Аналитика

Роботы, весна 2005

⇣ Содержание

Первые "бионические комплекты" поступят в продажу уже в этом году

Уже с самого начала этого года мы говорим о том, что наука от романтики переходит к серийному производству робототехнических приспособлений. И если ранее повсюду анонсировались опытные образцы, то теперь имеет место их розничная продажа. В частности, речь идет об экзоскелетах, которые позволяют улучшить механику человеческого тела.

Робототехническая HAL-система (аббревиатура от Hybrid Assistive Limb, переводя дословно, "гибридная вспомогательная конечность") Bionic Suite уже готова к массовому производству и должна поступить в продажу по цене примерно $19000. Разработка Bionic Suite велась в течение 10 лет.

Структурно ее можно описать следующим образом - на человека одевается экзоскелет с биоэлектрическими сенсорами, сенсорами гравитации, силовыми приводами, батареей питания и компьютером с возможностью беспроводной связи. И хотя все это весит достаточно много, человек не ощущает никакой нагрузки, поскольку она распределяется только в рамках экзоскелета. HAL-система может "увеличить" мышечную силу рук и ног, например, позволит поднимать тяжести выше 40 кг, при этом для человека такая нагрузка окажется незаметной.

Одними из самых важных элементов подобных конструкций являются биоэлектрические датчики, которые считывают импульсы, подаваемые от мозга к мышцам. Данные от этих сенсоров поступает в компьютер, где преобразуются в команды для силовых приводов экзоскелета.


HAL-система

На данный момент имеет смысл говорить о появлении серийных экзоскелетов The Raw Feed для ног. В самом ближайшем будущем можно ожидать появления более полноценного комплекта. HAL-экзоскелеты Bionic Suite в шутку называют костюмами супермена. И это похоже на действительность.

Несколько слов о развитии ситуации

Сама идея выпуска экзоскелетов не нова и уже не раз обсуждалась в рамках применения в военных и космических целях. Но если анализировать ситуацию более конкретно, то развитие данного направления может столкнуться с некоторыми трудностями - стоит ли создавать экзоскелеты, когда можно без труда сделать специализированные управляемые человеком машины? Например, для поднятия тяжестей может вполне подойти обыкновенный автопогрузчик, производство которого не требует серьезных затрат и применения сверхвысоких технологий.

Вместе с тем, активизируя внимание на экзоскелетах, мы подразумеваем возможность более точного выполнения операций, работу на неровных поверхностях, "умную" транспортировку грузов.

Что нас ожидает в ближайшем будущем? Современные модели будут, пожалуй, анализировать команды мозга для небольшой группы мышц, таких как, например, бицепсов, трицепсов, дельтавидных, бедра и голени - то есть рук и ног. О появлении экзоскелета с биоэлектрикой мышц спины и позвоночника пока речи не идет. Я не имею в виду вариант, когда позвоночник поворачивается на 20 градусов, а экзоскелет на 360 :). Дело в том, что сами экзоскелеты представляют из себя тяжелые конструкции, и человек вряд ли сможет их поворачивать самостоятельно.

Другой момент заключается в специфике биоэлектрических датчиков, считывающих информацию не напрямую с мозга, а с мышц. Именно эта идея и позволяет сейчас говорить о появлении первых экзоскелетов.

Передовые роботы от WASEDA

То, что японский университет Waseda University попал в историю антропоморфных роботов - неопровержимый факт. Нужно отметить, что само слово "Waseda" - уже брэнд. Глядя на современных Honda ASIMO, Fujitsu HOAP-2 или Sony SDR-4X невольно вспоминаешь фотографии начала 70-х, на которых был изображен громоздкий "железный" гуманоид WABOT-1 с кучей проводов.

Удивительно, что в самом начале транзисторной эры, когда производственные процессы были далеки от совершенства, профессор Иширо Като (Ichiro Kato) в рамках данного университета создал лабораторию, которая смогла выпускать функционирующие модели. При этом стоит отметить, что многие из выбранных тогда направлений оказались предопределяющими. Например, в середине 80-х в роботов была внедрена поддержка стандарта MIDI, благодаря чему роботы могли самостоятельно музицировать. Если смотреть на хронологию событий, то стандарт MIDI потом использовался не только как чисто музыкальный, но и как один из вариантов командной системы управления. В конце 90-х нередко можно было встретить модели, которые управлялись с помощью MIDI-сообщений.

Возвращаясь к Waseda University, скажем, что вы можете ознакомиться с историей японских роботов-гуманоидов, посетив сайт Humanoid Robotics Institute, где можно найти видеофайлы, буклеты, книги, посвященные данной теме.


робот-гуманоид

Американцы, например, пошли по совершенно иному пути, поставив перед собой задачу создания армии роботов. Их не столько интересовали человекоподобные механизмы, сколько вооруженные до зубов вездеходы. Если говорить о современных разработках, то японцы больше акцентируют внимание на привлекательных роботах-гидах, роботах-сиделках, роботах-актерах. В США "очеловечивание" роботов происходит другим образом - американцы называют именами пылесосы-шайбы Roomba, или устраивают гонки R2-D2 (персонаж "Звездных войн") самостоятельной сборки.

В данном материале мы расскажем о роботах-флейтистах (Anthropomorphic Flutist Robot) серии WF, говорящих роботах WT, разрабатываемых в рамках подразделения Waseda University - лаборатории Takanishi.

История


Anthropomorphic Flutist Robot

Разработка серии WF началась в 1990 году. За основу была взята идея механического повторения движений музыканта-флейтиста. Основное внимание было сфокусировано на создании механической эмуляции легких, горла, языка, губ, рук и пальцев. Первая модель WF-1 была не очень похожа на человека - на специальной подставке-раме была размещена система из цилиндров и трубок, эмулирующая легкие, горло и губы.

В 1992 году была продемонстрирована существенно доработанная модель WF-2, у которой появились руки и пальцы, правда еще в неявном их виде. Именно с этой модели проявились очертания реализации придуманной идеи - вся система в целом интегрирована с MIDI, и позволяет преобразовывать MIDI-сообщения в команды для всех эмулируемых механических элементов. Но задача была не из легких, поскольку изобретатели из лаборатории Takanishi хотели создать профессионального музыканта, играющего с учетом всех нюансов звукоизвлечения. Поэтому для серии WF- наступило долгое время испытаний и доработок.

В 1998 году появляется модель WF-3RIV, внешне похожая на кучу металлолома, а в 2002 она приобрела определенные очертания в виде WF-3RIX. Для усиления визуального эффекта разработчики сделали достаточно страшное пластиковое лицо (понятно, что не художники они) и сверху на WF-3RIX нахлобучили черный котелок. По внешнему виду WF-3RIX остался смешной этажеркой.


WF-3RIX

По существу, данная версия третьей модели могла использоваться как "живой" MIDI-инструмент. Все управление производилось с помощью двух компьютеров - первый (секвенсор) отвечал за аккомпанемент, генерацию темпа и тона, второй - за управление непосредственно роботом. Синхронизация между ними происходила по протоколу MTC (MIDI Time Clock). В качестве дополнительного элемента управления была разработана специальная педаль, с помощью которой можно запускать систему на воспроизведение и обозначать темп. Данное решение было специально создано для обеспечения совместного выступления WF-3RIX и человека-музыканта.

2003 и 2004 годы разработчики посвятили созданию новой модели WF-4. Одна из основных целей, которая преследовалась изобретателями - создание интерактивной модели "человек-робот". На живого музыканта надевались специальные датчики, считывающие информацию о движении рук, дыхании, педаль заменили на специальное чувствительное покрытие пола, а музыкальную информацию получали путем записи через микрофон. Внешне WF-4 также изменился - страшное пластиковое лицо было заменено на глупое металлическое, появились несуществующие ноги (муляж). Вместо подставки под инструмент были реализованы статические механические руки-держатели. Таким образом, набор металлолома превратился в гуманоидоподобное существо.

Среди других усовершенствований можно отметить новый вариант механизма губ, позволяющий более стабильно управлять воздушным потоком.

Следующая страница →
 
⇣ Содержание
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
⇣ Комментарии
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥