Архив журнала

Роботы в Гиперкубе

— Как проехать к Гиперкубу? — этот сакраментальный вопрос ранним воскресным утром часто задавали организаторам конференции в «Сколково» те, кто на собственном автотранспорте добирался до места встречи.

Гиперкуб — авангардное, в стиле Ле Корбюзье строение — пока не отображается в навигационных картах. Его возвели совсем недавно. Изрядно поколесив по проселкам вокруг Немчиновки, наконец, находим его в заснеженном чистом поле. Парковка вокруг «кубика» с двух сторон плотно забита легковушками. А вместительные автобусы-пульманы подвозят все новые группы участников.

 

— Мы даже не предполагали, что конференция вызовет такой ажиотаж среди специалистов, — удивляется менеджер по PR и работе со СМИ департамента по внешним коммуникациям и рекламе «Сколково» Роман Щербаков. — Судите сами: вместо предполагаемых полутора сотен участников приехало в 2–3 раза больше. И это в выходной день.

Здесь все — от хай-тековского гардероба с чип-номерками и заканчивая экспозицией роботов из Политехнического музея на первом этаже, демонстрации андроидов и аватаров на втором — настраивало на творческую волну. Что еще привлекло гостей?

 

От стопохода до «киберчерепахи»

 

Было забавно наблюдать за тем, как Стивен Дубовски — непререкаемый мировой авторитет в робототехнике, доктор наук из Колумбийского университета, директор лаборатории космической и специальной робототехники Массачусетского технологического института — внимательно рассматривал в холле Гиперкуба на первом этаже «стопоходную машину» Чебышева.

Кстати, этот первый в мире шагающий механизм — изобретение великого русского математика Пафнутия Львовича Чебышева — получил всеобщее одобрение еще на Всемирной выставке в Париже в 1878 году. Сейчас раритет хранится в Политехническом музее столицы. В «Сколково» его привезли неслучайно: пусть все знают, «откуда есть пошла» мировая робототехника.

Гари Брэдски — основателю компании Industrial Perception и библиотеки алгоритмов компьютерного зрения OpenCV — здесь же объясняли суть кибернетической модели «Черепаха». Этот мобильный адаптивный автомат был создан в середине 1950-х годов советскими учеными Васильевым и Петровским из академического Института автоматики и телемеханики. Он обладает свойством «памяти», техническими зрением и слухом, к тому же умеет обходить препятствия. Семь лет назад в аппарат вдохнули вторую жизнь — его восстановили и отреставрировали. Теперь он полностью работоспособен, в чем и смог убедиться заморский специалист.

Впечатлял и Экзоскелетон. У внушительной конструкции, состоящей из корсета, внешнего скелета ходовой части на стержнях и шарнирных соединениях, блока управления, а также пневмопривода с электромагнитными пневмораспределителями, гости с удовольствием фотографировались на планшетники и айфоны. Согласитесь, уникальная футуристическая заставка для рабочего стола ПК.

На первом этаже Гиперкуба демонстрировали робота-экскурсовода «Сепульку». Он был создан полвека назад конструктором Михаилом Александровым на опытно-экспериментальной фабрике «Знание». Текст речи «гида» записан на магнитофон, а управляется он дистанционно по инфракрасному каналу.

Среди раритетов и достижений прошлых лет почему-то не нашлось места для «любимого лунного трактора» — лунохода. Почему? Ведь он тоже есть в экспозиции Политехнического музея и его следовало показать гостям. Ответа на этот вопрос я так и не услышал…

Однако обратимся в день сегодняшний. Стивен Дубовски, Гари Брэдски, преподаватель Университета Генуи, один из авторов гуманоидного робота iCub Джорджио Мета, Яннис Демирис из Имперского колледжа Лондона — эти профессионалы хорошо известны в области робототехники. Поэтому сколковские организаторы умело использовали их авторитет для привлечения внимания российских разработчиков. Не знаю, насколько велика сумма гонораров приглашенных на сколковский форум знаменитостей, но эффект от их научных выступлений наверняка больше, чем от заезжих музыкантов и фокусников, которым платят баснословные деньги за сотрясение воздуха. Уж лучше платить ученым с мировым именем.

И еще одно наблюдение. Дубовски, Брэдски, на мой взгляд, с некоторым скепсисом отнеслись к российской экспозиции, представленной на втором этаже Гиперкуба. А зря. Здесь на площадках были собраны современные продукты технической мысли. Причем не только из столичных вузов — МГУ, МАИ, Бауманки, МФТИ. Были представлены разработки из Санкт-Петербурга, Ярославля, Рязани, Томска, Ульяновска, Казани, Ижевска, Белгорода… Словом, география самая широкая.

Что привезли? Вот лишь некоторые любопытные экспонаты.

 

Сила мысли

 

Эту игрушечную машинку приводит в движение не беспроводное радиоуправление, а импульсы человеческого мозга. Российский специалист по нейрофизиологии профессор МГУ Александр Каплан создал технологию, которая позволяет управлять приборами исключительно силой мысли.

Профессор Каплан является одним из ведущих российских исследователей в области нейрофизиологии. Он ищет способы, позволяющие максимально включить возможности человеческого мозга.

 

— В ходе исследований выяснилось, что излучаемые головным мозгом электрические импульсы анализируются при помощи компьютера, который затем подает подходящие сигналы в виде световых колебаний. Такие мигания успокаивают мозг, позволяя ему работать с максимальной отдачей, — говорит Александр Яковлевич. — Мы используем медицинскую технологию, которая помогает людям с ограниченными физическими возможностями взаимодействовать с окружающим миром. К сожалению, правительство прекратило финансирование этих исследований.

Родилась идея: а почему бы не продать результаты работы создателям компьютерных игр?

Предложением профессора Каплана поспешил воспользоваться крупнейший российский разработчик игровых программ. Частная компания предложила в 10–20 раз больше того, что ученые МГУ могли бы получить от государства на продолжение исследований. И дело пошло.

 

— На следующем этапе мы хотим связать ощущения человека с самой игрой, — говорит профессор. — Например, придадим игровой программе способность отражать чувство радости, которое испытывает игрок, или другие его эмоции. Это позволит человеку действительно погрузиться в игру и «жить» в том мире в качестве главного персонажа.

Вот пример того, как современные научные технологии проникают на рынок компьютерных игр. Кто знает, может, они, эти технологии, затем опять вернутся в серьезную науку?

 

Колобок из Удмуртии

 

Забавно было наблюдать, как взрослые дядечки из Удмуртского государственного университета катали шар, вернее, робот-шар, он же сферический ровер.

 

— Попытки создать такого робота в мире делаются давно. Нечто подобное, но с меньшим набором функций, сделал профессор Аарне Халме из Хельсинского технологического университета. Держат в секрете свои наработки ученые из Швеции, Америки, Японии, — комментирует профессор механико-математического факультета МГУ Дмитрий Трещев.

 

— Почему именно такая форма? По сравнению со стандартными средствами передвижения (колесными) у него масса преимуществ, — поддерживает коллегу Александр Килин, ведущий научный сотрудник Лаборатории нелинейного анализа и конструирования новых средств передвижения. — За счет своей сферической поверхности он очень маневренный: способен начинать движение в любом направлении — такая возможность передвижения называется омнимобильностью. Сферический ровер может преодолевать различные препятствия, не только объезжая их, но и в перспективе перепрыгивая.

Помните, про Колобка: «Я от бабушки ушел, я от дедушки ушел». Ровер можно использовать как марсоход. Известно, что поверхность Марса сложная, и не каждый робот может по ней передвигаться. К тому же одна из основных конструктивных особенностей робота — защищенность его рабочих элементов корпусом — крайне необходима при освоении космических пространств.

С точки зрения «земного» применения в России мест со сложным ландшафтом предостаточно, и роботу-шару, безусловно, найдется достойное применение. Он может быть оснащен различной видеоаппаратурой, детекторами движения и тепловыми датчиками, способен «охранять» объекты, в том числе военные, и вести разведывательные действия (для этих целей подойдут миниатюрные роботы).

 

— Создавать новые модели так увлекательно, — замечает Александр Килин. — Мы привлекаем молодежь из вузов и предприятий Ижевска. Это важно и для развития технологического сотрудничества между университетами.

 

— Конструирование новых средств передвижения всегда сопровождается разработкой оригинальных технических решений, — говорит профессор кафедры теоретической механики и мехатроники МГУ Владимир Павловский. — Надеюсь, теперь и наша страна откроет двери в элитный клуб стран, владеющих передовыми технологиями.

 

«Планетарные микроботы» для Марса

 

Наш мозг мощнее «Гугла» и работает лучше всех роботов вместе взятых. Мы можем моментально перебирать в уме огромное количество событий и эмоций. Даже наиболее продвинутые компьютерные системы с трудом справляются с простыми для человека задачами: например, листать записную книжку или протирать экран монитора. Робот, способный справиться с такой, кажется, простой комбинацией действий, еще не создан.

…Странные полупрозрачные и зеркальные мячики легко помещаются на ладони. Вспомнилась веселая дет­ская песенка: «Мой веселый, звонкий мяч, ты куда помчался вскачь?» Стивен Дубовски вместе с доктором Пенелопой Бостон из Технического университета Нью-Мексико приспособили «роботы-мячи», или «планетарные микроботы», для поиска жизни в марсианских пещерах.

Огромные россыпи маленьких мячиков, прыгающих по валунам и расселинам и даже спускающихся в пещеры под поверхностью Марса, смогут выведать для людей массу интересного. По замыслу ученых, эти роботы должны иметь небольшие размеры: приблизительно как у мячиков для большого тенниса или пинг-понга. Проект Бостон и Дубовски получил грант от Института перспективных концепций аэрокосмического агентства США. Сейчас от бумажного теоретизирования ученые перешли к построению действующих образцов.

Исследования земных пещер, где на больших глубинах, в холоде обитают существа, не нуждающиеся в солнечном свете и обладающие довольно экзотическим обменом веществ, натолкнуло Пенелопу Бостон на мысль, что и в пещерах Марса может скрываться жизнь. А то, что на Марсе есть пещеры, уже установлено. Ученые предположили, что с задачей обследования разветвленных подземных ходов может справиться армия маленьких роботов. В этом случае потеря одной-другой машины не столь велика. Так родился проект «планетарного микробота» — маленького шарика с датчиками и одной ногой.

«Попрыгунчик» может отталкиваться от поверхности, совершая прыжки. Кстати, Дубовски — специалист по искусственным мышцам — считает, что в будущем микророботы получат высокую мощность при минимальном весе. Аппараты будут нескольких типов. Скажем, десятки или сотни штук могут быть оснащены панорамными камерами, другие — химическими сенсорами, третьи — микроскопическими биологическими анализаторами, четвертые — микроскопами и т.д. Один такой робот не сможет рассказать много интересного, но мини-армия, заполонившая некое пространство, даст в сумме много ценных знаний об участке.

Авторы проекта предлагают «упаковывать» тысячи таких шариков в межпланетный аппарат, аналогичный тем межпланетным станциям, что доставили на Марс американские роверы. Как и во многих сходных проектах, роботы-мячи обладали бы коллективным поведением и сетью для обмена информацией. Даже совсем небольшой спускаемый аппарат сможет доставить на место работы сразу десятки микроботов.

Их преимущество, по мнению ученых, еще и в том, что им необязательно обладать точной координацией движений и четким перемещением в желаемом направлении. Если робот сможет, предварительно наклонившись, прыгнуть в нужную сторону, этого будет достаточно, учитывая, что «копошиться» на посадочной площадке будут десятки, а то и сотни таких машинок.

Понятно, что сравнивать разработку Стивена Дубовски с «колобком» из Удмуртии — это примерно то же, как если бы клуб-финалист Кубка Гагарина играл с детской хоккейной командой из «Золотой шайбы»…

 

Андроид в помощь

 

В лаборатории андроидной техники создана линейка образцов антропоморфных роботов. Наиболее удачные разработки входят в серию, проходят испытания на промышленных объектах, используются рядом компаний. В том числе и для космоса. Цель проста — заменить роботами человека там, где это возможно, чтобы снизить риск для жизни членов экипажа, удешевить финансовые затраты на поддержание жизнедеятельности космонавтов.

Удобство применения андроидных систем объясняется человекоподобностью конструкции. У оператора, облаченного в управляющий костюм, посредством установленной синхронности движений управляющего механизмом имеется возможность эффективно и наиболее комфортно работать, например за пределами космической станции.

Магнитогорские конструкторы робототехники создали полноразмерного антропоморфного робота модели AR-600. Команда под руководством Александра Пермякова разработала прототип робота-космонавта SAR-400. Южноуральцы совместно с ЦПК имени Ю. А. Гагарина участвовали в научно-исследовательской работе, которую курирует ФГУП «ЦНИИмаш».

 

— Цель работы — выяснить целесообразность и необходимость такой робототехнической системы на Международной космической станции, — рассказал исполнительный директор НПО «Андроидная техника» Владислав Сычков. — В ноябре 2011 года были проведены первые тестовые испытания на базе Центра подготовки космонавтов. Люди, летавшие на орбиту, выступили в качестве экспертов. В результате было сказано, что наш SAR-400 способен разгрузить исследователей космоса от рутинной работы, от операций, связанных с риском для жизни.

Россияне далеко не первооткрыватели в части использования робототехники в космической деятельности. В феврале 2011 года американцы доставили на МКС своего торсового антропоморфного робота — «Робонавта-2». Он является совместной разработкой специалистов NASA и General Motors. Известно, что японцы сделали Asimo — инновационный продукт фирмы Honda. Он будет предназначен для общения и психологической разгрузки экипажа. Робота Justin готовят немцы. Каждая страна, имеющая серьезные амбиции в освоении космоса, занимается разработкой робототехнических систем для дальнейшего использования их на орбите.

Создатели российского торсового робота SAR-400 развивают систему управления им в нескольких направлениях: копирующий режим, автономный режим и работа по предустановочным алгоритмам.

 

— Ноу-хау нашей фирмы — антропоморфные (человекоподобные) захваты. Наш робот — настоящий трудяга. Он может справиться с любым инструментом — от паяльника до шуруповерта. Его можно научить пользоваться всем, что под силу человеку, даже играть на рояле. Такой помощник на орбите просто незаменим, — продолжает Владислав Сычков. — Роботом легко управлять без особой подготовки. Мы испытаем его в невесомости и пониженной гравитации. Доведем до ума системы управления и связи в условиях нахождения оператора на борту МКС либо на Земле. Словом, задачи большие.

 

Алло, мы ищем проекты

 

Космический кластер «Сколково» собирается объявить конкурс на создание роботов для ракетно-космической промышленности. Об этом сообщил во время круглого стола директор по развитию кластера Дмитрий Пайсон.

Идея хорошая. Другое дело, насколько она жизнеспособна? Ведь сроки достаточно жесткие — год или два. А грантовые деньги относительно небольшие — 5–10 млн руб.

 

— Нужна мощная мотивация, — считает директор российской команды «Селенохода» Сергей Седых. — Мы, к примеру, столкнулись с таким фактом: общая стоимость воплощения конкурсной миссии «Селенохода», включая запуск ракеты, аренду центра дальней связи и прочие сопутствующие расходы, компания оценивает в 40 млн долларов. То есть вдвое больше объявленной суммы приза. Поэтому важно собрать команду единомышленников, которые будут работать за идею, как в свое время соратники Сергея Королёва. Есть ли они в наше прагматичное время?