Робот, который изменил всё

Робототехника 26.01.2016

Робот, который изменил всё

ASIMO — самый совершенный в мире робот-гуманоид. Он был создан 11 лет назад как часть исследовательской программы Honda в области робототехники. Сегодня ASIMO представляет собой высшую ступень развития роботостроения. Это первый робот-гуманоид, который смог самостоятельно подняться по ступеням, как человек.

Человек — самое совершенное творение природы с точки зрения биомеханики. Ни одно другое живое существо не может совершать столь точных, сложных и разнообразных движений. Тело человека состоит из порядка 200 костей, 187-ми суставов, 636-ти мышц и множества сухожилий. Управляется оно самым мощным «компьютером» — мозгом, который получает данные с помощью миллионов (!) рецепторов, вестибулярного аппарата, не считая слуховой и зрительной информации. Применяя техническую терминологию, человек — совершенная система с обратной связью. Идея реализовать такую систему искусственно уже достойна уважения.

Согласно неофициальной версии, своё имя ASIMO получил в честь Айзека Азимова, знаменитого автора Трёх Законов Роботехники. В японском языке имя робота произносится как «Асимо» и созвучно со словосочетанием «А также ноги». В действительности ASIMO является сокращением от Advanced Step in Innovative MObility.

Мозг ASIMO расположен в его ранце, кроме того для управления используется внешний компьютер, с которым он поддерживает беспроводную связь. Энергией ASIMO обеспечивают никель-цинковые батареи, способные обеспечить ему пока лишь до 1 часа ходьбы.

Самая сложная задача, которая стояла перед создателями — научить робота ходить не только по ровному или наклонному полу, но и по лестницам. Для исследования движений человека при ходьбе специалисты компании взяли из работы Н. А. Бернштейна — основоположника современной биомеханики, а в основу строения робота лег скелет человека.

Во время движения мы постоянно контролируем равновесие и корректируем его изменением наклона туловища, положения ног и рук. Этот невероятно сложный процесс контролируется нашим мозгом в считанные доли секунды, мы даже не задумываемся об этом. Вспоминая курс физики: любое приложение силы к опоре вызывает ответную реакцию, то есть возникают силы обратного направления. Такие силы возникают и при ходьбе. Свод стопы и эластичный мышечный каркас человека гасят реакцию грунта, которая тем больше, чем выше скорость передвижения.

До определенного момента у роботов не было “органов”, которые могли бы выполнять эти функции достаточно быстро, поэтому сделав 2-3 шага все первые модели неизбежно падали. Для реализации автоматического контроля положения своего тела в режиме реального времени специалистам Honda пришлось создать немыслимо сложную систему с обратной связью. Понадобилось более 10-ти лет, чтобы робот научился ходить. И еще 15, чтобы мы увидели ASIMO таким, каким он стал сегодня.

ASIMO изменяет положение частей своего «тела» поворотом специальных суставов-шарниров, функции мышц выполняют сервомоторы с гармоническими скоростными редукторами. Все это помещено в корпус из легкого и прочного магниевого сплава. Возможность изменения положения той или иной части тела принято называть степенями свободы (далее СС). Давайте сравним возможности человека и ASIMO.

Как и человек, ASIMO может поворачивать голову влево и вправо, наклонять вниз, поднимать вверх и совершать вращательные движения — 3 СС. Наш плечевой сустав также имеет 3 СС — рука ходит вперед/назад, вверх/вниз, вращается. ASIMO все это умеет. Локтевой сустав и у нас, и у робота имеет всего 1 СС — может двигаться вперед/назад. Человек свободно вращает кистью: опускает ее вниз, поднимает вверх, поворачивает вправо и влево. Абсолютно так же действует сустав ASIMO. Что пока робот не может, дак это действовать пальцами как человек, даже не смотря на то, что способен совершать очень прочный захват. Зато ASIMO умеет как и человек вращать верхней частью туловища, наклоняя корпус в любую сторону. Более того, он может не только поднимать и опускать стопу, но и поворачивать ее вправо и влево, что мы умеем весьма условно.

Специалисты Honda создали две принципиальных модели ходьбы — по прямой и с поворотами. Стопы робота оснастили датчиками давления, которые способны воспринимать и замерять значения усилий по 6-ти осям. Данные передаются в «мозг» ASIMO, где моментально рассчитывается необходимый угол, направление наклона корпуса, изменения скорости движения и длина шага. Таким образом робот научился действовать «по-человечески»: если вы толкнете его, он выставит ногу в сторону возможного падения и постарается сохранить равновесие. Также разработчики научили робота прогнозировать каждое последующее движение. Теперь ASIMO самостоятельно оценивает препятствие, выбирая показатели датчиков. Он сравнивает их местоположение с базовой картой и принимает решение об изменении маршрута, рассчитывая необходимые действия сервомоторов. Все это означает, что робота-гимнаста мы не увидим еще многие десятилетия.

Благодаря технологии распознавания ASIMO не только непринужденно передвигается. Он способен отличить человека от неодушевленного препятствия. Робот узнает знакомых людей, если вы жестом покажете ему, куда он должен перейти, он вас поймет. Более того, он умеет реагировать на естественные движения человека. Протяните ему руку и он пожмет ее, помашите ему и он ответит тем же. А технология распознавания звуков и речи делает ASIMO неплохим собеседником. Позовите его по имени, он обернется и поздоровается с вами.

Зачем создали ASIMO, и почему он так похож на нас? Специалисты Honda уверяют, что робот в будущем будет неустанно помогать человеку, а его человекоподобная внешность придумана для того, чтобы мы уютнее чувствовали себя в его присутствии. Нам кажется, они немного лукавят. Может, дело в том, что человек так одинок во Вселенной? Может, мы все хотим, чтобы рядом был вот такой ASIMO, так похожий на нас… Верный друг и толковый помощник.

Робот, который изменил всё
P.S. Также было выпущено специальное приложение для iPhone и других смартфонов — Run with Asimo, чтобы дать возможность людям попробовать взаимодействовать с виртуальной версией робота в своем телефоне. Помимо ASIMO, в программе доступны и другие роботы, выпущенные Honda.
 

Технические характеристики:

  • Скорость бега по прямой: 6 км/ч;
  • Скорость бега по кругу радиусом 2.5 м: 5 км/ч;
  • Скорость спокойной ходьбы: 2.7 км/ч;
  • Скорость ходьбы с грузом до 1 кг: 1.6 км/ч;
  • Визуальная информация: видеокамера с высоким динамическим разрешением; лазерный датчик слежения за плоскостью и обнаружения препятствий на земле;
  • Звуковая информация: аудиосистема, микрофоны, динамик;
  • «Вестибулярный аппарат»: датчик ускорения, угловой датчик, шестиосевой датчик давления на стопах, гироскоп;
  • «Осязание» на верхних конечностях: 6-осевые датчики давления на запястьях:
  • Запас энергии: от 25 до 60 минут
  • Рост: 130 см;
  • Вес: 54 кг.

Стоимость: не продается

Добавить комментарий