Техно- плюс био-

Сегодня мы поговорим об интеграции техно- (мастерства человека) и био- (мастерства природы) немного с других позиций. Прошла Вторая Мировая война. Именно после её завершения начало активно развиваться направление по созданию роботов-гуманоидов. И дело даже не в том, что на тот период вырос уровень науки и техники. "Части человека" в виде протезов были широко востребованы медициной по всему миру. Естественно, нужно было что-то и изобретать, совершенствовать, приближаться к природе. Параллельно с этим, в основном, в Японии, стало развиваться отдельное направление шагающей робототехники, причём архитектура гуманоида рассматривалась только как один из многих вариантов.

Стоит отметить, что система передвижения человека является самой сложной в природе, хотя имеет несколько схожих вариантов у других биологических видов (например, птиц). Роботы-гуманоиды только недавно начали более-менее нормально ходить, а их разработчики и не скрывают, что даже сегодняшние технологии реализации движения нужно постоянно апгрейдить. Да и сам человек до конца не изучен.

Помнится, в одно время была очень популярна тема роботов-актёров, и даже многие шутили насчёт того, что Арнольда Шварценеггера в кино заменит реальный Терминатор. На самом деле, с технологическим уровнем, что имеется сейчас, а также учитывая, что предполагает современная наука на 20 лет вперёд, такой Терминатор, чтобы сравняться силой со Шварценеггером, должен быть во много раз больше знаменитого актёра.

Ответим на вопрос...

А зачем роботам ходить как людям? На самом деле, абсолютно незачем. Это просто прихоть учёных и инженеров. То есть множество людей на планете читало фантастику, смотрело тех же "Терминаторов", они и воспринимают роботов соответственно.

А в жизни нет таких областей применения, где бы обязательно требовался робот о двух ногах. Если говорить о шагающей робототехнике, то инженеры уже давно сошлись на использовании способов передвижения, свойственных другим биологическим видам (пауки и т.п.), а также синтезируют новые способы передвижения. В качестве примера для последнего утверждения можно вспомнить, как в начале этого года конструкторы из Virginia Tech продемонстрировали треногу STriDER (Self-excited Tripedal Dynamic Experimental Robot). Причём двигается она не как паук, а очень странным образом, выворачивая при каждом шаге одну из своих ног и пропуская её между двумя другими. Данный способ привлёк особое внимание своим явным преимуществом - он наименее энергозатратен, по сравнению со всеми известными.

Бесспорно, что основные принципы современной авиации базируются на биологических прототипах, известных нам из подводного мира, а вот колёсный способ передвижения наземного транспорта - синтезированный и не имеет природных аналогов. Но если бы вместо транспорта на колёсах изобретался транспорт на ногах, мы не достигли бы таких скоростей передвижения.

Переводя всё на роботов, можно отметить, что и у колёсных, и у гусеничных платформ существуют серьёзные проблемы с преодолением препятствий. В одно время стали опять обращать внимание на шагающую робототехнику, хотя большинство производителей нашло этот путь бесперспективным. Ведь им нужно было придумать максимально простые в использовании, дешёвые в производстве механизмы с какими-либо ноу-хау, позволяющими подниматься по той же лестнице.

Вариантов масса. Причём очень много моделей, базирующихся на гусеничных платформах, имеют не одну такую, а сразу несколько. Это можно увидеть и в новинке от iRobot этого года - Negotiator. В принципе, такой вариант уже считается классическим в робототехнике, но не всегда оптимальным. Достаточно интересно на сам вопрос посмотрела швейцарская компания Macroswiss, которая решила, что колёса лучше, особенно если они состоят из ребристых упругих элементов. Это ноу-хау фирмы мы когда-то рассматривали под названием "ластовидных" колёс.

Таким образом, далеко не всегда повторение биологии является самым оптимальным, это нужно понимать и принимать во внимание. Мало того, даже сама биология до конца не изучена.

Например, для освоения поверхности Марса была придумана специальная машина, которая передвигается на восьми ногах по принципу паука. Проблемы возникли для случаев, когда поверхность для перемещения находится, скажем, под большим наклоном. Но при этом все мы знаем, что пауки без проблем бегают по стенам. Что не так? Стали разбирать пауков:). По результатам некоторых современных исследований оказалось, что у тех имеется сразу несколько механизмов для увеличения параметра сцепления с поверхностью. И один из них подразумевает выделение на кончиках лапок клейкой жидкости. Итак, исследования провели, но что делать с робо-пауком? Какой выход нашли учёные-технари? Оказалось, очень весёлый. Их робот может выбрасывать якорь с верёвкой, а после заниматься альпинизмом.

И ещё один момент...

Помнится, некогда проводился опыт, при котором мозг крысы дистанционно управлял небольшим роботом. Полученные результаты широко не оглашались, но как факт в правилах первой гонки DARPA Grand Challenge стояло ограничение, что машины не должны управляться людьми либо (!) другими биологическими видами. Многие сейчас подумают, что мы начнём тему Робокопа (куча железа, управляемого биологическим мозгом). Но это не совсем так.

Речь пойдёт о другом. Как было обещано в начале этого года, к Рождеству должны появиться в массовой продаже интерфейсы управления мозгом EPOC компании Emotiv Systems за $299. Изначально всё почему-то рассчитывается для компьютерных игр, а, по заверениям разработчиков, такая беспроводная система будет контролировать осознанные мысли, экспрессию и неосознанные эмоции. Честно сказать, верится в их полную функциональность с очень большим трудом, да и затихло всё - как обычно бывает с подобными изобретениями. Дело в том, что практически не изучен сам принцип человеческого мышления, а уж об извлечении человеческих мыслей говорить не приходится.

Кстати, это прекрасно понимают конструкторы телероботехники, а также интерактивно управляемой робототехники, когда нервные импульсы в мышцах (то есть уже конкретные команды) считываются с помощью специальных датчиков.

И вообще, оценивая происходящее, можно отметить, что человек создаёт новый вид - и даже не себе подобный, хотя для полноценного взаимодействия вскоре нам понадобится коммутация с ним через USB, Bluetooth и так далее:).

Кристофер,
christopher@tut.by

Новинка iRobot Negotiator преодолевает лестницу

Toyota представила в этом году удивительную двухколёсную платформу Winglet для передвижения на ней людей. Она позволяет двигаться вперед, назад и делать поворот, просто смещая центр тяжести тела