Что чувствует робот

Настоящий робот должен слышать и видеть — этому принципу следовали многие инженеры во времена становления робототехники.

Роботы могут получать информацию о мире с помощью камер, микрофонов, лидаров, радаров, датчиков давления, температуры и химического состава. В техническом смысле это называют восприятием, однако показания датчиков не означают, что машина испытывает субъективные ощущения так же, как человек.

На современном уровне развития роботы могут не просто брать предметы, но и рассчитывать силу так, чтобы не навредить объекту: например, куриное яйцо в руках робота останется невредимым

Видеть и слышать

Первые «чувствительные» роботы появились еще в 1920-х годах: некоторые экземпляры могли слышать и различать голосовые команды, подаваемые через телефонные трубки. Умение видеть машины приобрели после того, как на них установили светочувствительные датчики, а затем видеокамеры.

Ощущать и понимать

Тело человека или животного покрыто кожей, в которой находятся нервные окончания, которых у роботов, разумеется, нет. Поэтому они не могут быть настолько чувствительными, как люди. Машины ощущают прикосновения только в местах, где установлены датчики. И если кошки используют свои усы в качестве инструмента ближнего ориентирования, то роботам для этого необходимы специальные сенсоры.

В 1970-е годы системы восприятия начали объединять с подвижными человекоподобными роботами. Созданный в Университете Васэда WABOT-1 (1973) мог ходить, брать предметы и поддерживать простое общение. Его возможности исследователи сравнивали с возможностями полуторагодовалого ребенка, но это было образное сравнение уровня отдельных функций, а не измерение человеческого интеллекта.

Wabot-1. WABOT-1. Созданный в Университете Васэда в 1973 году робот мог ходить, брать предметы и вести простое общение. Сравнение его возможностей с полуторагодовалым ребенком относилось лишь к набору отдельных функций

Существуют и так называемые электронные носы — наборы химических сенсоров, по которым программа различает определенные смеси летучих веществ. Такие системы применяют для контроля воздуха, качества продукции и исследовательских задач. Это техническое распознавание химических сигналов, а не обоняние в человеческом смысле.

Новые технологии

На смену бытовым видеокамерам и телефонным трубкам давно пришли новые технологии, позволяющие управлять роботами голосом либо дающие им возможность самостоятельно разрабатывать алгоритм действий в зависимости от поставленной задачи и окружающей среды. Современные сенсоры в отдельных задачах превосходят органы чувств человека: тепловизоры работают в инфракрасном диапазоне, микрофоны регистрируют слабые колебания, а химические датчики обнаруживают определенные вещества. Но робот не обладает универсально «лучшим зрением и слухом»: результат зависит от датчиков, алгоритмов и условий работы.

Радары излучают радиоволны, а не звук. По отраженному сигналу можно оценивать расстояние и относительную скорость объекта. В робототехнике для измерения расстояния также применяют лидары, ультразвуковые датчики и камеры

Как работают «органы чувств» роботов

Для измерения расстояний используют разные принципы. Лидар посылает лазерные импульсы, ультразвуковой датчик — звуковые волны, а радар — радиоволны. По отраженному сигналу система оценивает расстояние и может строить карту окружающего пространства.
Тактильные ощущения робот получает благодаря сенсорам, которые реагируют на прикосновение. В некоторых случаях они имеют вид волосков на теле, направленных в разные стороны: это позволяет строить объемные модели пространства вокруг робота.
Сложнее всего с обучением роботов различать запахи и вкусы: каждое конкретное изобретение направлено на определенные цели, а потому универсального способа, подходящего для большинства разработок, пока не существует.

Colias. Микророботы имитируют поведение роя пчел: все вместе решают общую задачу, при этом каждое устройство выполняет определенную функцию. Подобная кооперация позволяет Colias осуществлять достаточно сложные действия, часто с использованием нетрадиционных подходов. Между собой микророботы поддерживают связь благодаря инфракрасным датчикам, способным работать на расстоянии от 0,5 сантиметра до 2 метров. Система обнаружения препятствий составлена из трех датчиков малой дальности и независимого процессора, который функционирует параллельно с сенсорной системой

Роботы-поводыри

Роботы-поводыри и навигационные устройства для незрячих активно исследуются, но говорить о массовой замене собак-поводырей пока рано. Прототипы используют камеры и другие датчики для обнаружения препятствий и могут передавать человеку команды голосом, звуком или через тактильную обратную связь.

Источники для проверки фактов: Университет Васэда — история WABOT-1; современные описания лидаров, радаров и сенсорных систем в робототехнике.