Роботы — это давняя мечта человечества. Когда мы будем лежать и отдыхать, не переживая ни о чём, а роботы будут делать всё за нас. Постепенно роботы развиваются и становятся приближёнными к тем мечтам, что мы представляли себе. Но смогут ли они быть автономными и самостоятельными? Учёные как раз ищут ответ на этот вопрос.
Роботы с каждым годом становятся не таким удивительным изобретением. Хотя раньше многие грезили глядя на фильм «Терминатор», когда же у нас появится человекоподобный робот. Конечно, с оговоркой на миролюбивость, а не как было показано в самом фильме.
И постепенно, идея роботов начала реализовываться. К примеру, помните видео где специалисты пинают четвероногого робота, похожего на собаку, а он пытается устоять на месте?
Так вот сейчас компания Boston Dynamics, они же разработчики робопса, улучшила его и начала продавать в свободном доступе. Хотя первоначальная идея была сделать его как военную модель. Да и есть Atlas, робот-паркурщик, показывающий сильный скачок в развитии роботов.
Конечно же и в России есть свои роботы. Тот самый робот Фёдор, которого отправили в космос. Promobot, которых можно встретить в МФЦ или в торговых центрах. Да тот же маленький милый робот-курьер от Яндекс сейчас просто повседневность, а не какая-то вау разработка.
F.E.D.O.R — СОЮЗ-Ф
npo-at.com
И выше перечисленное является только верхушкой айсберга. Ведь роботы могут быть не только как в фантастике — человекоподобными, вести беседу и передвигаться по неровностям без проблем.
Но могут выглядеть как механические клешни, так называемые промышленные роботы, которые сейчас чуть ли не на каждом заводе стараются заменить человека. Как просто коробка на гусенице, те же роботы-луноходы или курьеры. И тому подобное.
И соответственно, каждой разработкой нужно как-то управлять и давать ей указания, куда идти и что делать. Всё-таки мы видим по большей части только конечный результат команд от оператора, даже на видео от разработчиков. Только вот как управляют роботами?
Freepik
Как управляют роботами на производстве?
Начнём с одних из самых распространённых — промышленных роботов. Они выглядят как роборуки, их ещё называют манипуляторами. Не путать с зумерскими характеристиками людей.
Ими можно командовать при помощи автоматического управления. Нажал на кнопку компьютера с определённой задачей. Например, требуется переложить предмет с одной конвейерной ленты на другую, зафиксировать деталь и приварить её или вовсе выточить по определённым параметрам и размерам.
Freepik
Все последовательные действия заложены в память устройства и выполняются автоматически, поэтому и называют таких роботов «автоматическими».
Есть адаптивные варианты, их отличия от первых в том, что есть чуть больше программ в «мозгах» робота, так же оснащены сенсорными датчиками. Грубо говоря, машина не просто перекладывает с места на место предметы, а может анализировать и сортировать их.
Просто благодаря сигналам с датчиков и с более продвинутой программы. Управление примерно такое же. Выбрал нужный алгоритм действий — робот начал выполнять. Человек даже толком и не нужен.
Ну и последний вариант, это просто управление машиной человеком-оператором. Управление может происходить по разному, в зависимости от программы и самого манипулятора. Оператор может просто управлять направлением робота, а дальше всё выполнит программа или специалист полноценно берётся за выполнение работы.
Freepik
Управление продвинутыми роботами
С более улучшенными моделями, как с теми же разработками Boston Dynamics, работают немного иначе. Допустим, нужно чтобы робот прошёл по местности, по интересующим человека точкам. И просто в картах указываются точки и робот начинает туда идти.
Без какого-либо руководства и направления, без чёткого выстраивания действий, как нужно было бы указывать на производственных вариантах. Всё потому что используется машинное обучение. Робот набрал в себе огромную базу всевозможных вариантов исходов событий и в состоянии сделать так, чтобы задача была выполнена.
Freepik
И с ними не нужно будет контролировать всё. Как наклонить робота, чтобы он смог забраться на возвышенность, по очереди управлять конечностями и так далее. Всё это робот в состоянии сделать самостоятельно.
С нашим FEDOR (Final Experimental Demonstration Object Research) можно и не управлять полноценно, справляется автономно благодаря датчикам, например, камерам, тепловизору, микрофону, системе определения положения и так далее.
Так же, Фёдором можно управлять при помощи человека в экзоскелете. Машина повторяет все действия за человеком в режиме реального времени. И так же есть возможность задавать действия роботу через монитор. Включил видео или прямую трансляцию и Фёдор повторяет действия, которые показывают на видео.
Это всё, конечно, хорошо. Но как же управление из области фантастики — при помощи силы мысли? Неужто ничего такого не придумали ещё?
unn.ru / Университет Лобачевского
Наши мысли будут управлять роботами в ближайшем будущем
Систем с управлением «силой мысли», или по правильному нейроправление, разработано на данный момент достаточно. Просто их используют не совсем для роботов. Как те же чипы Neuralink. Но с таким чипом мало кто захочет ходить. Вдруг будет барахлить или вовсе схемы сгорят и будут проблемы.
Поэтому лучший вариант для нейроуправления — всё-таки просто какое-нибудь маленькое устройство, которое можно надеть и снять в любой момент, ну или на крайний случай какое-то подобие шлема. В целом, что и сделали специалисты из Университета Лобачевского и придумали систему на основе мемристоров.
unn.ru / Университет Лобачевского
Специалисты утверждают, что управление будет более точным, быстрым и энергоэффективным. Помимо этого, новую систему можно будет использовать не только для роботов, но и в БПЛА-пилотировании, и в медицине, и так далее.
В основе системы лежат мемристоры. Это такой маленький электрический элемент, способный менять своё сопротивление в зависимости от электрического заряда, который проходит через мемристор. Их основной плюс это компактность, быстродействие и энергоэффективность.
Чем сложнее действие, тем больше сигналов мозга необходимо зарегистрировать и обработать. Благодаря компактному размеру и быстродействию мемристоров для этого не понадобятся дополнительные компьютерные мощности. Нейросигналы можно будет обрабатывать на миниатюрных мобильных вычислителях и передавать их на систему управления с помощью беспроводной связи. Новая электронная компонентная база позволит снизить энергопотребление, а значит, уменьшить вес и размер устройства. Система нейроуправления на мемристорах будет мобильной, компактной, энергоэффективной.
Сергей Щаников
Старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории мемристорной наноэлектроники ННГУ
Нейроуправление будет осуществляться при помощи моторного воображения. Оператор будет просто представлять действия, но не выполнять их сам. Далее, сигналы регистрируются через шлем ЭЭГ и поступают по Wi-fi в систему для дальнейшего анализа, то есть в блок с мемристорным чипом. Главное, чтобы чип находился и на операторе, и на роботе.
Исследования по нейроуправлению роботехническими комплексами в Университете Лобачевского развиваются уже более 10 лет. Но наша разработка — новый шаг в этом направлении. Мемристоры были использованы в нейроуправлении впервые в России. Важно, что вся электроника, которую мы используем, — это отечественные продукты и технологии. Мемристорные чипы, разработанные нашим коллективом, изготавливают в лаборатории мемристорной наноэлектроники ННГУ совместно с НИИИС — НИИ измерительных систем им. Ю. Е. Седакова.
Алексей Михайлов
Заведующий научно-исследовательской лабораторией мемристорной наноэлектроники ННГУ Freepik
За роботами будущее
Хоть сейчас устройства для управления при помощи мысли выглядят немного несуразно и может для кого-то глуповато, но это только одни из первых вариантов управления будущего. Прикрутить машинное обучение и искусственный интеллект, уменьшить в размерах и будет всё как в фильмах фантастики.
Остаётся только немного подождать. Всё-таки с каждым годом технологии становятся всё лучше и лучше, и когда-нибудь настанет тот момент, когда роботы будут выполнять большую часть работы за нас. А мы будем только думать о том, что им нужно сделать, а сами лежать на диванчике и попивать чай. И это всё благодаря усилиям учёных и инженеров.
