Самообучающиеся антропомиметические андроиды.

Если не революцией, то, по крайней мере, новой страницей в истории робототехники по праву можно считать разработки финансируемого Евросоюзом консорциума конструкторов из Великобритании (CCNR), Германии (Robotics and Embedded Systems), Швейцарии (AI Lab), Франции (the robot studio) и Сербии (Електротехнички факултет, Универзитет у Београду).

Бионический подход к проектированию роботов типа A-Pod не является редкостью - качественно повторить физиологию насекомого относительно не сложно.

Однако за повторение более развитых биологических систем до недавнего времени не брался никто.

«Обычные роботы-гуманоиды лишь следуют человеческой форме, но внутреннее их устройство в корне отлично от нашего, что заметно уже по неловким движениям робота. В сравнении с этим, концепция антропомиметических роботов позволит компенсировать все недостатки, полностью воспроизведя внутренние структуры и механизмы, свойственные нашему телу»  - утверждают специалисты в пресс-релизах.

Уже несколько лет андроиды, такие как Asimo фирмы Honda, впечатляют общественность. Asimo умеет ходить по ступенькам, бегать, обходить людей и даже здороваться за руку. Особенностью всех промышленных современных роботов является единая концепция: ноги и руки у них являются жесткими, металлическими компонентами, которые вращаются и сгибаются напрямую электромоторами.

Несмотря на тот факт, что эти механизмы в настоящее время работают вполне хорошо, у них есть решающие недостатки: чем мощнее становятся роботы, тем больше становится поток данных. Все очень просто: чем плавнее движения, тем точнее нужно позиционировать отдельные участки и выполнять больше вычислений. С другой стороны «жесткая» конструкция подобная Asimo является ничем иным, как машиной под управлением компьютера.

Проблема такой конструкции - отсутствие «телесных ощущений». Наличие собственного тела является важной предпосылкой для самообучения, которое позволяет нам индивидуально реагировать на разные ситуации окружающего мира. Роботы, помогающие людям с ограниченными возможностями в домашней обстановке, должны уметь именно это.

«Большая часть того, что у человека считается разумом, в действительности заложено его телом.  А это значит, что наша способность принимать решения неразрывно связана с движениями нашего тела и формируется под его влиянием. При этом каждое мгновение мы учитываем «нашу внутреннюю модель самих себя», - объясняет руководитель проекта, профессор Оуен Холланд (Holland) робототехник из Сассекского университета (Великобритания). Наш разум и наше тело - это одно целое.

Эта идея сама по себе не является новой и является основой «Embodiment» («внедрения тела») в робототехнике с начала 1990-х годов. Исследователь Родни Брукс (Rodney Brooks) начал создавать такие роботизированные головы как «Cog», способные симулировать эмоции с помощью искусственной мимики. В контакте с людьми такой робот должен был уметь распознавать поведенческие реакции человека и со временем превратиться в искусственный интеллект.

Время показало, что такой робот, основывающий свое развитие на поведении, концептуально был очень простым. Когда Холланд несколько лет назад начал проект создания «машинного сознания», он принял за основу стратегию максимально человекоподобной конструкции, воплотившуюся спустя часы изучения анатомических атласов и скрупулёзного  проектирования в ECCERobot (Embodied Cognition in a Compliantly Engineered robot, «Олицетворенное познание в гибко сконструированном роботе»).

«У него есть торс и руки, сделанные из похожих на кости фрагментов, - многие скопированы из анатомического атласа Грея», - поясняет Оуен. «Кости» выполнены из полиморфного термопластика. При температуре 60 градусов он становится мягким и легко приобретает нужную форму. После охлаждения полиморфный пластик снова становится жестким и может противостоять нагрузкам, сохраняя определенную эластичность.

Рука робота создана из двух таких пластиковых костей, к которым прикреплены «мускулы». Каждый из которых состоит из электромотора, редуктора, шнура и резиновой ленты. Шнур соединяет шпиндель редуктора с резиновой лентой, которая другим концом прикреплена к кости. Чтобы напрячь искусственный мускул, запускается электромотор, вращает шпиндель и наматывает шнур. При этом шнур тянет резиновую ленту и сгибает руку.

Два мускула управляются собственным микропроцессором, имеющим мощность, сравнимую с мобильным телефоном. Так как мускулы из-за резиновой ленты эластичны, приходится использовать измеритель силы для определения натяжения. Наличие эластичности усложняет двигательный аппарат. С энергетической же точки зрения эластичность дает преимущества, потому что из колебания можно получить часть затраченной энергии назад и использовать ее для следующего движения. Это становится очевидным на следующем примере: благодаря совместной работе мускулов человек тратит на ходьбу около 50 Вт мощности, в то время как современный робот Honda Asimo тратит на это 2000 Вт.

Робота приводят в движение более восьмидесяти искусственных мышц, порождая движения, по характеристикам близкие к человеческим.

Андроиды классических конструкций совершают обособленные движения, за каждое из которых ответственны отдельные группы сервоприводов, из них и складывается характерная неуклюжая «роботообразная» манера.

Движения Eccerobot плавные и воспринимаются людьми более естественными, так как через систему искусственных сухожилий неуловимо передаются всему телу робота, вне зависимости от того какие именно приводы были активированы.

Благодаря этой своеобразной системе обратной связи и встроенному вестибулярному аппарату, роль которого выполняет акселерометр, Eccerobot эмитирует биомеханику человека с поразительной точностью.

С момента создания Eccerobot его самообучающаяся программа претерпела значительные изменения и робот «вырос» из своего старого тела.

Новая модель робота, получившая говорящее название Roboy, будет полностью повторять мышечное строение и поведение четырехлетнего ребенка.

Roboy планируют собрать за 9 месяцев, что довольно символично. Проект начался в июне 2012 года, так что творение инженеров будет готово к мартовской выставке Robots on Tour, посвященной 25-ти летнему юбилею лаборатории искусственного разума Цюрихского университета.

По словам разработчиков, в будущем робот может быть покрыт искусственной эластичной кожей, чтобы стать еще более человекоподобным.

На данный момент в разработке Roboy принимают участие 40 инженеров и учёных, их поддерживают 15 компаний-партнёров, что говорит об очень высокой заинтересованности в проекте, как науки, так и реального бизнеса.

Однако создание робота-гуманоида обходится чрезвычайно дорого и разработчики планируют совершить турне со своим изобретением для сбора дополнительных инвестиций. С этой же целью они собираются буквально распродать тело Roboy под логотипы компаний.