– Однако она вполне решаема. Универсальный робот (УР), как и компьютер, имеет две основные составляющие: «железо» и программное обеспечение. «Хардвер» и «софтвер». Без сомнений, самая трудная задача – создание «софта». Логично начать с самых общих программ, которые будут необходимыми для всех УР, независимо от их конкретных задач. Важно, например, научить любого робота ходить, научить его распознавать людей и предметы. Несмотря на то что мы еще не располагаем необходимыми программами, надо начать работу и по «железу». То есть приступить к проектированию «тела» робота.
Первоначально нужно построить робота, которым можно управлять дистанционно. Оператор надевает на голову шлем с дисплеем, видит глазами робота и чувствует себя на его месте. Он своими руками делает то, что должен сделать робот. А датчики, прикрепленные к его рукам, передают движения на руки робота. Такой андроид тоже будет очень востребован там, где человеку находиться опасно. Например при работах на месте пожаров, производственных аварий и стихийных бедствий, в космосе, на морском дне, на атомных электростанциях и т. д.
Имея такого робота, можно писать программы для управления им и сразу опробовать их на практике. И так, шаг за шагом, можно учить робота выполнять сначала самые простые, а потом и более сложные операции самостоятельно, без помощи оператора.
Без такого робота мы пока можем заниматься только теорией.
Проектирование «тела» робота можно также поделить на этапы.
Первый этап – скелет (несущая конструкция) андроида. Он включает в себя «кости» и «суставы», которые обеспечивают необходимые степени свободы. Здесь вряд ли возникнут большие проблемы. Это – сравнительно простая механическая конструкция, которая может быть сделана достаточно легкой и надежной.
Второй этап – «мускулы», силовая система УР. Уже разработано много разных двигателей для роботов – электрических, гидравлических, пневматических. Чтобы сделать их достаточно легкими и мощными, надо использовать технические решения из авиационной и космической индустрии.
Третий этап – датчики. Основную информацию человек получает через зрение и слух. Важны также датчики осязания (касания) и силы нажима. Для движения УР необходимы также сенсоры положения в пространстве и ускорения. Все эти датчики достаточно хорошо отработаны, и вопрос состоит только в выборе самых подходящих моделей. С датчиками вкуса и обоняния сложнее, но в первое время можно обойтись и без них.
Четвертый этап – система управления. Конечно, мы говорим о компьютере. Разумно сначала ограничиться возможностями обычного PC: один двухъядерный процессор, HDD – 250–500 GB, 1–2 GB RAM. УР обязательно должен иметь радиосвязь с внешним компьютером (сервером, который будет руководить работой группы роботов).
Пятый этап – источник энергии. Он должен быть автономным, но это не исключает возможности УРа использовать и внешнее питание по кабелю при продолжительной работе на одном месте. Обычно роботы питаются от электрических аккумуляторов, но их емкости не всегда хватает. Поэтому следует подумать об альтернативных источниках энергии: электрохимических генераторах (ЭХГ), супермаховиках или каких- нибудь других источниках энергии. Самую высокую эффективность из существующих разработок имеют двигатели внутреннего сгорания, но они очень шумны и выбрасывают вредные газы.
Этап шестой – «кожа». Логично защитить от воздействия окружающей среды механизмы УРа какой- нибудь оболочкой. Лучше всего, если она будет герметичной. Но она должна быть и гибкой, чтобы не мешать движениям андроида. Дополнительно можно герметизировать и отдельные, более чувствительные агрегаты.
Мой друг, инженер Марин Мидилев, обратил внимание на то, что практическое применение может иметь и рука робота отдельно – как протез для инвалидов. И нога тоже. Здесь, однако, должны сказать свое слово врачи и нейрохирурги. Как уловить нервные импульсы мозга, управляющие движениями рук и передать их на искусственную руку? На этот вопрос я ответить не могу. Я инженер, а не медик.
Но … в Вашингтоне в 2006 году прошла презентация новейшей версии подвижного протеза верхней конечности, управляемого импульсами, поступающими из двигательных центров головного мозга пациента. Впервые обладательницей бионического протеза стала женщина – бывшая военнослужащая армии США, 26-летняя Клаудия Митчелл. Подобные протезы планируется установить в будущем еще шести больным.
Первый бионический протез руки был установлен в 2002 году электрику из штата Теннеси Джесси Салливану. Салливан лишился обеих рук в результате тяжелейших ожогов, полученных им во время аварии на высоковольтной линии. Он также принял участие в презентации нового поколения бионических устройств.
Правая рука Клаудии была ампутирована по плечо в 2004 году после аварии, в которую она попала, катаясь на мотоцикле с приятелем. Протез, установленный ей в Чикагском институте реабилитации инвалидов, является самым совершенным на сегодняшний день бионическим устройством такого типа. Общая стоимость проекта по его разработке составила 4 миллиона долларов.
Для того чтобы связать протез с двигательными центрами головного мозга, оставшиеся после ампутации окончания двигательных нервов были присоединены к грудным мышцам пациентки. Сигналы, поступающие к нервным окончаниям из головного мозга, улавливаются датчиками повышенной чувствительности, крепящимися к поверхности тела, и передаются на процессор, управляющий движениями механического устройства. В более ранних моделях бионических протезов датчики крепились непосредственно к мышцам груди, и для их установки требовалось удаление части мышц и кожных покров.
По признанию создателя протеза Тодда Куикена (Todd Kuiken), в теперешнем своем виде снабженное шестью моторами устройство остается достаточно громоздким: вес его составляет около 5 килограммов, и ряд деталей, вынесенных за пределы макета руки, хорошо видны под одеждой пациентки.
Разработчики намерены продолжить работу по усовершенствованию протеза. В ближайшее время планируется повысить прочность и надежность конструкции, а также увеличить число и точность движений, доступных больному.
В будущем профессор Куикен надеется обеспечить не только подвижность, но и чувствительность искусственных конечностей. Для этого поверхность кисти протеза будет снабжена датчиками температуры и давления, которые каким-то образом будет необходимо соединить с нейронами, ведущими к зонам мозга, отвечающим за тактильную и температурную чувствительность. По такому же принципу будут устроены и протезы нижних конечностей, над созданием которых также работает сейчас группа Куикена…
– Иногда в СМИ раздаются вопли о том, что роботы займут место людей и все станут безработными. Автоматизация отнимет у людей хлеб! – говорит Димитар Нейчев. – Такие «рассуждения» на уровне детского сада не делают чести никому. А куда пойдет продукция заводов-автоматов? Совершенно ясно, что вопрос касается не производства, а
А то, что люди боятся за свои рабочие места – это мы уже проходили. Двести лет назад луддиты
