
- •Тема 1. Основные робототехнические системы
- •Вопрос 1. Производственные роботы
- •1.1. Роботы в различных отраслях экономики
- •1.2. Роботы в медицине
- •1.3. Бытовые роботы
- •1.4. Роботы – игрушки
- •Вопрос 2. Исследовательские роботы
- •2.1. Роботы спасатели и исследовательские роботы
- •2.2. Космическая робототехника
- •2.3. Подводные роботы
- •2.4. Микроробототехника
- •2.4. Военные роботы и робототехнические системы
- •2.5. Мозг как аналого-цифровое устройство
- •Вопрос 3. Проблемы технической реализации роботов
- •Вопросы для самоконтроля
1.4. Роботы – игрушки
В ответ на выпуск компанией Sony искусственной собачки Aibo фирма Omron разработала робота-котенка Tama, который постоянно требует заботы и внимания, а кроме того, развивается по индивидуальной неповторимой программе. Он может бегать, мурлыкать, спать, с помощью датчиков давления "понимать", что его гладят, откликаться на свое имя, определять настроение по интонации хозяина. Tama способен имитировать такие виды настроения, как спокойствие, волнение, гнев, раздражение, осторожность и удивление, а также их сложные комбинации.
На сайте http://www.mindpixel.com/ все желающие могут пообщаться с искусственным сознанием GenericArtificialConsciousness (GAC) и задать ему вопросы, требующие простого ответа "да" или "нет". Создатель GAC, компьютерный фанат Крис Мак-Кинли, написавший в 12 лет шахматную программу для микрокомпьютера TRS-80, рассчитывает в ближайшие 10 лет собрать миллиард фактов для GAC, что должно сделать искусственное сознание по уровню интеллекта неотличимым от среднего человека.
С другой разработкой подобного плана, ALICE (их обычно называют чат-роботами, поскольку они способны через Интернет поддерживать разговор на любые темы и неограниченно долго), можно познакомиться на сайте http://www.alicebot.org/. Профессор Ричард Воллэс разработал первую версию своего чат-робота в 1995 г. с помощью языка программирования SETL, основанного на принципах теории множеств и математической логики. В 1998 г. вышла Java-версия программы, в том числе и WinALICE для Windows.
ALICE распространяется в исходных текстах. К ней приложен своеобразный конструктор знаний AIML, позволяющий расширять сферу познаний ALICE простым добавлением новой информации, описанной в текстовом виде (на XML).
Пока военные только готовятся к сражениям без участия людей, энтузиасты уже превратили такие войны в доходный бизнес. В США ежегодно проводится множество состязаний между роботами, цель которых одна – любой ценой "замочить" противника. В турнире Battle Bots сражаются радиоуправляемые роботы, вооруженные молотками и прутьями; в уже шестом по счету конкурсе Fire-Fighting Home Robot Contest автономные роботы стреляют друг в друга, перемещаясь внутри жилого дома; организация Seattle Robotics Society проводит целый турнир для роботов Robothon, в который помимо драк входят такие виды "спорта", как сумо, отжимание и т.д.
Вопрос 2. Исследовательские роботы
2.1. Роботы спасатели и исследовательские роботы
Одно из назначений робототехники – выполнение различного рода работ в экстремальных внешних условиях либо опасных и вредных для человека, либо вообще полностью исключающих его присутствие. Под экстремальными условиями понимаются как аварийные ситуации, включая стихийные бедствия, так и платные экстремальные ситуации, определяемые технологией производства. По мере интенсификации производства удельный вес и тех, и других неуклонно растет. Это относится, в частности, к атомной энергетике и промышленности, химической, металлургической, горнодобывающей отраслям промышленности, подводным работам, освоению космоса.
Экстремальные условия определяются, прежде всего, внешними условиями работы (радиация, сильные электромагнитные поля, экстремальные значения температуры, давления и т. д.).
Помимо внешних условий экстремальные ситуации характеризуются и определенным перечнем специфических работ, подлежащих выполнению. Эти работы включают сотни различных технологических операций. Основным типом технических систем, требующихся для выполнения этих операций, являются робототехнические системы (РТС), благодаря характерной для них многофункциональности и гибкости позволяющих оперативно выполнять различные технологические операции. Кроме них для выполнения отдельных типовых технологических операции требуется довольно широкая номенклатура специальных технологических систем, с которыми РТС должны взаимодействовать. Примерами таких специальных технических систем могут служить строительные, строительно-дорожные, транспортные, погрузо-разгрузочные машины экскаваторы, бульдозеры, краны и т.д., но в специальном исполнении, предназначенном для работы в экстремальных внешних условиях.
Наиболее важными характеристиками РТС для рассматриваемой области их применения являются способы управления, перемещения и энергопитания. Сегодня основным способом управления этими техническими системами является комбинация дистанционного автоматизированного управления со стороны человека-оператора и местного автоматического управления. Перемещение к месту работы может обеспечиваться специальными транспортными средствами (краны, вертолеты и т. п.) или собственной системой передвижения (мобильные РТС). Энергопитание может быть автономным, кабельным или комбинированным.
По характеру выполняемых операций все РТС можно объединить в 2 группы: разведывательные и технологические. Разведывательные РТС часто снабжаются манипуляторами и другими исполнительными устройствами. Последние предназначаются для расчистки проходов, взятия проб, поиска и взятия отдельных объектов, выполнения различных операции с органами управления основного технологического и другого оборудования и отдельных технологических операций с помощью сменного инструмента. Технологические РТС предназначены для выполнения различных технологических операций обычно с помощью сменных рабочих органов, включая укрепленные па шасси бульдозерные отвалы, грейферы, сварочные аппараты и т.п.
Основная тенденция развития рассматриваемой техники - создание автономных и телеуправляемых мобильных РТС с развитой сенсорикой, адаптивным и интеллектуальным управлением. Работы в этой области ведутся крупнейшими машиностроительными фирмами, включая "Дженерал Электрик", "Вестиигауэ", "Мартин Мариетта", "Катерпиллер", "Дженерал Даппампкс", "Сименс", "Мицубиси". Основной формой организации этих работ являются государственные (США, Япония, Франция, Англия) и международные программы и проекты.
Решение проблемы создания РТС для экстремальных условий связано со следующими особенностями:
сложность (экстремальность) внешних условий, зачастую находящихся на пределе возможностей современной техники;
сложность, многообразие, нечеткость (изменчивость) подлежащих выполнению функций, приводящие к большой номенклатуре требующихся технических средств при, как правило, единичном характере потребностей в этой технике;
межотраслевой характер проблемы, как сточки зрения потребителей, так и производителей требуемых технических средств.
Управление роботами — дистанционное супервизорное и автономное адаптивное, включая автоматический обход и преодоление препятствий, обзор местности, поиск определенных объектов и т.д.
Университет Северной Каролины разрабатывает роботов, способных перемещаться в завалах и спасать людей, оказавшихся под развалинами в результате различных катастроф. Робот Moccasin II, напоминающий сегментированного червяка, может проползать в туннелях диаметром 20 см и поворачивать на 90 градусов в любых направлениях, анализируя информацию от видеокамеры с подсветкой и датчиков давления, с помощью которых он "ощущает" стены и их изгибы. Moccasin II использует не электрический, а пневматический двигатель (потому что электрические искры могут спровоцировать взрыв скоплений газа) и передвигается как обычный червяк – сжимая и растягивая свое тело. Следующие модели робота можно будет без опаски применять при обследовании крупных технологических конструкций (танкеров, самолетов).
Роботы для обеспечения безопасности. Роботы широко применяются полицией, органами государственной безопасности, аварийно-спасательными службами, силами ведомственной и вневедомственной охраны. В 2007 году в Перми прошли первые испытания российского робота-полицейского Р-БОТ 001, разработанного московской компанией «Лаборатория Трёхмерного Зрения». При тушении пожаров применяют роботизированные установки пожаротушения. Для оперативной разведки агентства по чрезвычайным ситуациям и полиция используют «летающих роботов» — (беспилотные летательные аппараты).