Геминоид: робот, имитирующий человеческую внешность
- Сделано в Российской Федерации
Алиса Зеленоградова будет расти и развиваться с головы, получив потом движущиеся ноги и руки. Но уже сейчас у нее имеется аккаунт в Facebook и много друзей, по большей части пятнадцатилетних
Две руки Рука оператора с электродами для снятия миограммы и рука робота — один из прототипов, предназначенных Алисе и ее «сотрудникам».
- Руки у Алисы покажутся к Январю
Первый опыт создания робота-геминоида моделью для которого послужил один из сотрудников Neurobotics. Удалось достигнуть практически портретного сходства. Глазные яблоки робота уже имели встроенные камеры, но лицо оставалось фактически неподвижным — имелась лишь одна мимическая «мышца», оттягивавшая губу вниз
- В шкафах компании Neurobotics хранится память о первых опытах по созданию геминоидного лица. Исследователи экспериментировали с различными другими материалами и видами силикона. В частности, череп пробовали отливать из пенополиуретана.
- Было нужно осваивать навыки пастижерства — внедрения в силикон волосков, имитирующих ресницы и брови
«Женя, ты дышишь? Дышишь?» — взволнованным голосом задаёт вопросы Лариса — мастер, создающий лица роботам. Только что эта хорошая дама покрыла темно-синей тягучей смесью лицо модели: из виду провалились сквозь землю брови, глаза, шнобель, после этого губы. Дышать возможно лишь через ноздри, но тягучий силикон вот-вот зальет и их, и мастер пробует не допустить, дабы скоро застывающая масса прекратила доступ воздуха.
Модель, лишенная возможности сказать, показывает жестами: «Все нормально!» Работа длится, и скоро все лицо девушки покрывается синим месивом, а после этого пеленается полосами намоченного в воде гипсового бинта. У всех присутствующих рождается только одна ассоциация — ужастик про оживших мумий.
Нет, не в Японии
Это зрелище в жанре «хоррор» продолжается, к счастью, недолго. Слепок снят, а Женя нормально дышит, видит и радуется. Нет, она не опытная модель, она художественный директор, занимается интерактивными книгами, но уже в который раз проходит через физически и психологически тяжелую процедуру снятия силиконового слепка с лица.
Так как сейчас не отвертишься — Женя подарила собственный лицо роботу-геминоиду Алисе Зеленоградовой.
Да, мы в Зеленограде, советской «Силиконовой равнине». Тут, на территории одного из фирм старшего поколения, нашли пристанище пара маленьких компаний, каковые желали бы побороться с расхожим мнением о том, что в Российской Федерации создают лишь газ и нефть. Компания Neurobotics занимается сенсорами для медицинского оборудования, но уже в самом ее заглавии читаются более важные амбиции.
Сейчас в стенках данной компании несколько молодых инженеров, по большей части выпускников «Бауманки» и МИЭТа, делает робота с людской лицом.
«В то время, когда люди в первый раз видели отечественную Алису, — говорит начальник Neurobotics Владимир Конышев, — многие из них задавали вопросы: это вы в Японии приобрели? Роботы-геминоиды прочно ассоциируются у нас с зарубежной экзотикой, в первую очередь с японской. Мы же желаем доказать, что подобные вещи смогут делаться и в Российской Федерации и не стоить наряду с этим безумных денег.
Что еще особенно принципиально важно — над проектом трудятся парни, каковые взяли образование по профессии «робототехника» и по данной же профессии трудятся, что для отечественных сегодняшних реалий достаточно необычно».
Робот как второе «я»
Роботостроители из Зеленограда, конечно же, не ставят перед собой задачу за один раз догнать мировых грандов данной отрасли. Их цель — самостоятельно пройти путь от первого шага до последнего и на каждом получать определенного результата. Сейчас Алиса — это до тех пор пока манекен с роботизированной головой, стоящий на мобильной колесной площадке. Но и голова, поворачивающаяся на шее, уже воплотила в себе много труда.
Силиконовое лицо робота, скопированное с человеческого, владеет несложной, но занимательной мимикой. Робот двигает бровями, радуется, скептически поджимает губы. Достигается это за счет работы тяжей, имитирующих воздействие мускулов и связанных с управляемыми компьютером серводвигателями.
Причем, «строя» лицо Алисы, приходилось использовать силикон с различными особенностями. В тех частях, где перемещение не предусматривалось, употреблялся более твёрдый материал (он держит форму), на подвижных участках — более эластичный. «В отличие от авторов японских геминоидов, — говорит Владимир Конышев, — мы пошли на то, дабы разместить камеры конкретно в подвижных глазных яблоках, смонтированных в «черепа» из жёсткого пластика.
Сами глазные яблоки с полостями для камер являются достаточно сложную подробность — ее мы изготовили на 3D-принтере, печатающем по фотополимерной разработке. Это устройство сильно помогает нам при создании уникальных элементов конструкции».
На очереди — руки: оснастить Алису первой парой конечностей роботостроители собираются до Января этого года. Руки кроме этого возьмут силиконовую «кожу» и будут выполнены в реалистичном стиле, но на данный момент до тех пор пока отрабатывается их система и конструкция управления. Тут стоит сходу уточнить, что роботы-геминоиды значительно чаще не имеют высокой степени автономности, а управляются телеметрически.
Иными словами, они наблюдают на мир глазами находящегося где-то на расстоянии оператора, слышат звук его ушами, совершают перемещения по его указанию и говорят с его «подсказки». И не смотря на то, что для Алисы предусмотрен независимый режим на базе ИИ, громадное внимание на данный момент уделяется способам телеметрического управления. Разрабатываемые руки будут двигаться и трудиться пальцами под действием пневмомышц — так называемых мышц Маккиббена.
Эти раздувающиеся и так уменьшающиеся резиновые трубочки в прочном эластичном кожухе считаются достаточно реалистичной имитацией биомышц. Действительно, для работы им требуется пневмораспределитель и компрессор, и этим устройствам также нужно будет найти место в конструкции. А вот руководить пневмомышцами возможно будет посредством на данный момент соответствующих мышц оператора.
Достаточно только прилепить электроды к операторской руке, и возможно ни о чем не думать — робот повторит действия человека.
Благодаря встроенным в «глаза» камерам Алиса способна в независимом режиме отслеживать людей и передвижения предметов, поворачивать за ними взор и голову. Но роботом возможно руководить и посредством очков виртуальной реальности, интегрированных с авиационным датчиком вертикали и курса. Оператор видит в очках то, что находится в объективе камер робота, поворачивает голову в сторону человека либо предмета, и Алиса также «обращает собственный взгляд» на тот же объект.
Более того, на данный момент разрабатывается совокупность телеметрического управления геминоидом посредством программы отслеживания перемещения зрачков. В то время, когда эта совокупность будет реализована, глаза Алисы станут в полном смысле продолжением глаз оператора.
польза и Красота
Но какие конкретно применения отыщет себе эта прекрасная движущаяся кукла? Само собой разумеется, Алиса — это не в последнюю очередь имиджевый проект. Но в ходе работы над ним создаются и совершенствуются разработке, каковые в скором времени понадобятся в различных областях: от изготовления протезов до криминалистики. К тому же у начальника проекта имеется пара в полной мере практических идей.
К примеру, говорящий робот с людской наружностью, мимикой, перемещениями — совершенный шоу-стоппер и осведомитель на конференциях и выставках. Хайтек-манекеном интересуются представители фэшн-индустрии. Возможно поразмыслить и о детях. «Часто приходится слышать ужасные истории: школьника гонят на урок физкультуры, а у него недиагностированные неприятности с сердцем.
Это весьма страшно, — говорит Владимир Конышев. — В Зеленограде имеется пара «продвинутых» школ, каковые не прочь сделать отечественного робота школьной медсестрой. Детям психологически легче общаться с забавным роботом, чем с настоящей медициной. Ребенок подойдет к Алисе либо ее «сестре», поздоровается с ней за руку, а в ее ладони установлен особый сенсор для экспресс-диагностики сердца.
И в случае если имеется неприятности, робот поднимет тревогу».
Лицо в качестве подарка роботу
- 1
2
3
4
5
6
7
8
Разработка создания человекоподобного лица, которое может имитировать людскую мимику, не столько сложна, сколько хлопотна и требует от мастера твердости руки, а от модели — нечеловеческой выдержки.
В первую очередь мастер покрывает лицо модели слоем вазелина, в особенности густым на бровях и ресницах. В противном случае при снятии отлитой матрицы может произойти нежелательная и больной эпиляция. Потом мастер смешивает два состава (светло синий и розовый) двухкомпонентного силикона.
Получается темно-светло синий масса, которая начинает скоро застывать. Сейчас мастеру необходимо как возможно скорее нанести на лицо модели (в противном случае и на всю голову) пара слоев силикона. Потому, что данный материал не хорошо держит форму, приходится прибегать к внешнему армированию посредством бинтов, пропитанных быстрозастывающим гипсом.
силиконовый слепок — и Небольшая пауза возможно снимать. Следующая операция — в матрицу заливается состав полиуретана. До тех пор пока он еще жидкий, мастер покачивает матрицу, давая силикону равномерно растечься по ней, подобно тесту по блинной сковородке.
Затвердевший полиуретан образует маску лица, с которой нужно будет поработать: к примеру, «открыть» закрытые глаза. После этого с доработанной маски снимается новый слепок, и именно он станет матрицей для отлива силиконового лица геминоида.
Цифры на фото показывают последовательность операций при создании лица робота.
С человеком в унисон
Работа над будущими руками Алисы идет полным ходом. Перебираются варианты конструкций, отрабатываются методики управления. Шевелить руками Алиса будет в телеметрическом режиме, причем она сможет выполнять полностью естественные для человека перемещения. Дело в том, что пневматические мускулы робота получат по команде компьютера, что, со своей стороны, возьмёт сигналы конкретно от мышц оператора.
К предплечью подсоединяются электроды — они снимают электросигнал соответствующих мышц. Оператор загибает либо сжимает пальцы, и кисть робота мгновенно повторяет эти перемещения. Оператор может пребывать на большом растоянии от самого робота — хватает связи по интернету.
Чужое как собственный
Работа над геминоидом — это в некоем смысле процесс двойного назначения. Подобно тому как оператор руководит роботизированной рукой, протезом может руководить калека, не имеющий кисти. В Neurobotics нам поведали, как сравнительно не так давно компанию посетил известный человек — Сергей Бурлаков, рекордсмен мира по марафону среди калек.
Перед тем как стать известным спортсменом, он утратил, пребывав в армии, кисти рук и обе голени. Но кроме того 20 лет спустя по окончании травмы мускулы его рук «не забывают», как руководить кистью, которой уже нет. Подключив электроды к сохранившейся части предплечья, Сергей шевелил пальцами и делал хватательные перемещения рукой робота.
Глаза выдают
Тему управления роботом посредством отслеживания перемещения глаз ведет инженер-исследователь Дмитрий Ковердяев, не смотря на то, что интересы его значительно шире, чем фактически робототехника. Аппаратное и ПО, разрешающее создавать трекинг, дает ключ к ответу на многие вопросы о психофизическом состоянии человека.
Установлено, к примеру, что человек, говорящий неправду, сосредоточивается на придумывании фальшивой версии, и количество саккад (стремительных согласованных перемещений глаз), фиксаций и морганий сейчас значительно уменьшается. Так, на базе трекинга глаз разрабатывается детектор лжи.
В компании с роботами
В Neurobotics существует собственного рода «дорожная карта» проекта. На начальной стадии роботу обеспечивается 2D-мобильность: Алиса перемещается на колесной мобильной платформе по ровным поверхностям, к примеру по полу выставочного павильона. Причем ее катание уже заключает в себе кое-какие примечательные моменты.
К примеру, особый софт не разрешит Алисе врезаться в препятствие, и к любому объекту она подъезжает с замедлением.
В 2013 году планируется начало работ по оснащению Алисы ногами. Как говорит Владимир Конышев, это будет сверхсложный этап, поскольку создание робота с реалистичной походкой потребует не только денег, но и опыта строительства аналогичных конструкций.
Всемирный фаворит в создании автомобилей с локомоторикой, максимально приближенной к живым существам, — американская компания Boston Dynamics — прошла громадный путь, начав с четвероногих шагающих роботов и только после этого создав двуногого Petman. По-видимому, тем же методом двинутся и зеленоградские роботостроители, не смотря на то, что, будем сохранять надежду, Алиса минует четвероногую стадию. Разумеется, что для придания шагающему роботу курсовой устойчивости нужно будет отказаться от пневматических мышц в пользу гидравлических.
Мы задали вопрос Владимира Конышева, не опасается ли он результата «ужасной равнины», что, как мы знаем, содержится в неприязненной реакции на чрезмерную антропоморфность геминоида, напоминающего «живого мертвеца». Было бы необычно услышать в ответ подтверждение этих опасений. Наоборот, считает Владимир, роботы смогут в один раз стать такими идеальными партнерами и собеседниками, что человек начнет сторониться общества себе аналогичных.
Особенно, в случае если робот будет иметь внешний вид какой-нибудь звезды кино либо поп-музыки. Хм какое количество же запросит звезда за то, дабы ее обмазали силиконом?
Статья «Робот с людской лицом» размещена в издании «Популярная механика» (№120, октябрь 2012).
<
h4>