робота, имеется много людей, которым делается не по себе при близком знакомстве с механическим гуманоидом.
Отметим, что в базе стабильной ходьбы ASIMO лежит контроль поверхности, положения и центра масс. Робот чувствует поверхность посредством особых сенсоров на ступнях (исходя из этого ему не страшны неровности либо наклонный пол), отслеживает ускорения центра тяжести и подбирает положение конечностей так, дабы уравновесить все действующие на него силы. Любая нога ASIMO содержит шесть сервоприводов: два в голеностопном суставе, три в тазобедренном и один в коленном.
Главным ориентиром при создании робота послужила людская анатомия, исходя из этого, дабы научить его бегать, в конструкции не было нужно ничего поменять. Необходимо было только решить пара технических неприятностей.
На протяжении бега ASIMO отрывает от почвы ноги в один момент. Его полет продолжается 0,08 секунды, приблизительно как у бегущего человека. «Полный отрыв от почвы доставил нам громаднейшее количество неприятностей, — говорит основной конструктор ASIMO Шиничи Мацунага. — Мы обучили робота осуществлять контроль положение центра весов, кроме того не касаясь ногами почвы».
Необходимость подбрасывать робота в атмосферу и медлено принимать его вес при приземлении предъявила новые требования к прочности ступней и мощности сервомоторов, а также сенсоров поверхности. Все это было нужно заменить. В случае если на протяжении медленной ходьбы человек всецело переносит вес тела с ноги на ногу, то на бегу он этим пренебрегает, надеясь на стремительную смену ног. Из-за смещенного центра тяжести робота сначала разворачивало в сторону при сильном толчке.
Исходя из этого в его торсе показался дополнительный сервомотор, дабы компенсировать вращательный момент поворотом корпуса, снова же по-человечески. Очевидно, робота обучили не только бегать по прямой, но и поворачивать, наклоняя корпус для компенсации центробежной силы.
Неизменно начеку
Пожалуй, бег — это самый зрелищный навык нового ASIMO, но вряд ли его можно считать главным. Судите сами: у первой модели робота было 26 осей свободы, у новой — 34, не считая приводов десяти эластичных пальцев на руках. И только один новый мотор нужен для бега — тот, что несёт ответственность за поворот торса. Дополнительный сервопривод показался в шее ASIMO — сейчас робот может не только поворачивать, но и наклонять голову в стороны.
И основное, по одной новой оси свободы взял любой локоть робота и по две — каждое запястье. Это указывает, что стали и руки значительно более правильными, умелыми и щекотливыми и робот обучился делать множество новых бытовых задач. На протяжении шоу гуманоид продемонстрировал, что он может не только танцевать и играться в футбол, но и трудиться — к примеру, официантом.
ASIMO принял заказ клиента, отправился на мнимую кухню, сказал о заказе повару, забрал поднос с напитками, бережно пронес его через всю сцену и поставил на стол, не расплескав ни капли. Напоследок робот подтверждал собственный почтение клиенту уважительным поклоном.
Дабы делать повседневные поручения, робот обязан мочь вольно перемещаться не только по безлюдной сцене, но и в простом домашнем либо офисном окружении. Для этого ему нужна коррекции маршрута и мощная система планирования в настоящем времени. Рассчитывая собственные передвижения, ASIMO основывается на показаниях сенсора поверхности, визуального и ультразвукового сенсоров. Визуальный сенсор — это не что иное, как две камеры.
Робот может не только распознавать отдельные объекты на видеоизображении, но и определять расстояние до них благодаря стереоэффекту. Сенсор поверхности складывается из лазерного и инфракрасного сканеров. С его помощью робот приобретает детальное представление о рельефе поверхности, на которую ему предстоит ступить, исходя из этого он ни при каких обстоятельствах не упадет с лестницы и не поскользнется на банановой кожуре.
Ультразвуковые дальномеры, установленные приблизительно на уровне пояса ASIMO, информируют роботу о правильном расстоянии до объектов, каковые имела возможность не подметить камера: это предметы из стекла, объекты, расположенные за пределами обзора камеры (а также по бокам и за спиной робота), и препятствия, неожиданно появившиеся на пути. В отличие от видеоизображений, сигналы дальномера не требуют сложной вычислительной обработки, исходя из этого робот реагирует на них мгновенно.
Это было показано на примере: семь дней попросили пройти из одного финиша сцены в второй, по окончании чего на его пути неожиданно поднялся человек. Робот мгновенно остановился, не смотря на то, что и не утратил привычной плавности перемещений, и празднично заявил: «Вы преградили мне путь!» Очевидно, ASIMO может создать другой маршрут перемещения и обойти препятствие, если оно не будет ликвидировано.
учитель и Ученик
Самое вкусное постоянно оставляют напоследок. Ближе к концу презентации ASIMO пригласил на сцену собственного «учителя». На сцену вышел доктор наук Эдгар Кернер, эксперт в области электротехники и биомедицины, и робот культурно поклонился собственному сенсею. Кернер кратко поведал о том, что разработчики ИИ ASIMO стремятся воссоздать человеческий мозг так же, как создатели ног робота опирались на знания о людской скелете.
На экране промелькнуло пара забавных картин, проводящих аналогии между блоками процессора и долями мозга ASIMO. Но следующий видеоролик вправду поразил воображение присутствующих. Выясняется, ASIMO назвал доктора наук Кернера преподавателем отнюдь не в фигуральном смысле. Человек на экране обращался к ASIMO на английском, жестами предлагал состояться в то либо иное место, показывал предметы, просил запомнить их заглавия и произвести определенные действия.
Робота не программировали на компьютере, а учили, как ребенка.
В базе общительности ASIMO лежит сложнейшая совокупность распознавания человека по видеоизображению. Робот не только может отличить человека от шкафа, но и прекрасно воображает себе, где у него голова, руки и глаза, в каком положении он находится, какой жест показывает. ASIMO может выявить и определить в лицо не только стоящего, но и движущегося человека, исходя из этого он неизменно готов к общению.
В случае если помахать роботу рукой, он ответит тем же. В случае если жестом продемонстрировать ему, куда направляться отправиться, он проанализирует головы человека и положение руки в на данный момент пространстве, совершенно верно выяснит точку, на которую он показывает, и направится в том направлении. «ASIMO, это чашка», — говорит человек, обращаясь к роботу, и повторяет слово пара раз. ASIMO может формулировать и запоминать характерные изюминки незнакомых объектов.
В случае если в следующий раз попросить его принести чашку, он отыщет ее независимо от ракурса и положения, в котором она предстанет перед его камерами. «ASIMO, помести ложку в чашку», — требует человек и показывает роботу пример. ASIMO не столь силен в пространственном моделировании, дабы сходу осознать, как это делается. Но он может обучаться на собственных неточностях. Робот пробует пронести ложку через стенку чашки, но отступает, почувствовав препятствие. После этого пробует еще.
По окончании нескольких попыток команду удается выполнить. ASIMO запоминает, как это делается, и в следующий раз может выполнить задачу верно с первого раза. Обучение происходит без единого особого термина, только несложным языком, наглядными примерами и жестами.
Согласитесь, робот, выполняющий только обычный комплект команд, скорее приходится родственником микроволновке, нежели человеку, бесплатно что стоит на двух ногах. Программируемый робот, функции которого может увеличить эксперт либо продвинутый пользователь, — это хороший ассистент, но далеко не для всех. А вот ASIMO, с которым возможно договориться несложными словами, в будущем сможет оказать помощь каждому, кто в этом испытывает недостаток.
Согласно расчетам Эдгара Кернера, такое яркое будущее наступит не ранее чем через 2 десятилетия. На сегодня ASIMO не только баснословно дорог, но и не совсем готов к судьбе среди людей.
Сам себе господин
По окончании прошлогоднего шоу в Москве оператор ASIMO Серж Дроблю поведал нам, что показательные выступление робота на публике проходят по заблаговременно записанной программе, с отключенными сенсорами и с минимальным участием ИИ. Громадное скопление людей, фотовспышки, громкие аплодисменты смогут сбить ASIMO с толку, исходя из этого на шоу приходится демонстрировать только имитацию независимой работы робота в лабораторных условиях.
На протяжении презентации в Барселоне мы были уверены, что ASIMO находится в управляемом режиме. Удивляло только то, что Серж Дроблю в этом случае был среди публики, не смотря на то, что и был целиком и полностью загружён в происходящее на операторском мониторе. По окончании шоу Серж разрешил отечественные сомнения: выясняется, шоу было полностью честным! Дабы ASIMO не имел возможности видеть зрителей и вспышки камер, по периметру сцены установили обманные световые рампы.
В качестве ориентира на полу нарисовали несколько меток. Робот делал команды, танцевал, бегал, игрался в футбол, ходил по лестнице и приветствовал гостей (среди которых был глава горадминистрации Барселоны) только по воле собственного собственного ИИ. ASIMO совершил большой прогресс если сравнивать с первой моделью, в особенности в плане общительности, интеллекта, человечности.
В случае если так отправится и дальше, то следующее интервью о проекте мы будем брать у самого ASIMO.
Бесценный кадр
ASIMO — это не коммерческий продукт. Робота нельзя купить ни за какие конкретно деньги, и он не поступит в продажу обозримой перспективе, не смотря на то, что уже сейчас нашлось бы много состоятельных людей, готовых предложить за японское чудо техники любую цену. «Мы попали в весьма сложную обстановку на представлении в одной из арабских государств, — говорит координатор шоу Жан-Люк де Краэ. — Какой-то местный шейх желал приобрести ASIMO и готовься выложить за него любую сумму, а отказать таким людям весьма непросто».
Для чего же компания Honda занимается постоянным совершенствованием человекоподобного робота? В первую очередь, ASIMO — это универсальная исследовательская платформа для самых различных разработок. решение и Искусственный интеллект логических задач, согласованное управление правильной механикой, ориентация в пространстве, надежное независимое питание — все это применяется не только в робототехнике, но и в автомобилестроении.
хороший пример передовых компьютерных разработок в машинах — совокупность курсовой стабилизации, радарный круиз-контроль, совокупности автоматической парковки, гибридные силовые установки. ASIMO — это далекий взор в будущее разработок, без которого современная автомобильная компания обречена на провал.
Помимо этого, ASIMO играется серьёзную образовательную роль. С момента публичного дебюта робота в 2003 году с ним успели познакомиться тысячи детей в различных государствах Европы. Робот побывал на множестве больших выставок, посетил ведущие музеи естественных наук. Дружелюбный, высокотехнологичный, немыслимый и одновременно с этим настоящий ASIMO способен заинтересовать детей и показать им, что наука — это вовсе не скучно.
Быть может, как раз робот Honda окажет помощь будущим ученым, конструкторам, исследователям и изобретателям выбрать собственный жизненный путь.
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№62, декабрь 2007).
<
h4>