Гуманоиды и андроиды

При упоминании слова «робот» большинству людей на ум приходят не динозавры, луноходы или миниатюрные устройства, умеющие работать в команде, а в первую очередь представляются человекоподобные машины.

Человекоподобный образ робота во многом сформировали фантастика и кино, но первые промышленные роботы вовсе не были гуманоидами — это были манипуляторы для производственных операций. Создание машины, которая одновременно похожа на человека, уверенно двигается в разнообразной среде и обладает сопоставимой универсальностью, остается значительно более сложной задачей.

Трудности движения

Человеческое тело сложно воспроизвести механически: двуногая ходьба требует постоянного контроля равновесия, контакта с поверхностью и координации многих приводов. Подъем по лестницам уже освоен несколькими платформами, поэтому считать его почти недоступным для роботов нельзя. ASIMO был важным этапом развития устойчивой двуногой ходьбы, а Atlas Boston Dynamics демонстрирует гораздо более динамичные движения; при этом надежная работа в непредсказуемой человеческой среде все еще остается трудной задачей.

Sophia — социальный гуманоид Hanson Robotics. В 2017 году Саудовская Аравия публично объявила о предоставлении Sophia гражданства; событие получило широкую огласку, но не означает, что робот обладает человеческим сознанием или правами человека в обычном юридическом смысле

Человекоподобные

Значительная часть разработок посвящена созданию не андроидов, а гуманоидов. Главное отличие заключается в том, что гуманоиды не выглядят как люди, хотя, как правило, они имеют аналогичные пропорции, голову, возможно, руки, реже — ноги. Гуманоид необязательно должен ходить, он может быть стационарным. Делают его и мобильным — робот передвигается, например, на колесах или гусеницах. В любом случае человеческие черты должны угадываться. Вот почему у гуманоидов часто установлены на голове стилизованные под глаза камеры, а на теле — экраны, на которых отображаются эмоции. Все это делает роботов более похожими на человека.

Pepper — социальный гуманоид с сенсорным экраном, созданный для взаимодействия с людьми в магазинах, на мероприятиях и в исследовательских проектах. Он может воспринимать речь и данные датчиков, но заявления о точном «определении настроения» человека следует понимать как ограниченную программную оценку сигналов, а не чтение эмоций

Самые востребованные

Самыми известными гуманоидами являются NAO и ASIMO. Внешнее сходство с ними (а заодно и с астронавтами) имеет целый ряд разработок: Альфа, Pepper, A R-601 и др. Функционал их примерно один и тот же: двигают руками и головой, распознают объекты, голос и воспроизводят звуки. С развитием голосовых помощников все большее количество моделей могут поддержать диалог и ответить на вопросы, а голосовое управление и вовсе стало в последние годы стандартом.

Гуманоиды привлекают много внимания, но по числу реально работающих машин они уступают специализированным промышленным и сервисным роботам. Человекоподобные платформы применяют прежде всего в исследованиях, образовании, демонстрационных проектах и постепенно — в пилотных промышленных задачах. Роботы-компаньоны составляют лишь одну из ниш и не являются главным применением гуманоидов.

REEM-C. Гуманоид используется как для работы на конференциях, так и в качестве исследовательской платформы: по заверениям разработчиков, он уже принимал участие в исследованиях по более чем 10 направлениям

Nadine и создатель андроида Надя Тальманн. Платформа имитирует социальное поведение: распознает некоторые сигналы собеседника и может менять выражение лица и ответы в ходе диалога. Это не означает наличия у робота человеческих эмоций или «эмоционального интеллекта» в обычном смысле

Poppy

Poppy — робот-андроид, комплектующие которого могут быть распечатаны на 3D-принтере.

Проект Poppy появился в 2012 году в исследовательской группе Flowers института Inria в Бордо. Платформа развивается как открытый проект: чертежи аппаратной части и программное обеспечение опубликованы, поэтому исследователи и энтузиасты могут собирать и модифицировать собственные варианты.

Poppy — один из самых универсальных роботов

Возможности Poppy могут меняться в зависимости от комплектации и прошивки. Например, эта модель оснащена камерой и LCD-экраном, встроенными в голову, а управляется более совершенным программным обеспечением, которое позволяет роботу лучше ориентироваться в пространстве и удерживать равновесие

Каждый желающий может изменить параметры робота, подстроив его под свои требования

Напряжение в коленях, создаваемое пружинами даже в неподвижном состоянии, дает роботу лучшую устойчивость

Несмотря на небольшое количество деталей, собрать робота не так просто: даже специалистам на это нужно несколько дней. Не составит труда купить уже готовый экземпляр, но за него придется заплатить несколько тысяч долларов

Asimo

Honda ведет историю своей программы человекоподобных роботов с экспериментального двуногого E0, созданного в 1986 году. После серии моделей E и P компания представила ASIMO в 2000 году; он стал одной из самых известных демонстрационных платформ двуногой робототехники.

Робот ASIMO, хотя и выпускается штучно, получил широкую известность за умение контактировать с людьми.

Многочисленные умения ASIMO связаны с большим количеством электроники, управляющей его действиями: внутри корпуса робота практически нет свободного места. Все компоненты потребляют электроэнергию, поэтому время автономной работы ASIMO не превышает одного часа

Одно из уникальных умений робота возможность подниматься и спускаться по лестницам

Помимо голосовых команд, ASIMO реагирует на движение рук человека: он понимает жесты «иди туда», «приветствие», «пожатие руки» и др.

Последняя модификация ASIMO была выпущена в 2014 году

Boston Dinamics

Boston Dynamics основана в 1992 году и стала одной из наиболее известных компаний в области динамической мобильной робототехники. Ее проекты сильно повлияли на развитие шагающих машин, однако современная робототехника создается множеством университетов и компаний по всему миру, поэтому приписывать одной фирме «практически все» прорывы неверно.

BigDog

Главным предназначением робота является перевозка грузов. При относительно небольших параметрах (высота — 76 сантиметров, длина — 91 сантиметр) BigDog способен переносить до 155 килограммов груза. Однако основным его преимуществом является не грузоподъемность, а маневренность: робот может преодолевать уклоны до 35 градусов, спускаться с холмов, самостоятельно подниматься после падений, перешагивать через препятствия и т. д. Неудивительно, что главным заказчиком выступило Министерство обороны США, нуждающееся в транспорте, способном переносить тяжелое вооружение по пересеченной местности.

BigDog. За движение робота отвечают двигатель мощностью 15 лошадиных сил и бортовой компьютер, который обрабатывает данные с многочисленных датчиков. В поздние версии была добавлена возможность восприятия голосовых команд, что сделало управление им более доступным

Sand Flea

Название робота переводится как «Песчаная блоха», и у создателей были все основания назвать свое творение таким образом. При собственной высоте 15 сантиметров он может подпрыгивать на 8–9 метров, проникая в окна третьего этажа или на крыши зданий и с легкостью преодолевая любые заборы. Запаса углекислого газа хватает примерно на 25 таких прыжков, благодаря чему робот способен продвинуться достаточно далеко даже в городских условиях.

Sand Flea. Несмотря на простой внешний вид, робот обладает серьезными техническими возможностями. Управление им может вестись как удаленно, так и автономно. Неудивительно, что умение самостоятельно преодолевать препятствия сделало его претендентом на роль военного разведчика

Spot

Spot — серийная четвероногая платформа Boston Dynamics для инспекций, сбора данных и других задач. Робот умеет передвигаться внутри и снаружи помещений, пользоваться лестницами и обходить препятствия. Для современной версии производитель указывает среднее время работы около 90 минут на аккумуляторе, причем оно зависит от полезной нагрузки и условий.

Spot. Робот является эволюцией BigDog. У него меньшая грузоподъемность, но движения стали гораздо более тихими. Этого удалось добиться благодаря замене двигателя внутреннего сгорания на электродвигатель

Cheetah

Cheetah — исторический исследовательский прототип Boston Dynamics, который в 2012 году на беговой дорожке превысил 45 км/ч. Его создавали прежде всего для исследования динамического бега; позднее компания разработала свободно передвигавшийся прототип WildCat. Старый рекорд Cheetah не следует описывать как действующее звание «самого быстрого шагающего робота в мире».

CHEETAH. За основу взят принцип бега леопарда: изгиб спины во время прыжка позволяет делать более широкие шаги и быстрее преодолевать расстояние

Rise

Шестиногий робот предназначен для передвижения по вертикальным препятствиям. Он с легкостью карабкается по стенам, деревьям и заборам, развивая достаточно высокую скорость — около 30 сантиметров в секунду. RISE довольно маленьких размеров: длина — 25 сантиметров, вес — около 2 килограммов.

RISE. Каждая нога робота приводится в движение двумя электромоторами. Бортовой компьютер обеспечивает управление ногами, связь и обработку данных сенсоров

Atlas

Atlas долгое время был гидравлической исследовательской платформой, на которой Boston Dynamics демонстрировала сложную динамику движения. В 2024 году компания завершила работу над гидравлической версией и представила полностью электрический Atlas, ориентированный уже на будущие практические промышленные применения.

Гидравлический Atlas. В 2017 году Boston Dynamics показала платформу, выполняющую прыжки и сальто назад. Эти демонстрации стали заметным этапом развития динамического управления гуманоидными роботами; в 2024 году гидравлическую версию сменила новая электрическая платформа Atlas