Соревнования человекообразных роботов
- Первый этап Для человека первое задание труда не образовывает: сесть в машину, завести ее, надавить на газ, вращать руль, тормозить, переключать передачи при необходимости. Для робота же каждое перемещение — это тысячи строчков кода программы. За рулем — южнокорейский THOR-OP
Японский робот S-One делает задание 3 Любой из роботов имеет недостатки и свои достоинства, исходя из этого кроме того отстающая команда может наверстать потерянное за счет задания, под которое их робот «заточен» в громаднейшей мере.
- RoboSimian разматывает шланг в задании 7
Atlas одной из команд, разрабатывающих софт, сражается со стеной (задание 6)
DRC-Hubo перекрывает вентиль в задании 8
S-One поднимается по лестнице (задание 3)
Типовая модель «Типовой» робот Atlas, применяемый DARPA для тестирования ПО, был создан компанией Boston Dynamics и представлен публике в июле 2013 года.
- Он высок (1800 мм), весит около 150 кг и оснащен двумя совокупностями распознавания окружающего мира: лазерными датчиками и стереокамерами. Руки Atlas имеют 28 степеней свободы, а его тело владеет необычной для робота свойством к балансу: недавно Boston Dynamics выложили в сеть официальное видео, на котором робот стоял на одной, а после этого на другой ноге, делая наряду с этим разные действия руками
Задания DARPA Robotics Challenge 2013
Нет, кинематограф тут ни при чем. На протяжении боевых действий нет автомобили менее толковой и надежной, чем человекообразный робот. скорость и Невысокая устойчивость, хрупкость, ограничения по массе полезной нагрузки и машины — все это не разрешает претворить в действительность фильм Гильермо дель Торо. В частности, гусеницы действеннее ног, а процессор «и» органы зрения значительно несложнее и надёжнее разместить в защищенной части автомобили, а не в открытой сопернику голове.
Но нельзя забывать, что DARPA занимается не только армейскими разработками. Большая часть концептов, выходящих из лабораторий агентства, употребляется в мирной судьбе. Изучение человекообразных роботов направлено прежде всего на разработку автомобилей, талантливых трудиться в условиях, в которых человек пребывать не имеет возможности, и наряду с этим применять человеческие инструменты и созданную для человека среду. Представьте себе обстановку: происходит пожар либо, скажем, авария на ядерной станции.
Необходимо безотлагательно выручать людей, оставшихся под завалами либо закрытых в задымленных помещениях. Для этого необходимо не просто отбрасывать в сторону плиты и камни, но время от времени открывать двери, выключать устройства, подниматься по лестницам — в общем, делать множество задач, каковые простому роботу не под силу, если он не создан специально для этого.
Человекообразный робот обязан мочь забрать из коробки пожарный топор и прорубить дверь, в случае если это нужно, либо скоро сбежать по лестнице вниз, держа на руках ребенка. Все это — непростые технологические задачи, ведущие к прямому применению человекообразных роботов.
Выше, стремительнее, посильнее
При всех мощностях DARPA независимая разработка очень сильно ограничила бы спектр вероятных технических ответов, и агентство пошло по в далеком прошлом проверенному и доказавшему собственную состоятельность пути. Оно заявило конкурс-соревнование DARPA Robotics Challenge (DRC) — как мы знаем, что частные команды для приза в виде договора готовы сотворить чудеса. Кроме того те, чьи роботы занимают на аналогичных конкурсах последние места, в накладе не остаются.
В итоге в декабре 2013 года на «наскаровском» автодроме в Хоумстеде прошло двухдневное шоу-соревнование роботов, собравшее много зрителей и распознавшее преимущества и недочёты разных конструкций. По результатам восемь лучших команд взяли гранты по миллиону долларов для продолжения изучений. В июне были предварительные состязания, в которых участвовало более трех десятков команд — в хоумстедский финал вышло семнадцать.
Роботов, принимавших участие в DARPA Robotics Challenge, возможно поделить на две главные группы. Первая несколько (А/D) складывалась из команд, каковые и самостоятельно выстроили собственных роботов, и создали к ним софт. Вторая несколько (B/C) роботов не строила, а создавала софт для уже зарекомендовавшего себя робота Atlas, сконструированного компанией Boston Dynamics.
Соревнования победила единственная неамериканская команда — японцы из SCHAFT Inc. с роботом S-One собственной постройки. По большому счету в заветную восьмерку попали три команды из группы A и пять из группы B, другими словами трудившихся лишь с софтом. Примечательно, что обширно разрекламированный робот Valkyrie, созданный NASA (да, NASA приняло участие в конкурсе наравне с малыми командами!), с треском провалился и занял предпоследнее место.
Особенные свойства
Как уже говорилось, главная задача человекообразного робота — это мочь трудиться с интерфейсом и инструментами, предназначенными для человека. Исходя из этого все задания на соревнованиях имитировали простые, но обычные обстановки, с которыми спасателям-людям приходится сталкиваться на протяжении ликвидации той либо другой аварии. В частности, за одну из моделей забрали безрадосно известную «Фукусиму».
В первую очередь до места аварии необходимо добраться, и потому заданием номер один стало вождение автомобиля (правильнее, громадного квадроцикла Polaris Ranger XP 900) по маленькому треку-змейке с пятью изгибами. Причем за преодоление расстояния робот приобретал всего одно очко — второе присуждалось за то, что он самостоятельно выйдет из автомобиля и пройдет пешком еще пара метров.
Вторым заданием стало преодоление неровной поверхности — препятствий разного профиля, собранных из цементных блоков. Человек пробегает по таким за пара секунд. Похожим было и третье задание — лестница. Тут нужно подчернуть, что поблажек для роботов еще весьма и довольно много.
К примеру, команды имели возможность выбирать удобную для себя крутизну лестницы (60 либо 75°), количество и конфигурацию перил — а ведь в настоящих условиях для того чтобы выбора не будет.
Несколько заданий с четвертого по шестое посвящалась преодолению преград. Вначале роботы должны были разобрать завал перед дверью и войти. Дальше их ожидали еще пара дверей — раскрывающиеся вовнутрь и наружу; задача стояла в выборе и распознавании типа верных действий (толкнуть либо забрать за ручку и потянуть).
А в шестом задании организаторы поставили цементную стенке, в которой роботы должны были высверлить пара отверстий посредством простой ручной дрели и извлечь освободившийся треугольный сегмент.
И только затем возможно было приступать к спасению: в седьмом задании роботы перекрывали открытые вентили разных диаметров, а в восьмом — разматывали брандспойт и подсоединяли его к совокупности пожаротушения.
Но тут нужно подчернуть, что на словах все вышесказанное звучит достаточно звучно. На самом же деле кроме того победитель в каждом из зачетов справлялся с заданиями медлительно, не легко, часто посредством помощников, поправлявших элементы обстановки, неудачно задетые либо опрокинутые роботом. Судите сами: прохождение расстояния в несколько десятков метров на квадроциклах у шести команд группы A заняло более девяти (!) часов.
Это значит, что большинство изучений еще в первых рядах.
Анатомия робота
Японцы SCHAFT Inc. для собственного S-One применяли существующую базу — робота HRP-2. Робот оказался «средней человекоподобности»: он весьма приземистый (1480 мм) и широкоплечий (1309 мм), наряду с этим его масса в полной мере людская — 95 кг. В целом робот напоминает неуклюжего карлика — но такая конфигурация разрешила одержать победу над целым рядом более гуманоидных конструкций.
Но еще более уникальным образом к вопросу подошли эксперты из питтсбургского университета Карнеги-Меллон. За базу формы робота CHIMP они забрали не человека, а шимпанзе. Робот оказался практически такой же низкий, как и у японцев, — 1575 мм, но намного более тяжелый — 181 кг.
Коренное отличие лежит в конструкции ног: у CHIMP вместо простых ступней — маленькие обрезиненные гусеницы. Это разрешает ему передвигаться по пересеченной местности, не шагая, а подобно танку, но наряду с этим он способен подниматься по лестнице, застопорив траки и перемещая фактически ноги. Подобные гусеницы встроены в «локти», другими словами при необходимости «шимпанзе» может передвигаться и на четвереньках.
Однако в общем зачете питтсбургцы заняли только третье место.
Третий робот независимой постройки, попавший в финал (пятое место), — это RoboSimian, творение калифорнийской команды Jet Propulsion Labs. Больше всего, в случае если честно, он напоминает лягушку, не смотря на то, что создатели настаивают на сходстве с мартышкой. У RoboSimian четыре полностью симметричные конечности, каковые могут служить и руками, и ногами в зависимости от необходимости; у каждой 28 степеней свободы.
Кстати, в отличие от человека, у роботов намного больше «глаз» и датчиков — тот же CHIMP имеет угол обзора 360°.
Разглядывая самые успешные конструкции, возможно сделать вывод, что единого «рецепта» совершенного робота-спасателя не существует. Каждое из ответов имеет недостатки и свои преимущества. Причем кроются они не только в механической составляющей, но и в программном коде. Весьма интересно наблюдать, как SCHAFT преодолевает, к примеру, лестницу.
Перемещения у него достаточно стремительные — не медленнее человеческих. Но перед каждым перемещением, перед каждой ступенью он замирает на 30−60 секунд, нужных для расчета следующего действия. В следствии девятиступенчатая лестница занимает у робота более восьми мин.. Солидную часть времени современные роботы теряют именно на понимании и распознавании предметов, что с ними направляться делать.
Несложнее говоря, неприятность в голове. Исходя из этого и существует отдельный зачет команд, каковые пишут софт под стандартного робота Atlas, и в первой восьмерке эти команды заняли целых пять мест, обойдя тех, кто «распылялся» и на софт, и на «железо».
Изучения, финансируемые DARPA, необходимы и ответственны. Однако человечество находится на весьма ранней стадии роботостроения. Человекоподобные спасатели заменят собственных создателей в настоящем деле не сейчас, не на следующий день, а лет через десять-двадцать, если не больше.
Задача DARPA — создавать борьбу и подстегивать технологии, дабы не находились на месте. Неизвестно, кто из разработчиков в итоге соберет настоящего робоспасателя — может, к тому моменту ни одной из компаний-участников соревнования уже не будет на плаву, — но Robotics Challenge разрешает с уверенностью сообщить: непременно это произойдёт.
Статья «Восстание хороших роботов» размещена в издании «Популярная механика» (№138, апрель 2014).
<
h4>