Как сделать робота похожего на человека
Добавил пользователь Дмитрий К. Обновлено: 05.10.2024
Эта книга – отличный подарок для тех, кто собирается строить робота в первый раз, а также будет полезна и более опытным "роботостроителям", которые хотят отточить свое мастерство. Базовых знаний в области радиоэлектроники окажется вполне достаточно, чтобы книга помогла вам осуществить 12 отличных робототехнических проектов с использованием как промышленных частей и деталей (полные списки прилагаются), так и различного домашнего хлама, вытащенного с антресолей.
Издание окажется крайне полезным для всех любителей электроники и телемеханики как классическое руководство по функционально-блочному построению робототехнических устройств.
Глава 1 - Начало 1
Глава 2 - Искусственная жизнь и искусственный интеллект 4
Глава 3 - Системы питания 6
Глава 4 - Системы движения и привода 10
Глава 5 - Сенсорика 13
Глава 6 - Интеллект 19
Глава 7 - Передвижной робот с голосовым управлением 26
Глава 8 - Поведенчески ориентированные схемы роботов, нейронные сети, организация нервной системы и предикативная архитектура 29
Глава 9 - Робот – система телеслежения 36
Глава 10 - Передвижные платформы 38
Глава 11 - Шагающие роботы 42
Глава 12 - Робот – солнечный шар 44
Глава 13 - Подводные роботы 46
Глава 14 - Аэророботы 48
Глава 15 - Роботизованная рука-манипулятор, интерфейс IBM PC и система голосового управления 50
Глава 16 - Кисть руки – андроида 53
Джон Ловин
Создаем робота-андроида своими руками
Введение
Создание электронных устройств является интересным и увлекательным занятием, а конструирование роботов может принести наибольшее удовлетворение. В этом случае вам придется создавать не только электронные схемы и узлы, но воспользоваться некоторыми другими технологиями. Создание робота включает решение следующих технологических проблем:
• система питания устройства
• моторы и сервомеханизмы для обеспечения движения и перемещения устройства
• системы чувствительных датчиков (сенсоров)
• элементы искусственного интеллекта
По каждой из этих проблем существует многочисленная специальная литература, и очевидно, что объем одной книги не позволит охватить все многообразие применяемых технологий. Тем не менее мы коснемся большинства из них, что позволит вам получить начальные представления о задаче и может послужить основой для дальнейшего самостоятельного экспериментирования.
Робототехника является развивающейся дисциплиной. Многие подходы известны уже сегодня, но вряд ли кто-нибудь сможет сказать, какие методы и технологии конструирования будут использоваться через сто лет. Как и биологические системы, робототехника развивается в соответствии с Дарвиновской моделью "естественного отбора".
Занявшись созданием роботов, вы не останетесь в одиночестве. Я был очень удивлен, когда узнал, что многие энтузиасты, государственные организации, частные фирмы, спортивные и технические клубы занимаются вопросами любительского конструирования роботов. Наиболее "продвинутой" программой по робототехнике из тех, которые я когда-либо видел, обладает американское космическое агентство НАСА. Большинство разработок можно найти в открытом доступе. Если у вас есть Интернет – воспользуйтесь любой поисковой системой (Yahoo, Exite и т. д.) по ключевому слову robotics. Вы найдете массу информации, посвященной робототехнике, на сайтах различных компаний, университетов, клубов, форумов и просто энтузиастов.
Благодарности
Я хотел бы выразить благодарность некоторым коллегам, оказавшим неоценимую помощь при создании этой книги: Мэтту Вагнеру, моему агенту в Waterside Productions, Скотту Грилло, помогавшему выдержать график работы, и Стефану Смиту за большую помощь в редактировании текста.
Глава 1
Начало
Некоторые историки считают, что началом робототехники можно считать времена античной Греции. Примерно в 270 году до н. э. греческий инженер Ктесибус создавал музыкальные органы и клепсидры (водяные часы), в которых имелись движущиеся фигуры.
Другие историки полагают, что робототехника началась с появлением механических кукол. Примерно в 1770 году Пьер Жаке-Дрю – швейцарский часовой мастер и изобретатель наручных часов изготовил три замечательные куклы. Одна из созданных им кукол "умела" писать, другая – играть на органе, а третья – рисовать картины. Эти удивительные механические куклы, предназначенные для развлечения королевской семьи, проявляли свое "искусство" при помощи рычажков, шестеренок и пружин.
Позднее, в 1898 году, Никола Тесла построил дистанционно управляемую "ныряющую" лодку. Для 1898 года это было немалым достижением, и лодка демонстрировалась в Мэдисон Сквер Гарден. Тесла планировал создать лодку, способную к автономному плаванию, но за недостатком финансирования исследования пришлось прекратить.
Слово "робот" впервые появилось в 1921 году в пьесе "Р.У.Р." (Россумские Универсальные Роботы), написанной знаменитым чешским драматургом Карелом Чапеком. Робот по-чешски означает "рабочий". В пьесе описывались механические слуги – "роботы". Когда этих роботов наделили человеческими эмоциями, они восстали против своих хозяев и уничтожили их.
Исторически можно найти немало примеров роботов – предметов неживой природы, копирующих человеческую внешность и некоторые человеческие "функции". Таких "человекоподобных" роботов принято называть андроидами.
С легкой руки Карела Чапека роботы стали главными героями многих научно-фантастических книг и фильмов. Развитие темы "роботов" привело к появлению их многочисленных разновидностей. Наряду со старомодными "железными" людьми, появились киборги – существа частично "человеческого", а частично – "машинного" происхождения, и андроиды - роботы, имеющие человеческий облик.
Многие впервые увидели "настоящего" робота на всемирной ярмарке 1939 года. Фирма Westinghouse Electric создала робота Electro – движущегося человека. У робота Electro имелись моторчики и система приводов, позволявшие ему "двигать" ногами, руками и ртом. Робот не "умел" делать никакой полезной работы – его просто демонстрировали на сцене в компании "механической" собаки Спарко.
Зачем создавать роботов?
Применение роботов оказалось совершенно необходимым для многих производств, прежде всего потому, что стоимость "труда" робота оказалось значительно ниже стоимости такой же операции, производимой работником – человеком. Более того, робота достаточно запрограммировать один раз, и он будет совершать требуемое действие с точностью, превосходящей точность работы любого квалифицированного рабочего. С другой стороны, человек способен выполнять различные задания и с этой точки зрения является значительно более гибким. Роботы, как правило, предназначены для выполнения какой-то одной операции. Например, робота, предназначенного для сварки, вряд ли удастся "научить" считать детали в бункере.
Существующие наиболее совершенные промышленные роботы очень скоро превратятся в "динозавров". Сегодняшняя "младенческая" стадия эволюции роботов заканчивается, появляются новые, гораздо более универсальные роботы, вбирающие в себя все новые качества человеческого интеллекта.
Персональный компьютер уже произвел переворот в обществе, но "персональный" робот еще не появился. Причина очевидна – создание такого робота намного сложнее. Помимо развитого интеллекта он должен хорошо "уметь" ориентироваться и перемещаться в пространстве и осуществлять необходимые манипуляции для достижения поставленной цели.
Применение роботов
Понятно, что гораздо проще создать "домашнего" робота, выполняющего какую-то одну работу. Например, уже сегодня существуют небольшие мобильные роботы, которые могут "самостоятельно" постричь траву на газоне. Эти роботы работают от солнечных батарей и не требуют программирования. По периметру газона закапывается провод; робот чувствует этот провод и остается внутри периметра, не выходя за его пределы.
Создание полезного персонального робота очень сложно. Вообще говоря, эта проблема выходит за рамки данной книги, да, пожалуй, и любой современной книги по робототехнике. Резонно спросить – а какова вообще тогда цель этой книги? Я надеюсь, что, прочитав эту книгу и построив несколько моделей роботов, вы приобретете необходимый опыт и сможете внести свой вклад в развитие робототехники.
Будь то рассказы Айзека Азимова, робот номер пять по кличке Джонни из "Короткого замыкания", искусственный разум из фильма "Мстители: Эра Альтрона" или британский телесериал "Люди" - популярная культура уже давно увлечена идеей о наделении роботов сознанием и чувствами, как у людей.
Но насколько реалистична ситуация, когда роботов будет сложно отличить от людей? И нужно ли это?
Бен Герцель, создавший в сотрудничестве с гонконгской компанией Hanson Robotics человекоподобного робота Софию, считает, что роботы должны походить на людей, чтобы ломать стереотипы и сомнения, которые могут возникнуть у человека про общение с роботами.
"Человекоподобные роботы будут появляться, потому что людям они нравятся, - рассказал он в интервью Би-би-си. - Они с гораздо большей охотой будут отдавать приказы или жаловаться на подругу человекоподобному роботу, а не роботу-пылесосу".
"Мне кажется, робот Пеппер [компании Softbank] очень уродливый. Он смахивает на передвижной киоск. София будет смотреть вам в глаза, она будет реагировать на вашу мимику. Это отличается от того, чтобы смотреть на экран в корпусе Пеппер", - добавил он.
В настоящий момент существует 20 роботов Софий - шесть из них регулярно появляются на конференциях по всему миру. Они выступают с докладами и являются наглядной демонстрацией достижений в этой технологической области.
Многие компании хотели бы заполучить Софию, чтобы она приветствовала их клиентов, для чего они обращаются к Hanson Robotics. Но производить человекоподобных роботов вроде Софии и Пеппер по-прежнему очень дорого, сказал Герцель.
Многие специалисты по робототехнике с ним не согласны.
Автор фото, SingularityNet
Бен Герцель и робот София
Соучредитель и глава Intuition Robotics Дор Скулер выступает категорически против того, чтобы роботы походили на людей.
Его беспокоит так называемый эффект "зловещей долины". Этот термин, придуманный японским ученым-робототехником Масахиро Мори, подразумевает, что чем больше робот походит на человека, тем больше он вызывает неприязнь и отвращение.
Он считает неэтичным, когда роботы притворяются людьми.
Автор фото, Intuition Robotics
Соучредитель и глава Intuition Robotics Дор Скулер выступает категорически против того, чтобы роботы походили на людей
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
Конец истории Подкаст
В конечном счете люди будут понимать, что робот не живой, говорит он, и посчитают, что их предали: "Я не вижу связи между тем, чтобы пытаться обмануть вас, и тем, чтобы дать то, что вам нужно. ЭллиКью - милый робот, и он друг. Мы выяснили, что между роботом и человеком может возникать положительная связь, которая может скрасить одиночество, и машине не нужно притворяться человеком".
Исследователь из университета Карнеги-Меллона Рейд Симмонс поддерживает это мнение: "Многие из нас считают, что роботу достаточно обладать первичными характеристиками вроде человеческого взгляда и жестикуляции, но наделять его очень реалистичными человеческими чертами нецелесообразно. Я уверен, что нам нужно держаться подальше от "зловещей долины", потому что из-за нее появляются завышенные ожидания, которые современные технологии оправдать не способны".
Однако, по мнению Герцеля, такие роботы как София со временем станут такими же умными, как люди, а, возможно, и умнее. Исследователь основал компанию SingularityNet, благодаря которой программисты могут разрабатывать и продавать системы искусственного интеллекта.
И чем больше нам будет попадаться человекоподобных роботов, тем быстрее мы к ним привыкнем. По его словам, иногда человеку бывает проще довериться машине.
Но наступит ли такое описанное фантастами время, когда у роботов появится сознание, свобода выбора и, возможно, какие-то защищаемые законом права?
"Мне кажется, если у роботов появится такой же разум, как у людей, то и их сознание будет таким же", - сказал Герцель.
Александр Кузнецов | 11 Января, 2022 - 19:40
Robo-C-2 выглядит как человек и может выполнять несложные по человеческим меркам действия: здороваться за руку, показывать направление, махать руками и поднимать предметы весом до одного килограмма. Кроме того, он имитирует мимикой различные эмоции, может двигать глазами, бровями и губами. Он также может разговаривать, отвечая на вопросы. Всего поддерживается более шестисот вариантов микромимики.
Инженеры по всему миру работают над созданием андроидов – человекоподобных роботов. Они выглядят по-разному и имитируют человека с разной степенью достоверности. Так, если Atlas от Boston Dynamics – это скорее многофункциональная машина, то робот Ай-Да, которого недавно арестовали в Египте, выглядит как молодая женщина и умеет рисовать.
Свою версию человекоподобной машины представили специалисты британской компании Engineered Arts. Робот, получивший имя Ameca, невероятно достоверно имитирует движения и мимику человека. К настоящему моменту это единственное, что умеет андроид: он даже не может ходить, а работу его мышц активирует система датчиков и приводов под управлением нейросети.
О разработке известно мало: компания пока продемонстрировала только две видеозаписи, но и по ним можно составить впечатление о высоком уровне реализма, которого удалось добиться создателям.
Читайте также: