10 проблем робототехники на следующие 10 лет

Классификация промышленных роботов

Современная общепринятая трактовка термина «промышленный робот» была принята XI Международным симпозиумом по промышленным роботам (Токио, 1981).

Промышленный робот — многократно программируемое многофункциональное устройство, предназначенное для манипулирования и транспортирования деталей, инструментов, специализированной технологической оснастки посредством программируемых движений, для выполнения разнообразных задач.

С точки зрения истории развития робототехники различают три поколения промышленных роботов:

Роботы первого поколения (программируемые роботы) характеризуются тем,  что они имеют программное управление, т. е. действуют по жесткой, не меняющейся в процессе работы программе; поэтому их называют также «программными роботами» . Эти роботы «глухи», «немы» и «слепы»: им не требуется связи с внешним миром, она отсутствует.  

Неперепрограммируемые (необучаемые) промышленные роботы с жестким циклом операций снабжены заранее подготовленной достаточно простой программой, повторяющей одну и ту же заданную последовательность операций, которая  не зависит от изменяющихся условий и не поддаётся изменению простыми средствами.

Жесткопрограммируемые (переобучаемые) промышленные роботы с изменяемым циклом операций содержат полный набор информации, не изменяющийся в процессе самой работы, но поддающийся корректировке путем «переобучения» при изменении (переналадке) технологического процесса. Для этого предусматриваются специальные средства и методы (замена либо изменение программы), позволяющие легко и быстро изменять состав и последовательность действий робота при изменении внешних условий, а также при переходе от одной технологической операции на иную.

Роботы второго поколения (адаптивные роботы) используют сенсорную информацию об окружающей среде, чтобы корректировать свое поведение при выполнении производственной операции;

Роботы третьего поколения наделены «здравым смыслом», «чувствами», способные распознавать разнообразные объекты внешнего мира, обладающие способностью действовать самостоятельно. Гибкопрограммируемые (самообучаемые) промышленные роботы с элементами искусственного интеллекта, кроме развитой сенсорной системы в виде искусственных органов зрения, слуха, осязания и других, должны обладать мощной информационно-управляющей системой и совершенным алгоритмическим и программным обеспечением, способными распознавать образы и ситуации, моделировать окружающую среду, планировать поведение и, самообучаясь в процессе функционирования, формировать состав и последовательность своих действий на основе поставленной цели и информации об окружающей среде в условиях неорганизованного рабочего пространства.

Роботов можно разделить по виду базовой системы координат, роду деятельности, по производственно-технологическим признакам, по методу управления, или степени непосредственного участия человека в управлении, по грузоподъемности, по точности позиционирования, по перемещению и многим другим характеристикам.

2019 г. «Rev-9»

Наиболее совершенный киборг модели Rev-9 в сравнении с предыдущими терминаторами, из первых двух частей фильма, металлического T-800, мимикрирующих T-1000 и TX. Этот робот относится к последнему максимально усовершенствованному поколению терминаторов, способен отделять часть жидкой материи, чтобы она действовала независимо от основной управляющей части, не испытывает баллистический шок при физических повреждениях, любая его часть может трансформироваться в оружие. В отличие от предыдущих моделей терминатор способен вести диалог, имеет эмоции и даже может, подобно человеку, принимать действия исходя из разумных решений.

Подробнее: Терминатор Rev-9

1970 г. «Приключения Электроника»

По сюжету фильма Электроник это супер-робот, имеющий вид обычного двенадцатилетнего мальчика, которого сконструировал выдающийся советский профессор Громов. Желая научиться быть человеком, он сбегает от профессора и встречается со своим двойником двоечником и бездельником Сережей Сыроежкиным, который уговаривает его поменяться на некоторое время местами, что приводит к появлению огромного количества комических ситуаций и проблем. Эти два фантастических персонажа сразу стали любимцами подрастающего поколения, мечтающих оказаться в Институте времени с Вертером или поудивляться уникальным способностям электронного мальчика с золотыми кудрями.

Подробнее: Робот Электроник

Умные маски

Отдельной место на выставке занимали умные маски. Так, производитель игрового оборудования Razer представил маску Project Hazel, сертифицированную по классу респираторов N95. Клапан с активной вентиляцией отфильтровывает порядка 95% бактерий. Прозрачная маска с подсветкой для темного времени суток, позволяет видеть эмоции собеседника, а также усиливать голос благодаря встроенным микрофонам и динамикам.

xRapid Group представила маску xHale, фильтрующую вдыхаемый и выдыхаемый воздух. Маска отслеживает частоту дыхания человека и сравнивает показатели с предыдущими, с помощью специального приложения.

А канадский разработчик ПО и гаджетов Hubble Connected решил другую проблему, связанную с масками. Представленная на CES MaskFone не только защищает нижнюю часть лица, но и содержит встроенные наушники.

Для чего нужны роботы?

Робот нужен для того, чтобы заменить человека в тяжелых производственных или опасных условиях. Робот работает по заложенной в него программе, на основе получения информации от внешних устройств – сенсоров или по другому датчиков. Фактически любой робот копирует живые организмы и органы чувств людей, животных.  То есть использует принципы такой прикладной науки как бионика.

Роботы могут работать автономно или управляться оператором, то есть человеком, который отдает команды. В промышленности обычно используются стационарные роботы, которые совсем не похожи на людей. Это различного вида

• станки
• производственные линии
• манипуляторы и прочее.

Роботы, похожие на людей, называются андроидами. Сейчас их больше используют как бытовые игрушки или как помощника по дому с очень ограниченным функционалом.

Роботов разделяют по категориям на много групп. Каждая классификация неполная и можно придумать много других.

Работа-действие робота

Пример работы всех систем робота-андроида в связке

• Тип робота: андроид
• Способ управления: автономный
• Задача: преодолеть лестничный пролет

1. После включения питания загружается ЦПУ, которая проводит проверку всех систем.
2. После получения подтверждения об исправности машины компьютер стабилизирует вертикальное положение андроида при помощи гироскопа, оценивает препятствие камерами.
3. Установив дальность до первой ступени и ее высоту, расстояние до других близко расположенных объектов, робот начинает движение.
4. Сервоприводы приводят в действие нижние конечности, которые поднимают опорные площадки (стопы) на нужную высоту.
5. Равновесие машины поддерживает гироскоп.
6. После преодоления последней ступени робот останавливается либо продолжает движение вперед в зависимости от программы или полученной команды.

Робот-ассистент для пожилых из фильма «Робот и Фрэнк»

В фильме пожилой Фрэнк живет один, у него начинается синдром Альцгеймера. У детей своя жизнь и ухаживать за отцом они не могут. Чтобы помочь стареющему отцу, сын дарит Фрэнку робота-компаньона. Сначала Фрэнк не доверяет машине, но потом между ними завязывается дружба.

Робот-ассистент

Еще в 2010 году французский разработчик Aldrebaran Robotics представила робота Romeo — домашнего работника для пожилых людей и инвалидов. Робот сопоставим по габаритам с ребенком — ростом в 140 см и весом в 40 кг. Он может, например, принести еду с кухни или убрать мусор. Правда, стоит он 250 тысяч евро.

 Робот Romeo

А робот Риба из Японии создан, чтобы укачивать больных и пожилых людей. Робот разработан для работы в медицинских учреждениях, он может перекладывать пациентов из коляски в кровать, переносить их с места на место или укачивать.

Робот Риба

1984 г. «Терминатор»

1984 год ознаменовался выходом научно-фантастического блокбастера Джеймса Кэмерона «Терминатор», где безжалостную машину-убийцу, робота-киборга Т-800 из будущего сыграл популярный голливудский актер Арнольд Шварцнеггер. В первом фильме его заданием было убить Сару Коннор, в последующих продолжениях он становится её защитником и спасает её сына. Эта роль принесла ему мировую известность, а слово терминатор стало нарицательным.

Позже были выпущены еще несколько частей фильма, продолжающих тему войны искусственного разума против его создателей, это «Терминатор-2: Судный День» 1991 года, «Терминатор-3: Восстание машин» 2003 года, «Терминатор: Да придет спаситель» 2009 год, «Терминатор»: Генезис 2015 год, а также сериал 2008 года» «Терминатор: Хроники Сары Коннор».

В этих продолжения появляются новые разновидности роботов, более усовершенствованные и модифицированные машины-убийцы, например, такие как безжалостный и всепроникающий робот-терминатор из жидкого металла Т-1000, противник устаревшей модели Т-800. Так появляется целая вселенная «Терминатора», которая на протяжении уже многих лет радует своих поклонников во всем мире.

Подробнее: Хронология моделей терминаторов; Подробнее: Хронология развития SkyNet

1987 г. «Робокоп»

В 1987 году на экранах появляется крутой полицейский боевик «Робокоп», где киборгом становится погибший в перестрелке полицейский, тело которого стало основой для создания робота-суперполицейского, предназначенного для очистки улиц города Детройта от преступных элементов.

Корпорация ОСР использует клетки центральной нервной системы погибшего человека для создания робота ED-209. Однако робокоп полностью не становится бездушной машиной, к нему возвращаются его воспоминания о его семье и прошлой жизни. Узнав о преступлениях, совершенных руководством корпорации и имея обостренное чувство справедливости, он пытается с ней бороться и убивает его босса. Фильм пользовался большим успехом, позже было снято несколько фильмов продолжений («Робокоп-2», «Робокоп-3»).

Подробнее: Робот-полицейский (RoboCop)

2 Нескучный космос

Как ни странно, использование роботов в космосе не ограничивается лишь утилитарными функциями. Так, японское космическое агентство запустило на МКС робота Киробо, созданного с единственной целью — развлекать людей общением.

Томотака Такахаси, дизайнер из подразделения автоконцерна Toyota, создал Киробо по мотивам персонажа аниме «Астробой» (Astro Boy), знакомого каждому японскому мальчишке. Этот робот-собеседник не давал скучать японскому космонавту Коити Вакате во время его полета, завершившегося прошлой весной.

С тех пор уже сам механический Астробой пребывает на орбите в гордом одиночестве. Вернуть робонавта на Землю планируют в 2015 году.

Другие разработки

IBM в партнерстве с исследовательской некоммерческой организацией ProMare представила на CES технологию беспилотного мореплавания. Бортовая система AI Captain, разработанная для проекта Mayflower Autonomous Ship, способна управлять исследовательскими судами в океане. Она включает компьютерное зрение, программное обеспечение для автоматизации и технологию Watson для принятия решений во время автономных рейсов.

LG представила робота-дезинфектора Хлоя бот. В другое время он не смог бы выделиться на CES, но сегодня робот для дезинфекции помещений с интенсивным движением, таких. как отели, школы и офисы, актуален, как никогда. Компания анонсировала старт продаж в ближайшее время.

Pollen Robotics показали на CES своего робота с открытым исходным кодом Ричи, который теперь стал телеуправляемым. Робот обзавелся VR гарнитурой с ручными контроллерами, через которые им можно управлять из любой точки мира. Это новшество лишь поддержало общий тренд в робототехнике на использование роботов вместо людей для снижения личных контактов.

Британская компания Shadow Robots на CES рассказала о новом этапе своей работы

Ее Tactile Telerobot, ранее поставлявшийся в основном в исследовательские институты, теперь получит реальное и важное применение. Innovate UK выделила компании финансирование для того, чтобы внедрить роборуки в процесс изготовления вакцины Pfizer

Чуткий и точный Tactile Telerobot будет работать в стерильном боксе вместо людей, вынужденных проводить там ряд операций в неудобных перчатках. 

Sony представила свой первый дрон Airpeak с четырьмя роторами и камерой Sony Alpha 7S III, полнокадровой моделью со сменным объективом, которая может снимать видео 4K. Новый дрон считается самым маленьким беспилотников, способным нести камеру Alpha, и предназначен для создания профессиональных видео и фото. Подробностей о беспилотнике пока нет, однако Sony собирается выпустить его уже весной этого года, так что ждем официальный релиз.

Производитель роботов и программного обеспечения для них Moorebot представила на CES 2021 своё новое творение – робота-разведчика Scout. Автономный робот может исследовать окружающий мир, следить за детьми или животными, пока вас нет дома. Робот оснащен FHD-камерой с ночным видением, поддержкой голосового управления и функцией потоковой передачи видео прямо на ваш смартфон в режиме реального времени. В качестве ОС используется Linux + ROS с открытым исходным кодом. Заряда аккумулятора хватает на 2 часа, после чего робот сам отправляется на базу. Цена робота 179 долларов.

Panasonic представила голографический дисплей для авто будущего с искусственным интеллектом и дополненной реальностью Head-Up. Система визуальной помощи водителю проецирует на лобовое стекло лазерную голографию, отображающую значимую для водителя информацию. Head-Up предоставляет данные о дорожной ситуации, помощь в навигации, данные о скорости движения, остатке топлива, предупреждает о пешеходах в ночное время, а также позволяет расширить поле зрения водителя на расстояние 10  и более метров. Система отслеживает направление взгляда водителя, а также перемещение объектов вокруг движущегося автомобиля, и в соответствии с этим динамично подстраивается под них.

Британский стартап Lasso Loop Recycling представила на CES свой концепт умного домашнего сортировщика мусора Lasso. Он должен очистить пластик и металл от остатков пищи и определить, подлежит ли материал переработке. Lasso анализирует поступающий мусор с помощью камеры и искусственного интеллекта. Если отходы нельзя переработать, он возвращает их владельцу. Далее мусор проходит паровую очистку, измельчается и отправляется на хранение в отдельный слот. Также мобильное приложение Lasso помогает определить, является ли упаковка продукта перерабатываемой по штрих-коду прямо в магазине. Ориентировочное время релиза — 2023 год. Предварительная стоимость — около трех с половиной тысяч долларов.

Потолочный светильник Nobi с датчиком падения и искусственным интеллектом для активного мониторинга может обнаружить опасные ситуации в доме пожилых людей и оповестить о них родственников или социальные службы. Умная лампочка также имеет встроенные датчики дыма, качества воздуха, и SIM-карту 4G на случай, если Wi-Fi выйдет из строя.

Роботы оставят людей без работы?

В ближайшем будущем роботы принципиально не изменят жизнь человека, но если посмотреть на вопрос в далекой перспективе, то тенденции на общую роботизацию очевидны. Вот направления, которые в ближайшие годы повлияют сильнее всего на развитие робототехники в мире и в России в том числе.

1. Необходимы новые технологии в области энергообеспечения роботов, совершенствование современных аккумуляторов и создание новых элементов питания. Если будет реализована идея дистанционной подзарядки робота от источников энергии, встроенных в пол или стены, то это тоже значительно способствует развитию отрасли.

1. Сейчас активно развиваются технологии, позволяющие роботам взаимодействовать не только с людьми, но и друг с другом, — например, системы управления беспилотным трафиком. Транспортные роботы должны связываться друг с другом, чтобы избежать аварий и несчастных случаев.

Free Creative Stuff / Pexels

Важное направление — навигация в экстремальных условиях. Роботы должны четко понимать, куда они двигаются при низкой или нулевой видимости, в том числе в тех местах, куда человеку попасть не получится — на морском дне или в горах

Также у робота должен быть алгоритм действий на тот случай, если он останется совсем без связи — например, если спутник выйдет из строя. Полностью автономные системы навигации для беспилотных устройств сейчас разрабатывают как в России, так и за рубежом.

1. В будущем больше внимания будут уделять не жесткому программированию, а обучению роботов алгоритмическим процедурам. Машина сможет сама получать новые навыки и обрабатывать их с помощью искусственного интеллекта. С развитием ИИ появится больше действительно «умных» роботов. Взаимодействие человека с ними станет развиваться по нескольким основным направлениям:

• роботы, повторяющие возможности человека (протезы, экзоскелеты);
• роботы, расширяющие возможности человека;
• роботы, дистанционно управляемые человеком (для использования в труднодоступных местах);
• роботы, которые общаются с человеком голосом (чат-боты и голосовые помощники).

Владимир Смирнов из ДГТУ также считает, что роботы не оставят людей без работы:

Специальный проект Фонда «Вольное дело» Дерипаски и Журнала «Нож»

E.ZIGREEN CLASSIC

Автоматизированная газонокосилка последнего поколения с системой объезда препятствий

Возможности робота:

• Косит траву
• Избегает препятствия

E.ZIGREEN CLASSIC — небольшая автономная газонокосилка, адаптирующаяся к окружающей среде с помощью датчиков. Программа определяет края участка, на котором нужно косить траву, а ультразвуковые датчики используются для обнаружения препятствий. Ножи и ведущие колеса газонокосилки приводятся в действие электромоторами, питаемыми от аккумуляторных батарей.

Группа отказобезопасных датчиков отключает ножи в случае внештатной ситуации, и газонокосилка самостоятельно возвращается на док-станцию для подзарядки.

Современные исследования

Ученые в области нейронаук и робототехники изучают различные аспекты работы мозга и устройства роботов. Так, в университете Дьюк я проводил эксперименты с нейроинтерфейсами на обезьянах — так как для точной работы интерфейсов необходимо их прямое подключение к зонам мозга и не всегда такие экспериментальные вмешательства возможны на людях.

В одном из моих исследований обезьяна ходила по дорожке, активность ее моторной коры ее мозга, ответственной за движение ног, считывалась и запускала ходьбу робота. При этом обезьяна наблюдала этого ходящего робота на экране, который был перед ней расположен.

Обезьяна использовала обратную связь, то есть корректировала свои движения на основе того, что она видит на экране. Таким образом разрабатываются наиболее эффективные для реализации ходьбы нейроинтерфейсы.

3 Роботизированный ресторан

Ресторан в городе Куншан в КНР может похвастаться не только вкусной едой, но и очень оригинальным персоналом: вместо привычных официантов еду посетителям в нем разносят роботы. Кроме того, некоторые блюда также приготовлены роботами-поварами.

Владелец ресторана Сон Юган рассказывает, что занялся разработкой роботов по просьбе дочери, которая попросила его сделать робота-помощника по дому. По его словам, стоимость каждого робота составляет около 40 000 юаней, что не превышает годовую оплату обычного сотрудника. В то же время роботы — отличный способ привлечения в ресторан посетителей.

ИИ для роботов

Глубокое обучение дало машинам возможность распознавать закономерности и схемы на новом уровне, но это нужно связать с моделируемыми рассуждениями для создания адаптируемых роботов, которые смогут учиться «на лету».

Ключом к этому будет создание ИИ, который осознает свои собственные ограничения и может обучаться изучению новых вещей

Также важно создать системы, которые могут быстро учиться на основе ограниченных данных, а не на миллионах примеров, используемых в глубоком обучении. Дальнейшие успехи в нашем понимании человеческого интеллекта также будут необходимы для решения этих проблем

TWENDY-ONE — замена дворецкому

Эта рабочая лошадка идеально подходит для ухода за больными, как в больницах, так и в домашних условиях.

Возможности робота:

• Помогает пожилым людям
• Сильный и аккуратный
• Может удержать карандаш

«Твенди-Ван» был разработан с целью оказывать помощь пожилым людям и инвалидам. Под управлением инновационного волнового двигателя «Твенди-Ван» способен поднять вес до 35 кг. Ловкие руки и индуктивная пассивная система управления позволяют взаимодействовать с людьми и объектами без нанесения им ущерба.

Для маневрирования «Твенди-Ван» перемещается на всенаправленной колесной системе. Корпус оборудован 12 ультразвуковыми датчиками и мягким силиконовым покрытием. Робот предназначен для ухода за людьми, поэтому корпус проектировался с тем расчетом, чтобы изогнутые тело и голова выглядели дружественно.

Плюсы и минусы автоматизированной торговли

Автоматизированные системы торговли можно эффективно использовать на валютном рынке. К положительным характеристикам их можно отнести доступность, поскольку они легко загружаются на ваш компьютер и просты в использовании. Автоматическая торговля, как уже говорилось раннее, исключает «человеческий фактор», что, например, подходит для новичков. Ну, и, при использовании роботов форекс экономится время.

Между тем, не правильно настроенный или неверно используемый автомат может легко вас оставить без депозита. Так что, подбор робота дело довольно серьезное и ответственное.

Важным параметром качественной работы робота форекс является уровень успеха. С помощью этого параметра определяется, ваш робот чаще выигрывает или проигрывает. Уровень успеха более 50% – уже неплохой показатель. Сделок в плюс должно быть больше, чем в минус.

Роботы несовершенны — есть над чем работать

Современные роботы еще многого не умеют. Пока почти все роботы программируются человеком и по-настоящему автономных машин, умеющих самостоятельно думать и действовать, за последние полвека не появилось. Ученым и компаниям предстоит решить целый ряд проблем, которые можно разделить на две категории. 

Первая — физическая оболочка. Недавно открытые учеными материалы, такие как графен и нитрид галлия, открывают перед робототехникой новые возможности.

Графен благодаря прочности и тонкости позволит делать компактные приводы, обеспечивающие более точное движение машины, а нитрид галлия может стать альтернативой кремнию — основному материалу современной электроники. Его применение способно в разы увеличить мощность электронных компонентов и даст возможность использовать их даже при высоких температурах.

В самое ближайшее время вряд ли стоит ожидать появления компактных аккумуляторов со сверхбольшой емкостью. Здесь отрасли явно нужны новые решения, которые в том числе позволят сократить время зарядки и дадут возможность делать это удаленно. 

Вторая — программное обеспечение. Чтобы создать все того же робота-собаку, компании Boston Dynamics потребовалось почти 17 лет. Программирование траекторий движения, близких к естественным, — чрезвычайно сложная задача. И, например, одна из актуальных проблем, которую предстоит решить, — потеря машиной ориентации в определенных положениях. 

Современные роботы

Несмотря на все заслуги, титул «отца робототехники» принадлежит не Вадиму Мацкевичу, не Жаку де Вокансону и даже не Леонардо да Винчи. Этот титул был дан американскому инженеру Джозефу Энгельбергеру (Joseph Engelberger), который в 1956 году познакомился с изобретателем Джорджем Деволом (George Devol). Спустя три года со дня знакомства, они представили миру производственного робота Unimate #001. Впоследствии механизм был несколько раз усовершенствован и появился первый робот для сборки автомобилей. Его установили на одном из заводов General Motors для помощи в литье деталей.

Unimate #001 — первый промышленный робот

На протяжении следующих десятилетий робототехника скакнула далеко вперед. Примерно с 1970 по 2000 годы инженеры придумали множество новых датчиков и контроллеров, которыми можно управлять при помощи разных языков программирования. Роботы в современном обличье появились в 1999 году, когда компания Sony представила робота-собаку по кличке AIBO. Она ведет себя живой организм и умеет выполнять практически все собачьи команды.

История роботов AIBO

Вскоре после этого разработкой роботов занялась компания Boston Dynamics. О ней мы часто рассказываем на нашем сайте, а новости об обновлениях фирменных роботов публикуем в нашем Telegram-канале. Разумеется, до совершенства созданным роботам еще далеко и инженерам предстоит проделать много работы.

iRоbot

Занимается созданием роботов, которые живут среди нас. Компания вполне могла бы уже почивать на лаврах и продолжать получать деньги от военных: в рамках контракта армия США выделила $30 млн. Однако iRobot, создавшая военного робота PackBot и робот-пылесос Roomba, не собирается уходить на покой и продолжает заниматься делом: начинает сотрудничать с Йельским университетом (результатом взаимодействия стала роботизированная рука, способная поднять булавку) и создает робота телеприсутствия, поженившего систему видеоконференции Cisco с навигацией iRobot. Массачусетская компания не просто занимает нишу на рынке — она его создает. По итогам прошлого года iRobot увеличила выручку в десять раз: было 50 миллионов долларов, стало — 500.

https://youtube.com/watch?v=Mt6tqwGJcho

Лучшие из оставшихся…

1. Робокот компании Kodlab

Чтобы не перевернуться на спину, модифицированная версия робота
X-RHex оборудована качающимся противовесом, представленным в виде точно позиционируемого хвоста, ориентирующего робота так, чтобы он всегда приземлялся на ноги.

2. USC BioTac

Эта интеллектуальная робокисть обладает такими же размерами и мягкостью движений, как настоящая рука человека. «БиоТак» способна контролировать прикладываемую силу, распознает температуру и вибрации, а «пальцы» могут с большой точностью определять размеры и фактуру объектов и надежно удерживать предметы.

3. Супергидропонный робот (Харбинский политехнический университет)

Этот крошечный робот идеально подходит для разведки, замера содержания воды и исследования дикой природы. Он может передвигаться по воде за счет поверхностного натяжения.

4. SandFlea компании Boston Dynamics

Этот колесный робот выглядит довольно обыденно, но лишь до момента, пока не достигнет препятствия. Определив его высоту, компьютер робота вычисляет угол и силу прыжка, после чего робот прыгает на высоту до восьми метров.

5. Kuratas

Этот четырехметровый монстр предназначен только для одной цели — хвастовства

«Гранатометы» для запуска бутылок с водой и пулемет Гатлинга с пластиковыми пулями привлекут всеобщее внимание, когда вы сядете в кабину с полноцветным дисплеем, чтобы управлять роботом

Нейрокомпьютерные интерфейсы

Нейрокомпьютерные интерфейсы позволят незаметно управлять развитыми роботизированными протезами, а также обеспечат более быстрый и естественный способ передавать инструкции роботам или просто помогут им понимать психическое состояние человека.

Большинство современных подходов к измерению активности мозга дорогие и неуклюжие, поэтому мы нуждаемся в разработке компактных, эргономичных и беспроводных устройств. Они должны включать расширенное обучение, калибровку и адаптацию по причине того, что мы не можем точно считывать активность мозга. Кроме того, еще предстоит увидеть, смогут ли они сработать лучше, чем простые техники вроде отслеживания движения глаз или считывания мышечных сигналов.

Bosch

Занимается созданием всего, что связано с движением без помощи рук. Bosch поставляет самые умные и эффективные роботизированные машины, которые умеют самостоятельно передвигаться и стричь траву. Bosch смогла развернуть бизнес на 170 миллионов долларов в Европе благодаря своей лучшей модели Indego. Газонокосилка способна даже составить карту газона и срезать траву по заранее распланированным параллельным линиям. Если газонокосилка разрядилась, то после подзарядки она начнет оттуда, где закончила. Также компания анонсировала автономные автомобили, пытаясь представить испытания Google в этой области детскими забавами.

https://youtube.com/watch?v=qGMIiSGbino

Роботы для нейронауки

Как может использовать роботов нейронаука? Когда мы изготовляем модель биологической системы, мы начинаем лучше понимать, по каким принципам она работает. Поэтому создание механических и компьютерных моделей управления движениями нервной системой человека приближает нас к пониманию нервных функций и биомеханики.

А наиболее перспективное направление использования роботов в современной нейронауке — это проектирование нейроинтерфейсов, систем для управления внешними устройствами с помощью сигналов мозга. Нейроинтерфейсы необходимы для разработки нейропротезов (например, искуственной руки для людей, лишившихся конечности) и экзоскелетов — внешних каркасов тела человека для увеличения его силы или восстановления утраченной двигательной способности.

Один из первых полноценных нейропротезов конечностей, созданный в Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса, управляется при помощи электрических импульсов мозга

(Фото: youtube.com)

Робот может взаимодействовать с нервной системой через интерфейс в двух направлениях: нервная система может подавать командный сигнал роботу, в робот от своих сенсоров может подавать человеку сенсорную информацию, вызывая реальные ощущения — за счет стимуляции нервов, нервных окончаний кожи, или самой сенсорной коры мозга. Такие механизмы обратной связи позволяют восстановить чувствительность конечности, если она была утрачена. Они также необходимы для более точных движений роботизированной конечностью, так как именно на основе сенсорной информации от рук и ног мы корректируем движения.

Фото: Dan Hixson / University of Utah College of Engineering

Здесь возникает интересный вопрос — следует ли нам управлять через нейроинтерфейс всеми степенями свободы робота, то есть насколько конкретные команды мы должны ему посылать. Например, можно «приказать» роботизированной руке взять бутылку воды, а конкретные операции — опустить руку, повернуть ее, разжать и сжать пальцы — она совершит сама. Этот подход называется совмещенным контролем — через нейроинтерфейс мы даем простые команды, а специальный контроллер внутри робота выбирает наилучшую стратегию для реализации. Либо можно создать такой механизм, который не поймет команды «взять бутылку»: ему нужно посылать информацию о конкретных, детализированных движениях.

Похожие записи:

Как отправить телеграмму через ростелеком по телефону в 2020 году Жизнь и невероятное становление сергея брина Что такое зпифы Как открыть бизнес Как начать новую жизнь с чистого листа: 10 способов, чтобы начать жить заново Договор ит аутсорсинга