Новости

4 апреля, 2023 11:52

Железной рукой: как управиться с роботом

Источник: Поиск
Картина, прямо скажем, фантастическая. Однако сюжет почерпнут не из фильма или книжки о будущем, а из рассказа серьезного ученого из солидного академического института. Идет сборка электронного прибора: на миниатюрный болтик надо накрутить микрогайку. И человеку просто не хватает рук: держать приходится и кроху-болтик, и комплектующие с паяльником. Самое время подать команду помощнику – автоматическому устройству, работающему вместе с человеком.
Источник: Pixabay
Это коллаборативный робот – кобот. Он и нужную гайку насадит, и сам же ее закрутит. Другой пример. Средний по размерам кобот (чтобы особо не бросался в глаза) всегда рядом и готов выполнить любую просьбу. Не только «подай-принеси», но, скажем, подсказать, как лучше добраться до работы: если на автомобиле, то придется постоять в пробках, потому проще спуститься в метро. Напомнит «хозяину» о назначенной встрече и с детьми, если надо, посидит.

Коботы сегодня просто необходимы. Однако система «человек – кобот» требует более сложного программирования, чем движения обычного робота. Чтобы ее действия были без-опасными и эффективными, надо учитывать множество новых факторов, в том числе поведенческие особенности человека. А прежде чем приступить к программированию, обработать огромное количество данных, смоделировать и провести тестирование массы ситуаций.

– Появление работоспособных, безопасных и эффективных коботов в промышленных масштабах произойдет не сегодня и не завтра, – продолжает Ринат Галин, научный сотрудник лаборатории киберфизических систем Института проблем управления РАН, – а через несколько лет. В технике ситуация обычная. Десятилетия потребовались, чтобы, например, создать реактивный двигатель, да и самолет полетел далеко не сразу, не сразу дали ток атомные электростанции и т. д. Все зависит от нас – наших способностей, упорства, целеустремленности.

А в этом случае предстоит изменить отношение к роботам – отказаться от примитивных стереотипов и предрассудков: зачем, мол, они нам? Жили же мы без них и неплохо обходились. Перестать, наконец, их опасаться: не заменят ли они людей, а то и весь мир себе подчинят? Вместо этого утвердимся в простой мысли: надежные и, подчеркнем, безопасные помощники коботы облегчат нам жизнь. И не только на работе. Они смогут ухаживать за нами, когда мы болеем, станут терпеливыми, ненавязчивыми собеседниками, когда мы в них будем нуждаться. И общаться с ними будет так же просто, как с людьми.

– Как они будут выглядеть?

– Да как угодно. Робот-нянька или сиделка может быть похож на человека или животное – здесь и выдумывать ничего особенного не надо, уже есть серийно выпускаемые модели. Другое дело – промышленные роботы. В каждом конкретном случае их конструкция будет зависеть от сложности операций, которые мы им поручим. Скажем, достаточно примитивный манипулятор – роботизированная рука – может быть длиной от 20 см до 1,5 метра, с различными степенями свободы в зависимости от поставленных перед «рукой» задач. Сегодня роботы такого типа оснащены экраном с изображением человеческого лица (помогает им выглядеть «дружелюбнее») и датчиками, чтобы, фиксируя указания оператора, передавать на собственную систему управления, тогда робот сможет на них реагировать.

– Какими главными качествами должен обладать робот и как этого добиться?

– Прежде всего быть безопасным. Хотя в отличие от человека у робота нет вредных привычек – он всегда исполнителен, уравновешен, спокоен. Ведь все его действия четко прописаны и строго регламентированы алгоритмами. Разрабатывая их, мы стремимся достичь высочайшей эффективности во взаимодействии человека и робота. Стараемся предусмотреть уйму ситуаций, чтобы, оказывая человеку услуги, он ни в коем случае не угрожал его безопасности. Не должен, например, подносить инструмент близко к человеку, даже касаться людей. Отмечу, что, учитывая важность этих исследований, Российский научный фонд выделил нам грант «Исследование и разработка подхода, методики и алгоритма распределения задач среди участников коллаборативной робототехнической системы в условиях неопределенности и с учетом их состояния».

Понятно, что, вникая во все тонкости обязательных операций и «техники безопасности», математики разрабатывают алгоритмы вместе с производителями, пытаются предугадать возможности непредвиденных ситуаций. Выполняя технические инструкции, робот «научится» приспосабливаться к требованиям человека, даже к его индивидуальности. Скажем, фиксировать изменения в его поведении и смене настроения. А если человеку вдруг станет плохо, «почувствует» это и, «порывшись в памяти» (своей базе данных и знаний), найдет подходящую услугу: принесет, например, стакан воды, подаст телефон, попробует вызвать скорую… Оказывая помощь в экстренных случаях, ему будет предоставлена свобода выбора (естественно, в рамках прописанных инструкций). Пусть человек так и останется ему непонятен, но он обязан четко выполнять все его требования и пожелания. Но не наоборот: ни в коем случае не пытаться приспособить человека к своим нуждам.

На практике это будет выглядеть так: нам требуется, скажем, сделать «умным» определенный технологический процесс, допустим, производство металлочерепицы и различных элементов крыши. Мы предлагаем задействовать роботизированную ячейку. Для этого изучаем все нюансы производства, пишем для робота подробнейшую программу и вносим в его базу данных. По предварительным расчетам, производительность труда вырастет примерно в полтора раза. Куда труднее выработать алгоритмы для робота, действующего вместе с человеком. Чтобы предусмотреть всевозможные ситуации, включая оплошности, которые может допустить человек, нам необходимо задействовать фантазию. Человек, скажем, ошибся или неловко повернулся – и возник риск помешать работающему рядом роботу. Тут наша задача с помощью разрабатываемых методов и алгоритмов – предусмотреть все возможные случаи, учесть их и сделать робота эффективным помощником, чтобы смог правильно реагировать на все изменения в поведении человека. А помогут ему в этом многочисленные датчики, которыми мы робота оснащаем. Получив сигнал об опасности и выполняя «инструкцию», он попытается обойти человека. Сделает все, чтобы избежать инцидента. Со стороны может показаться, будто робот думает и оперативно принимает решения. На самом деле это пример того, как он действует благодаря прописанным в алгоритме требованиям к безопасности. Учитывая еще и то обстоятельство, что, работая вместе, робот запоминает все операции и в будущем, возможно, сумеет выполнять их сам, без участия человека.

– Техника часто модернизируется, значит, и требования к роботам будут меняться?

– Безусловно. Придется не только обновлять и пополнять базы данных робота, но и совершенствовать его конструкцию. Скажем, навешивать на него новые совершенные датчики, использовать мягкие элементы, способные менять свою форму, чтобы сделать его «психику» более восприимчивой и гибкой. Мы хотим, чтобы роботу легче было адаптироваться к человеку. Робот – это помощник, всего лишь инструмент, но щедро одаренный. Ведь благодаря искусственному интеллекту он сможет развиваться и совершенствоваться (хотя не исключены проблемы с безопасностью) в зависимости от таланта и знаний человека, а также с учетом вычислительных и финансовых ресурсов.

– Как робот будет понимать, чего от него хотят, и как сам сможет говорить?

– Для этого в его огромной базе данных должны быть все лингвистические конструкции, которые может произнести или сгенерировать человек. Неожиданностей быть не должно.

– Вы упомянули грант РНФ, расскажите, пожалуйста, о нем.

– Проект ставит перед нами задачу добиться роста эффективности взаимодействия людей и роботов. Нам необходимо изучить самые разные процессы «жизнедеятельности», автоматизировать их, чтобы повысить производительность труда и снизить экономические затраты. Если мы выполним все требования гранта, то Фонд продлит финансирование проекта еще на два года. Средства пойдут на командировки, участие в конференциях, на публикации. За два года мы должны выдать 16 публикаций. Отмечу, что одна из наших статей – об оценке эффективности взаимодействия человека и робота – пользуется популярностью и регулярно цитируется в фундаментальных и прикладных работах российских и зарубежных ученых. Мы твердо убеждены: за нашим направлением будущее, и наша задача – его приблизить.

21 июня, 2024
Ученые СФУ смоделировали процессы кислородного сжигания «грязных» отходов
Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) в Красноярске разработали технологию получения д...
10 июня, 2024
Создан оптимальный метод производства наночастиц из золота и кремния
Российские физики разработали подход, позволяющий производить гибридные наночастицы на базе кремни...