Робоконструктор. Роботы! Это просто

Итак, несмотря на то, что японская компания Sony практически закрыла линейку производства роботов, и тема дальнейшего развития механических гуманоидов практически подвисла в воздухе… знамя подхватили корейцы. Причем, что отличает именно японские разработки в области роботов? Огромные средства выделены на их создание, полученные модели стоят очень больших денег и при этом достаточно мало могут. Ведь, если сказать прямо, роботы обладают запрограммированным "мозгом", который, в принципе, ничем не мощнее, чем простой РС и ничем не сложнее, чем обычный софт, которым мы ежедневно пользуемся. То есть, это программы управления сервомеханизмами, распознавания и синтеза речи, плюс можно заложить туда энциклопедии, возможность выхода в интернет, беспроводную связь, GPS и так далее. Ничего необычного на самом деле в них нет.

Все очень просто!

Я, кстати, помню одну американскую разработку, где имелась просто механическая голова с шевелящейся челюстью. В компьютер вводишь текст: "Привет! Я - Макс", нажимаешь ввод, после чего голова произносит эту фразу. Разве это сложно? Отнюдь. Используется программа синтеза речи, динамик и один серводвигатель. Хотя в научно-популярных новостях того времени это представлялось чуть ли не как "роботы среди нас". Ну и что…

Сегодняшних роботов можно сделать очень недорогими, это, кстати, касается и "гуманоидов". Давайте рассмотрим один интересный пример…

Robotis Bioloid

Корейская компания Robotis ведет свою историю с конца 90-х и за ее плечами уже не одна разработка, новости о которой обошли весь мир. Bioloid - это более современное видение или даже подход к сборке современных роботов. Дело в том, что, примерно начиная с начала этого столетия, "домашнее роботостроение" начало приобретать большие масштабы, появилось множество специализированной литературы, интернет-магазины, в которых можно купить практически все необходимое - от систем дистанционного управления до сервоприводов и даже наборов винтов, гаек и отверток. Все было поставлено на поток, вначале проводится множество различных соревнований, причем их победители не только получали призы, но и продавали свои успешные модели в виде конструкторов.

Это есть и сейчас, правда в несколько меньшей степени, поскольку сегодня все увлечены искусственным интеллектом и машинными системами, самостоятельно принимающими решения в зависимости от ситуации. Но база комплектующих для данных машин заимствована из предыдущей волны роботостроения.

Что же предложила компания Robotis в рамках проекта Bioloid? На самом деле она выпускает мини-конструкторы с уже готовыми сервомодулями (их несколько типов), из которых можно легко собрать любого робота, будь то гуманоид, робо-лошадь или мини-экскаватор. То есть мы говорим о своеобразных трансформерах.

Данные сервомодули связываются между собой шлейфами по стандарту RS-485 и в сумме закоммутированы на небольшой главный блок управления. Модули сообщают свой статус, то есть текущее положение, а взамен получают команды на выполнение. У каждого такого модуля есть свой личный идентификационный номер, что исключает всякую путаницу.

В принципе, данный блок управления коммутируется компьютером. То есть, если говорить более упрощённо, представьте себе программу 3D-моделирования, в которой имеется таблица с параметрами каждого из сервомодулей и вы самостоятельно можете изменять их. Получается некая интерактивная система.

И что самое интересное, в ней нет ничего особо сложного или супер-дорогого. Вы самостоятельно можете придумать свою собственную модель, потом высчитать, какие и сколько вам нужно сервомеханизмов, после чего приобрести и собрать их с учётом подходящей системы питания. Специальная программная оболочка позволит этим роботом управлять.

Изначально Bioloid продается в виде конструктора, но отдельные его элементы можно докупать впоследствии. А основные кирпичики выглядят так…

А сборка может происходить так:

А что дальше?

Конечно, большого восторга от того, что робот пошевелил рукой, в то время как вы набрали другую цифру для одного из сервомодулей, изначально будет много, но это так… баловство одно. Систему Bioloid я просто привел в качестве примера, хотя подобного рода сервомодульные конструкторы сейчас должны появиться в большой своей массе. Причем важно тут понимать, что детали являются стандартными.

Давайте лучше представим себе, что еще можно сделать на практике. Например, мы создали такого робота, правда не такого миниатюрного как в Bioloid, для того чтобы в его туловище можно было поместить КПК или ноутбук (пока остановимся на варианте ноутбука). У нас получается абсолютно автономная в плане питания система, полностью работающая на аккумуляторах (ноутбук на своих, сервомодули - на своих). Наверняка многие уже читали мои материалы по HTPC (Home Theater PC), в которых я рассказывал, как обычным телевизионным пультом ДУ управлять компьютерным софтом. Это можно сделать и применительно к дистанционному управлению роботом. Плюс к этому, правда этот вариант я пока не очень приветствую в силу несовершенства - системы распознавания речи. Ну, вы знаете такие программы типа "речь-в-текст", когда диктуешь предложение и оно, например, записывается в Microsoft Word.

Также есть попытки голосового управления компьютером :). Смеюсь, потому что помню, как установил такую лет эдак семь назад, долго надиктовывал команды, которые могли бы включать/отключать ту или иную программу. Затем запустил эту оболочку, по несколько раз повторял, мучался… в общем потом громко чихнул, в результате чего одновременно запустились все программы, и компьютер полностью завис :). На данный момент я эту тему конкретно не прорабатывал, может там что-то серьезное и появилось, в общем, голосовое управление потенциально возможно.

Далее делается интерактивная система звуковых откликов. Например, по какому-либо событию динамики ноутбука или же отдельный динамик, который вы подключили к аудиовыходу, воспроизводят некую фразу, записанную в wav-файле, типа "Я включился", "Иду на базу" и т.д. либо звуковой сигнал.

Помимо этого в продаже сейчас имеются портативные видеокамеры, с помощью которых можно сделать систему наблюдения либо распознавания изображений, датчики движения, дистанции, дыма, система GPS, которые могут напрямую связываться с компьютером. То есть в итоге мы выходим на тот уровень, когда все полностью зависит от программирования. При этом мы знаем программы синтеза речи, которые можно использовать для чтения текстов и любой необходимой информации. При удаленной связи можно использовать беспроводной интернет и так далее.

Так что здесь сложного? По-моему, ничего, кроме программирования. Например, если вы сделали свою модель гуманоида, то сначала ее нужно научить механике, то есть ходить. И далее - по нарастающей.

В завершение

В принципе, для обучения роботов различным движениям и жестам не нужно особенно много программировать - можно взять за основу интерактив. То есть, если мы говорим о гуманоидах, то достаточно использовать датчики, которые вешаются на человека, и программу, которая записывает характер движения и переводит его применительно к сервомоторам. Практически нужна только одна программа. Точно таким же образом можно записывать движения животных и так далее. Такие технологии уже давно и широко используются в индустриях кино и видеоигр.

В общем, осталось буквально несколько лет для того, чтобы создать хорошо двигающихся роботов, далее пойдет усовершенствование технологий и материалов. Например, сейчас одной из крупнейших проблем считаются "механические мышцы", которые пока намного слабее биологических, о чем писалось уже много раз.

И следующая серьезная проблема - это искусственный интеллект. Лично мое мнение, что нужно начинать с эмуляции стереовидения и бинаурального слуха.