09.04.2020
Можете ли вы себе представить, как в местах пострадавших от стихийных бедствий со спасательной миссией высаживается десант гуманоидных роботов, или что такие роботы ухаживают за тяжелобольными или немощными стариками. Хотя подобное уже много раз показывалось в фантастических фильмах, в реальности же трудно себе представить, что роботы смогут справиться с подобной задачей.
Одной из немногих компаний, которая ведет серьезные разработки в этом направлении, является Kawasaki Heavy Industries или просто Kawasaki. Прошло два года с момента, когда компания представила свой концепт гуманоидного робота на Международной выставке IREX в 2017 года, до презентации полностью функционального работающего робота Kaleido, в котором были реализованы все новейшие разработки компании и мечты его создателей в 2019 году.
Давайте посмотрим на развитие проекта Kaleido в ретроспективе, начиная с его первой презентации.
Основные данные:
Рост – 178 см.
Вес – 85 кг.
Его параметрические размеры соответствуют антропометрическим размерам среднестатистического мужчины среднего возраста. Робот свободно жмет от груди вес равный 60 кг., что вряд ли по силам неподготовленному мужчине. Свобода передвижения реализована за счет наличия двигателей в 32 осях.
Размеры робота продиктованы необходимостью вписаться в существующую среду – он должен передвигаться там же, где и человек, оперировать человеческими инструментами.
Свое имя, Kaleido, робот получил не случайно. Оно означает «блистающий в небе, постоянно меняющийся, безграничное развитие» и полностью отражает заложенную в него концепцию. Создатели проекта хотели, чтобы их детище гармонично сосуществовало с человеком в современном нестабильном обществе, чтобы робот мог помочь тем, кто оказался в местах, пострадавших от стихийных бедствий или техногенных катастроф.
На презентации 2017 года, которая проходила в рамках выставки iREX2017, робот вставал из позиции лежа, мастерски подтягивался и жал гантели.
Давайте посмотрим, какие усовершенствования претерпел робот за два года.
Обновление №1. Встроенные батареи. Робот получил независимость от внешних источников питания
Сейчас Kaleido оснащен внутренней батареей, что сделало робота автономным. Теперь робот может свободно перемещаться. Два года назад у него было проводное соединение с четырьмя контроллерами и блоком питания. Устранение этого ограничения – важный шаг к повышению практичности робота.
На фотографиях видны страховочные и силовые кабели, так как в статье используются лабораторные фотографии.
Обновление №2. Силовые датчики. Датчики позволяют роботу ходить в вертикальном положении.
Второе преимущество Kaleido – это прямохождение – возможность передвигаться вертикально на двух ногах. Несмотря на то, что прямохождение – это второй признак человека. Однако, обучить этому робота – чрезвычайно сложная задача.
Ключевую роль для прямохождения играют силовые датчики. Уникальная система датчиков была разработана под руководством профессора Масаюки Инаба (Masayuki Inaba) из лаборатории Джаухау Систем Кугаку (The Jouhou System Kougaku (JSK) Laboratory) Токийского университета – исследовательского партнера компании. Силовые датчики, установленные в «лодыжках» Kaleido, позволили ему ходить в вертикальном состоянии без посторонней помощи. До этого робот мог передвигаться только на четвереньках или же опираясь на другие предметы.
Обновление №3. Система зрения, помогающая Kaleido распознавать предметы.
При помощи системы камер Kaleido обзавелся собственной системой зрения, которая помогает ему искать и опознавать конкретные предметы для выполнения рабочих задач. Например, он может подобрать пластиковую бутылку перед собой или подойти к обозначенному предмету.
На фотографии изображено, как Kaleido распознает упавшую опору, поднимает и переносит ее.
Освоив базовые действия человека – распознавать предметы, подбирать и перемещать их, Kaleido приближает будущее, в котором роботы уверенно впишутся в общество людей, которые не будут их опасаться.
Одной из задач, стоящей перед проектом Kaleido, является показать, что гуманоидные роботы будут полезны человеку.
Помогать и спасать человека, оказавшегося в условиях бедствия – суть проекта. Последствия последних природных и техногенных катастроф показали актуальность этого проекта. Об этом рассказывает один из главных разработчиков проекта Kaledo, Масаюки Камон:
Одной из главных проблем, гуманоидных роботов, стоящей перед разработчиками – это собственный вес робота и его грузоподъемность. Например, промышленный робот грузоподъемностью 80 кг, имеет собственный вес порядка пятисот кг. Для гуманоидного робота это не приемлемо, особенно если он должен работать в местах, пострадавших от стихийных бедствий. Его собственный вес не должен превышать веса, который он может поднять. В результате упорного труда появился наш экзоскелет из композитного полимера.
Имея большой опыт в разработке промышленных роботов, мы видели, что многие технологии могут быть перенесены в проект гуманоидного робота, однако в ходе работы появлялись нюансы, которые требовали их серьезных доработок. И как в любой научной работе мы начинаем с гипотезы, потом разрабатываем концепцию, затем проектируем и заканчиваем прототипированием. И, как правило, мы отходим очень далеко от промышленной робототехники.
Первая версия гуманоидного робота была представлена в 2017 году и работала от внешнего источника питания, к которому он подсоединялся кабелем. Так что, Kaleido 1.0 был скорее похож на собаку на поводке. Все, кто видел его, сомневались в его гуманоидном типе. Версия 2019 года уже была оснащена встроенном источником питания и это стало настоящим прорывом. Сегодня никакие провода уже не ограничивают движения Kaleido.
Автономный источник питания – задача, решение которой потребовало очень больших усилий. Во-первых, он нешуточно добавлял вес всему роботу, а во-вторых, он значительно снижал его скорость. Мы справились с этим. Нам удалось развить у робота весьма бодрую скорость, сохранив первоначальный вес робота.
Изначально принимаясь за разработку этого проекта, ни у кого не было уверенности в успехе и вообще, в его востребованности. Но пройденный путь, полный проб и ошибок, и те результаты, которых нам удалось добиться, придали нам уверенности в том, что мы сможем реализовать наш проект. И еще больше вся команда убеждена в большой важности проекта Kaleido. И компания Kawasaki не остановится в своем стремлении приносить пользу обществу и построит робота, способного помогать людям. Помимо всего прочего, в процессе реализации этого проекта, было разработано большое количество инновационных технологий. И пусть их не видно сразу, но многие из них не имеют аналогов в мире и могут быть теперь применены в других отраслях робототехники, в том числе и в промышленном роботостроении. И компания серьезно настроена на их внедрение в реальный мир. А пока наш Kaleido развлекает зрителей танцами, упражнениями на беговой дорожке. И пусть он сегодня «вызволяет» манекен из импровизированных завалов из пластиковых канистр, в ближайшем будущем он будет спасать настоящих людей в местах реальных катастроф.