Будет ли восстание роботов и развивается ли сфера робототехники в Беларуси? Ответы на эти и многие другие вопросы дал Григорий Прокопович, кандидат технических наук, доцент,
заведующий лабораторией робототехнических систем ОИПИ НАН Беларуси.

 

Почему люди боятся именно роботов?

Наша лаборатория занимается развитием различных технологий робототехники: от образовательной сферы до профессиональной. Наша команда отличается тем, что практически каждое исследование у нас заканчивается опытным образцом. Мы часто бываем на выставках, на которых от журналистов или просто обычных посетителей мы часто слышим один и тот же вопрос: «Будет ли восстание роботов?» или «Когда роботы завоюют мир?».

После этих многочисленных вопросов естественным стал следующий: «Почему люди так боятся именно роботов?». Не учитывая современные «эффективные» средства массового поражения (радиационного, химического или биологического происхождения), можно отметить, что пытаясь подняться над природой и обеспечить свои безграничные потребности, человечество в процессе своего развития само себе постоянно создаёт массу скрытых угроз.

Уже сегодня мы можем констатировать, что всеми нами любимые гаджеты до того нас самих разбаловали и в некоторых вещах сделали нас до того беспомощными, что большинство из нас не способно не только ориентироваться на местности, но и просто перемножить двухзначные числа! Если так много среди нас скрытых угроз, то почему общественное сознание больше всего боится быть порабощённым не гаджетами и надуманными условностями, а именно роботами? Ответ напрашивается сам по себе. Может быть потому, что мы больше боимся себе подобных?

 

Как появился робот?

Человечество с самых древних времён мечтало о создании неких механических человекоподобных существ, которые будут выполнять за нас нудную и тяжёлую работу. Ведь почти каждый человек хочет заниматься самопознанием, самообразованием и, наконец, самореализацией, а не выполнением надоевшей домашней рутины и добыванием средств к существованию.

До того момента, пока человечество в ХХ веке не научилось создавать для себя электромеханических рабов, оно делало рабами или слугами других людей. Термин «робот» впервые был введён чешским драматургом Карлом Чапеком в 1920 году в социальной пьесе «Россумские универсальные роботы». Поэтому, практически ни у кого не возникает затруднений в определении термина «робот»: это некое автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма и предназначенное для осуществления производственных и других операций, причём оно действует по некоторой программе и должно получать информацию из внешнего мира с помощью сенсорной системы.

Начиная со своего первого научно-фантастического рассказа о роботах «Робби», Айзек Азимов писал о так называемых интеллектуальных антропоморфных роботах, которые не редко были разумнее и человечнее самих хозяев. А в 1941 г. в своём рассказе «Лжец» он впервые предложил термин «robotics» или, как мы говорим, «робототехника».

Несмотря на это, до сих пор термин «робот» относился к области промышленности, и являлся синонимом слову "манипулятор", либо использовался в научной фантастике. Однако в последнее время он всё чаще встречается в повседневной жизни и упоминается на телевидении, в интернете и, что особенно важно, в рекламе.

 

Что значит термин "робот"?

С самого начала под термином "робот" понималось универсальное автоматическое устройство, предназначенное для осуществления механических действий, подобных тем, которые человек производит в процессе труда. Поэтому не удивительно, что первые роботы потребовались именно для нужд тяжелой промышленности. Они оказались незаменимы в машино- и приборостроении при выполнении рутинной и монотонной работы, при работе с тяжёлыми грузами и вредными материалами.

Роботы стали активно разрабатываться и использоваться с 60-х годов прошлого века, когда начало развиваться массовое производство товаров. Это и вызвало первый бум робототехники. Поэтому робототехника сразу впитала в себя лучшие достижения того времени в механике, электронике и информатике.

Робототехника сама породила новые направления развития этих наук. Сейчас робототехника тесно связана с такими областями как мехатроника, микроэлектроника, информатика, бионика, искусственный интеллект, распознавание образов, искусственные нейронные сети и др.

 

Робототехника сегодня

Сегодня робототехника – это интенсивно развивающееся научное направление, вызванное к жизни необходимостью освоения новых сфер и областей деятельности человека, а также потребностью широкой автоматизации современного производства, направленной на резкое повышение его эффективности. Поэтому, если изначально применение робототехники виделось только лишь в промышленности, медицине и социальной сфере, то сегодня робототехника не остаётся в долгу, и она сама даёт толчок для развития множества попутных направлений.

Помимо уже упомянутого применения роботов в промышленности, где они используются для автоматизации сборочного производства, выполнения транспортно-погрузочных и сварочно-покрасочных задач, роботы в последнее время более активно стали внедряться в непромышленные области деятельности, включая повседневный быт человека.

С конца 80-х годов (после аварии на Чернобыльской АЭС) начала развиваться экстремальная робототехника, когда пятнадцать роботов были специально разработаны и задействованы при ликвидации последствий аварии. Сегодня под экстремальными роботами подразумеваются мобильные автоматические электромеханические устройства, которые способны заменить человека во вредных и опасных условиях труда: при строительных и монтажных работах, в пожарной службе, сапёрном деле, освоении космического пространства и других планет.

 

Направления робототехники

Таким образом, несмотря на то, что современная робототехника зародилась сравнительно недавно, в процессе её эволюционного развития выделилось пять основных направлений:

1. Промышленная;
2. Экстремальная;
3. Сервисная;
4. Домашняя;
5. Персональная.

 

Для дальнейшего развития робототехники потребуется решить следующие проблемы:

1. Разработка высококачественных сенсорных систем;
2. Миниатюризация комплектующих;
3. Развитие модульности построения;
4. Увеличение энергонезависимости;
5. Разработка технологий коллективного поведения;
6. Искусственный интеллект.

 

Робототехника в Беларуси

Чтобы развивать перспективные направления современной робототехники, требуется активизировать усилия науки, образования и промышленности. Из следующего графика видно, что число организаций дошкольного и среднего образования в Республике Беларусь, которые стремятся преподавать робототехнику, неуклонно растёт.

Так, в интересах образования в школах и центрах технического творчества должны быть внедрены робототехнические конструкторы, которые позволят учащимся изучать механику, программирование, электронику и микропроцессорную технику на примере конструирования реальных технических объектов.

Дальнейшее углубление знаний и навыков в области робототехники учащиеся должны получать в средне специальных и высших учебных заведениях. Упор при этом должен быть сделан на те области робототехники, в которых до сих пор не существует общих методов и подходов, и, следовательно, открыты большие возможности для научно-исследовательской и опытно-конструкторской деятельности.

 

На какой базе проводить обучение?

Однако перед представителями образовательных организаций становится естественный вопрос, на какой базе проводить обучение.

Несмотря на то, что на рынке можно встретить достаточно большое количество разнообразных робототехнических конструкторов, к сожалению, пока не удаётся найти «идеальный»,на основе которого можно было бы с успехом обучать всем трём основам робототехники: механике, электронике и информатике.

В качестве решения указанной проблемы лабораторией робототехнических систем ОИПИ НАН Беларуси была разработана линейка обучающего и развивающего робототехнического набора RoboCake.

Проект базируется на идеологии открытого программно-аппаратного обеспечения, включает три компонента: масштабируемую аппаратную платформу, программное обеспечение и интернет-сообщество пользователей с различным уровнем начальной подготовки, а также различными целями и задачами.

Используемая аппаратная платформа представляет собой оригинальное сборно-разборное шасси, способное от поставленных задач модифицироваться в значительных примерах, и набор из нескольких специализированных одноплатных микроконтроллерных модулей с системой универсальных интерфейсов.

Базовый модуль системы управления, реализованной основные функции перемещения и управления ходовой платформой мобильного робота, выполнен в виде отдельной и функционально завершённой платы. Плата включает в себя микроконтроллер, порт сопряжения с другими модулями, разъём для подключения беспроводного сетевого модема и маломощный драйвер коллекторных электродвигателей. Перечисленные элементы базового модуля предоставляют пользователю минимально необходимый набор средств для управления ходовой платформой мобильного робота.

Программное обеспечение включает в себя библиотеки для микроконтроллерных модулей и ряд программ для персонального компьютера, необходимых для программирования и управления мобильным роботом.

Важную роль в процессе конструирования и отладки устройств на базе разрабатываемой платформы играет интернет, открывающий доступ к последним версиям программного обеспечения, схем и чертежей. В результате, в разработке могут принимать участие все заинтересованные пользователи Сети.

Благодаря универсальности и масштабируемости программно-аппаратных элементов предлагаемого конструктора, предполагается его развитие и совершенствование и после его приобретения конечным потребителем. Это будет реализовано с помощью последовательного выхода в продажу его новых механических и программных элементов, позволяющих реализовывать у робота дополнительные функции.

Путём концентрации большого числа заинтересованных сторон с различным уровнем подготовки и собственным набором поставленных целей (учёные, специалисты, преподаватели, студенты и школьники), но работающих над улучшением одного конкретного программно-аппаратного изделия, предполагается достижение положительного синергического эффекта. Таким образом, особое внимание в предлагаемом проекте уделяется самостоятельной практической работе конечных потребителей.

Знания, навыки и технические решения, полученные преподавателями и учащимися в процессе реализации предлагаемого проекта, предполагается использовать в промышленности для разработки и производства принципиально новых решений в робототехнике.

Хочется надеяться, что подобные универсальные конструкторы и всесторонний интерес к робототехнике позволят подготовить в Республике Беларусь достаточно большое количество высоко квалифицированных специалистов в робототехнике и смежных областях, которые позволят привлечь новые технологические и инвестиционные ресурсы, чтобы создать «железный» ПВТ!