Роботы, весна 2005

WF-4R

WF-4R (Waseda Flutist No.4 Refined) появился в конце 2004 года. Она является последней в серии WF, и требует более подробного описания:

Губы. Достаточно сложный по конструкции механизм, предполагает пять степеней свободы (3 для верхней губы и 2 для нижней). Помимо того, что он сложный, так он еще и достаточно точный, так как позволяет аккуратно управлять воздушным потоком.

Легкие. Выполнены в виде двух цилиндров с поршнями, общий объем которых составляет 0,812 кубических метров, что соответствует объему легких взрослого мужчины.

Горло (шея). Имеет четыре степени свободы, что позволяет наиболее близко сэмулировать поведение музыканта.

Механизм вибрато. Выполнен в виде отдельного блока, расположенного за шеей WF-4R.

Руки. В WF-4R были полностью переделаны руки. Если такие важные элементы как кисти и пальцы не претерпели существенных изменений, то плечевой сустав и предплечье подверглись основательной доработке. Например, плечевой сустав (4 степени свободы) и предплечье (3 степени свободы) оснащены серводвигателями, специальная конструкция предусматривает жесткое фиксирование положения кистей рук и, соответственно, инструмента. Эта система появилась неспроста, поскольку в более ранних моделях флейта и кисти рук держались на специальной раме. Теперь же реализованы полноценные руки. Думается, что в будущем данная модель может интегрироваться с другими разработками от Waseda, и, следовательно, сможет танцевать или интерактивно повторять движения человека.

Пальцы. Это основной структурный элемент, который дорабатывается год от года. Кисть WF-4R напоминает руку "Терминатора", оснащена специальными сервомоторами. На робо-пальцы одеты специальные пластиковые колпачки, имеющие внешнее сходство с человеческими пальцами. Каждый палец WF-4R может открывать и закрывать клапаны флейты с частотой до 8 раз в секунду.

Вот, в принципе, и все, что касается WF. На сайте лаборатории Takamishi вы сможете найти видеоматериалы, в которых WF-4R играет "Полет шмеля" Римского-Корсакова либо интерактивно повторяет движения человека.

По всей видимости, WF-4R -промежуточная модель. Но на ее базе сформируется целый пласт будущих роботов-музыкантов - пианистов, гитаристов, барабанщиков. С другой стороны, в рамках разработки WF-4R создаются уникальные элементы, механически повторяющие возможности нашего тела. Например, руки WF-4R пока не имеют аналогов. Анализируя события, можно отметить, что именно в Японии мы со временем и сможем получить первого "Терминатора" - "живая плоть на железном скелете".

Говорящий WT-4

Сейчас говорящими роботами нас не удивишь, поскольку даже компьютеры могут читать текст человеческим голосом, а программы типа Yamaha Vocaloid вообще позволяют ресинтезировать пение реальных людей. Но все это в программном виде…

Тем не менее, лаборатория Туканиши (Takanishi Laboratory) из японского университета Waseda University, широко известного миру своими робо-разработками, создала уникальную говорящую модель Waseda Talker No. 4 или сокращенно WT-4. Уникальность данного изобретения состоит в том, что в WT-4 попытались эмулировать голосовой и речевой тракты человека. Каким же образом? Они создали механическое повторение каждого из наших органов, участвующих в синтезе речи, с определенным количеством степеней свободы движения (общее количество для всех элементов достигает 19). WT-4 имеет "легкие", "голосовые связки", "язык" (7 степеней свободы), "губы" (5 степеней свободы), "зубы", "носовую полость", "мягкое небо". Сделаны эти элементы из специального термопластика.

Таким образом, ученые пытаются повторить особенности человеческого речевого аппарата и создать механический синтезатор речи. На данный момент имеет смысл передать некоторую хронологию событий, которые привели к современному WT-4. Первая модель Waseda Talker была разработана к 2000 году.

WT-1 (Waseda Talker No.1)

В Waseda Talker No.1 были реализованы ключевые элементы механической конструкции, повторяющей человеческие голосовой и речевой тракты. У WT-1 имелись "легкие", "голосовые связки", "язык" с 6-ю степенями свободы, губы с 4-мя степенями свободы, "зубы", "носовая полость" и "мягкое небо". Общее число степеней свободы всех элементов равнялось 15. Модель позволяла воспроизводить гласные звуки "а", "и", "у", "э", "о". На самом деле это достижение не было таким значимым. Эти же звуки впервые были синтезированы в рамках механических вокодеров, изобретенных еще в конце XVII века.

Резонаторы Кристиана Краценштейна (1779)

В 1779 году российский профессор Кристиан Краценштейн (в других источниках упоминается как Кристиан Готтлиб) создал акустическую модель, позволяющую создавать гласные звуки, используя различные геометрические формы резонаторов. И, кстати, изобретатели из Waseda University пошли по очень похожему пути…

WT-1R (Waseda Talker No.1 Refined)

В 2001 году Waseda University выпускает слегка переделанную первую модель под маркой WT-1R, которая может произносить новые звуки "с", "х", "м", "п" и слово "Waseda". В 1791 году Вольфганг фон Кампелен (Wolfgang von Kempelen) представил миру акустическо-механическую говорящую машину, которая воспроизводила определенные звуки и их комбинации. Шипящие и свистящие выдувались с помощью специального меха с ручным управлением. В середине XVIII века это изобретение было улучшено ученым Чарльзом Уитстоуном (Charles Wheatstone), и уже могло воспроизводить гласные и большинство согласных звуков.

WT-2 (Waseda Talker No.2)

В 2002 году выходит в свет вторая модель Waseda Talker, а именно WT-2. В предыдущих вариантах изобретатели ставили перед собой задачи простого воспроизведения звуков. Модель номер два не то, что уже может собирать из звуков слова, но говорит голосом, похожим на человеческий. Поскольку голосовой тракт получился достаточно "длинным" (175 мм), механически синтезированный голос Waseda был подобен тембру голоса взрослого мужчины. Это получилось благодаря оптимизации модели в целом - количество степеней свободы для "голосовых связок" увеличилось до 3, у "языка" уменьшилось с 6 до 5.

В 1846 году Джозеф Фабер (Joseph Faber) представил свой говорящий орган, в котором была реализована попытка синтеза не только речи, но и пения. В конце XVIII века знаменитый ученый Александр Белл (Alexander Graham Bell) создал собственную "говорящую" механическую модель, очень схожую с конструкцией Уитстоуна. С начала XIX века года стали распространятся электрические машины и ученые создали генераторы звуковых волн. Посему на данном этапе история механических вокодеров начинает расходиться с разработками Waseda.

WT-3 (Waseda Talker No.3)

В 2003 году WT-2 подверглась серьезной доработке и реализовалась в следующей модели - Waseda Talker No.2. В частности было увеличено количество степеней свободы движения для "языка" и "губ". Общее их число для всех элементов стало равняться 18. В WT-3 была значительно улучшена артикуляция.