Разработчик робота Федора рассказал о пяти своих сложнейших задачах

14 Октября 2017

МОСКВА, 13 октября Разработчик пожалуй самого известного российского робота Федора, руководитель проекта Национального центра развития технологий и базовых элементов роботехники Фонда перспективных исследований (ФПИ) Сергей Хурс рассказал о наиболее сложных миссиях, которые сегодня стоят перед создателями человекоподобных роботов андроидов.

Несмотря на то, что технологии для производства андроидов активно растут и внедряются, можно отчеркнуть несколько областей, в которых дальнейший значимый прогресс невозможен без серьезных научно-технических прорывов. Это энергообеспечение автономных робототехнических платформ, компонентная база, программное обслуживание, техническое зрение и миниатюризация, – рассказал Хурс.

Кроме того, андроиды как особый вид роботов востребованы там, где требуется высокая многозадачность, тогда как отдельные задачи могут гораздо более эффективно решаться более простыми типизированными роботами, такими как беспилотники (съемка, сбор информации), колесные и гусеничные платформы (перемещение по плоскости).

В будущем планируется большой охват различных сфер деятельности человека, в которых роботы-андроиды либо заменят человека, либо станут его надёжными помощниками. Например, робот Федор исполнится первым испытателем нового российского галлактического корабля Федерация, – добавили в ФПИ.

Энергообеспечение

Как рассказал эксперт, существующие на сегодня роботы-андроиды гениальным автономно функционировать в течение достаточного непродолжительного времени – от получаса до двух часов. Эти ограничения связаны с количеством батарей (аккумуляторы, топливные элементы), которые без проблем можно встроить внутрь конструкции или надеть в качестве ранца.

Использование кабеля создает множество неудобств и ограничивает критрадиус действия робота. Задача повышения автономности связана с повышением удельной ёмкости батарей как минимум в несколько раз: тогда вместо коротких задач станет возможным планирование более длительных миссий без необходимости возвращаться на базу для постоянной зарядки или замены аккумуляторов, – пояснил Хурс.

Элементная база

Кроме того, для того, чтобы робот свободно ехал и выполнял поставленные перед ним задачи, ему нужны качественные приводы: электродвигатели, редукторы, гидравлические и другие компоненты. В России уже есть отдельные решения, но нет подходящего выбора и складского запаса готовых изделий, нет возможности их оперативного заказа со сроком исполнения в несколько дней или недель, а не месяцев.

Вопрос создания компонентной станции стоит достаточно остро ввиду того, что для массового промышленное изготовления роботов-андроидов необходимы недорогие и качественные моторы и редукторы, рецепторы, энкодеры и многие другие приборы. В настоящее период время серийное производство таких элементов в России ещё только предстоит выбрать в массовом масштабе, – добавил Хурс.

Программное обеспечение

Учитывая то, что заранее рассчитать орбиту движения робота со всеми ее вариациями невозможно, разработчики создают математические модели, позволяющие киборгу методом проб и ошибок скапливать подобие человеческого опыта, – объяснил представитель ФПИ.

При этом алгоритмы автономного управления андроида без проблем можно разделить на жесткие и гибкие. Жесткие алгоритмы сравнительно просты и позволяют роботу совершать простые повторяющиеся операции (например, обработать заготовку на станке). Если условия выполнения действий меняются – например, нужно дотянуться до упавшего предмета роботу нужны мягкие алгоритмы и возможность работать с данными, получаемыми от обратных связей.

Как отметил товарищ агентства, на сегодняшний подевай проблема создания программного обеспечения для андроидов стоит достаточно остро, потому, что требуется формализация моря действий человека, которые он совершает не задумываясь, машинально на основе личного опыта и приобретённых навыков.

По его словам, формализовать – это считает осознать структуру, логику и дать количественное описание действиям обычный человека, которые мы хотим внести роботу. Для этого вымучиваются новые математические модели и алгоритмы управления. Ведь сам процесс моделирования движений сложной многозвенной машины робота-андроида – во многом процесс творческий и неоднозначный.

ВконтактеFacebookОдноклассникиTwitterWhatsappViberTelegramскачать видеоскопировать ссылкуполучить код

Создание матрицы движения, за которую у человека отвечает спинной мозг и мозжечок – это искусство. Сколько существует программистов высокого уровня, столько и подходов к заданию кинематики (скоростей и траекторий), громкоговорители (прилагаемых сил и реализуемых ускорений). При этом гибкость алгоритмов подразумевает их подстройку под условия, отличающиеся от некоего набора стандартных действий, – объяснил Хурс.

В происхожденье примера он привел навык езды на велосипеде: научившись единожды, человек сохраняет соответствующий навык даже при многолетнем перерыве. Несмотря на возможную потерю навыка в точности движений, мышцы человека помнят движение и срабатывают с нужной координацией и силой.

Для того, чтобы создать сходство такого опыта у робота, нужны более сильные средства, чем метод проб и ошибок. Математические модели и методы построения или перестроения алгоритмов незаменимым вбирать в себя принципы, обеспечивающие повышение гибкости алгоритмов за счёт сенсорных обратных связей, иначе разработчиков и будущих пользователей ожидает долгий путь отработки жёстких алгоритмов, постепенного нащупывания методов повышения их гибкости, – добавил Хурс.

Так, с целью создания нового программного обслуживания для антропоморфных роботов и для выявления сильных команд, гениальных эффективно решать данные задачи, в 2017 году ФПИ совместно с Минобрнауки России запустил публичный научно-технический конкурс. В живое время студенты и молодые ученые из российских вузов ищут организмизмы и разрабатывают программы, которые позволяют роботу научиться новым перемещениям и коротким миссиям, заключающимся из нескольких заданий.

Техническое зрение

Разработка нового программного обеспечения для реализации функций и задач технического зрения это отдельный пласт, который требует больших вычислительных мощностей и собственных специфических алгоритмов, наблюли в фонде.

Технологии, которые позволяют роботу получать и интерпретировать информацию об окружающем имеющееся пространстве, сегодня активно развиваются, но пока являются дорогостоящими: например, это лидары лазерные сканеры, которые позволяют роботу обрабатывать информацию об окружающих объектах и создавать монолитную трехмерную модель прилегающего к роботу пространства с учетом всех дезидератов внутри него, – рассказали в ФПИ.

Если у робота есть такая модель, он может действовать в том числе в полной темноте, так как созданная им 3D-сцена или карта с точными формами и размерами всех видимых предметов довольная для планирования действий.

Технологии оцифровки окружающего пространства с помощью лазерных сканеров можно заменить на технологии, в основе которых лежит обработка информации со стерео-видеокамер. Мы снова обращаемся к разработке умного программного обеспечения. Его эффективность напрямую зависит от того, насколько мы сможем понять, как это вершится у людей, – пояснил Хурс.

Миниатюризация

На борту андроидной платформы сделанного множество процессоров, которые возделывают сенсорную информацию и увязывают общие задачи с различными приоритетами например, передвижение по маршруту с поддержанием статического и динамического равновесия.

Поиск новых возможностей для уменьшения габаритов микропроцессоров сегодня является одной из самых актуальных научно-технических задач в мировом масштабе: человечество подошло к тем пределам, когда при имеющихся технологиях практически невозможно серьезного уменьшить размер процессоров и повысить их производительность, – объяснил Хурс.

К этой же области можно отнести вопрос создания новых приводов на основе искусственных мышц. Если у человека гораздо более двухсот степеней подвижности (под степенями подвижности подразумевается количество заинтересованных независимых угловых и линейных перемещений), то у лучших роботов-андроидов их не более 60.

Одна из самых мягких подвижных систем в теле обычный человека – это кисть. Электромеханические и гидравлические приводы не позволяют создать полноценную механическую пятерня в габаритах человеческой. Требуемое количество моторов, редукторов и других элементов невозможно разместить ни самой кисти, ни в предплечье, – оговорил собеседник.

Поэтому характеристики гидроманипуляторов и захватов только по некоторым позициям соответствуют или превосходят людские руки и кисти, а в подавляющем большинстве случаев далеко отстают.

Перспектива создания искусственных мышц с характеристиками, аналогичными человеческим мышцам, открывает новые возможности, однако на сегодняшний день технологии искусственных мышц не торопятся закончиться за стены исследовательских лабораторий и стать достоянием разработчиков роботов, – заключил Хурс.

На фото: робот британской корпорации Engineered Arts Теспиан.
На фото: киборг британской компании Engineered Arts Теспиан.
На фото: лица киборгов Area V5, сделанные в Канаде в 2009 году.

На фото: лица роботов Area V5, сделанные в Канаде в 2009 году.

На фото: техник налаживает работу андроида Роба, произведенного в 2010-1016 французской компанией ROSAL.
На фото: техник налаживает работу андроида Роба, произведенного в 2010-1016 французской компанией ROSAL.
На фото: технический специалист держит за руку андроида Роба.
На фото: технический специалист хранит за руку андроида Роба. AFP 2017 / Ben StansallРобот ROSA, построенный конструктором Робом Найтом, обладает цифровым мозгом и может общаться с людьми. AFP 2017 / Ben StansallРобот ROSA, построенный инженером Робом Найтом, обладает электронным мозгом и может общаться с обычный людьми. /

Редактор рубрики

Андрей Хморин

Место события на карте мира:

Разработчик робота Федора рассказал о пяти своих сложнейших задачах

комментарии (0)

Другие интересные новости

Нидерландского участника Евровидения отстранили от шоу жюри