Японские современные разработки и достижения. Японские роботы (видео, фото). Из выдумки - в реальность
В лаборатории JSK Токийского университета уже несколько лет работают над созданием гуманоидных роботов, имитирующих особенности человеческого тела. Недавно JSK представила нового робота Kengoro, который точно копирует наш опорно-двигательный аппарат и мускулатуру. Поклонники “Терминатора” уже нарекли его предтечей T-800, но сами разработчики планируют использовать его исключительно в мирных целях. Например, такой робот может стать отличным помощником инструктора по фитнесу. Он реалистично показывает эффект от тренировок разных групп мышц и даже потеет.
Ранее в JSK Lab (Jouhou System Kougaku Laboratory) были созданы роботы Macra (похожий на младенца) и робот Kenshiro (имитирующий подростка). Макра обладает высокой тактильной чувствительностью при небольшом количестве датчиков – их всего 49. Они фиксируют не только силу нажатий, но и их векторы, поэтому получили название “3D Force”. Эти сенсоры расположены под общим гибким слоем, имитирующим мягкие ткани. Контроллер обрабатывает данные от всех датчиков одновременно и с помощью математических алгоритмов детализирует информацию о прикосновениях.
Робот Macra. Изображение: jsk.t.u-tokyo.ac.jp
Кенширо имитирует тринадцатилетнего мальчика ростом 158 см. и массой 50 кг. В нём специалисты JSK Lab начали воплощать отдельные анатомические и физиологические особенности человека. Если другие гуманоидные роботы создавались на основе теорий механики, то при проектировании Кенширо использовали методы биомимикрии. Он копирует скелетно-мышечную структуру и разветвления нервной системы, наглядно демонстрируя их взаимосвязь и поведение в различных ситуациях.Скелетная структура Kenshiro в основном изготовлена из алюминиевого сплава A5052. Суставные поверхности и другие части сложной формы выполнены методом 3D-печати из ABS пластика и нержавеющей стали марки 420 SS. Упругие рёбра изготовлены отливкой из другого алюминиевого сплава – JIS-AC4C.
Кенгоро настолько реалистичен, что даже “потеет” во время тренировок. Как и люди, робот делает это, чтобы избежать перегрева. В искусственных мышцах Кенгоро циркулирует охлаждающая жидкость. Разработчики протестировали разные составы и остановились на обычной деионизированной воде. У неё рекордная теплоёмкость, низкая себестоимость и она безопасна для электроники, поскольку не проводит электрический ток.
Во время работы капли полностью обессоленной воды выдавливаются наружу через миниатюрные отверстия, изготовленные лазером во всех участках корпуса. Она быстро испаряется и понижает его температуру. Получается саморегулирующаяся система: чем интенсивнее работает искусственная мыщца, тем быстрее она охлаждается.
Постоянное испарение жидкости не так эффективно, как её циркуляция в закрытом охлаждающем контуре. Её приходится подливать примерно по одному-двум стаканам в час. Однако пористая структура и отказ от массивных радиаторов позволили сделать робота легче. Производительности “потеющей” системы охлаждения достаточно, чтобы Kengoro выполнял интенсивные нагрузки и успевал демонстрировать разные упражнения. Например, он может отжиматься в упоре лёжа 11 минут без остановки… а сколько сможете вы?
Успехи JSK Lab показывают, что сейчас в робототехнике прослеживается новое разделение. Среди гуманоидных роботов можно встретить представителей двух основных типов: с осевым управлением и с использованием искусственных сухожилий. Первая группа имеет исполнительные механизмы в каждом суставе и обладает небольшим числом степеней свободы –до 35. Наиболее известными представителями этой группы являются роботы Honda ASIMO и HPR-2 Promet .
Вторая группа представлена более современными и гибкими роботами. В них частично имитируются анатомические особенности суставов человека, но большая гибкость достигается в ущерб их мощности и прочности.
Даже таким роботам ещё очень далеко до человека: за счёт гибкого позвоночника и особенностей суставных поверхностей у нас гораздо большая подвижность. Западные врачи спортивной медицины обычно называют 220 – 260 степеней, а их японские коллеги и вовсе выделяют 548 степеней свободы (или 419, если не считать голову и руки).
Манипуляторы с мелкой моторикой всегда были наиболее сложной частью. В Кенширо удалось реализовать 64 степени свободы, а в Кенгоро – 174 (из них 60 приходятся на руки). Важно и то, что при создании Кенгоро разработчики смогли обеспечить баланс между пластичностью его движений и силой искусственных мышц. Кенгоро способен висеть на одной руке, выполнять подъём на носки стоя и держать равновесие практически в любой позе.
Если большинство гуманоидных роботов лишь отдалённо напоминают очертаниями человека, то Кенширо и Кенгоро выполнены со строгим соблюдением пропорций. Их отклонение от параметров среднего японца не превышает одного процента по длине любого участка тела и шестнадцати процентов по общей массе. Фактически эти роботы больше похожи на людей, чем многие из нас.
Основные области применения новых роботов – интерактивные занятия фитнесом, разработка спортивного снаряжения, изучение биомеханики, выполнение трюков и продвинутых краш-тестов. Существующие манекены позволяют оценить только пассивную безопасность автомобилей. Они всегда остаются неподвижны до момента удара. “Миметические гуманоиды”, как их называют сами разработчики, способны имитировать поведение водителя и пассажиров в момент аварии.
Фанаты Страны восходящего солнца твёрдо знают, что если на свете и существует государство, в котором техника не уступает людям ни по одному параметру, - то это Япония. Производство роботов здесь началось с 1986 года и не прекращается до сих пор, успешно развиваясь и захватывая рынок.
Андроиды
Японские андроиды являются истинным произведением искусства. Конструкторы столь увлеклись их созданием, что в последнее время всё сложнее отличить робота от живого человека. Эти механические люди танцуют, смеются, разговаривают, поддерживают осмысленные диалоги и даже овладевают мимикой!
Однако у Страны восходящего солнца на этом поприще имеются серьёзные конкуренты - корейцы. Их андроиды двигаются медленнее, но они куда более эргономичны и умелы. Это привело к тому, что несколько лет назад японцами была создана крайне реалистичная девушка-робот. Она могла вести диалог и жестикулировать, но на тот момент в движение приходила лишь верхняя часть её тела.
На сегодняшний день положение дел изменилось. Такие андроиды постепенно заменяют собой живой обслуживающий персонал, поскольку общество крайне одобряет подобную модернизацию. В качестве примеров можно привести механического диктора новостей с одного из токийских телевизионных каналов или продавца-консультанта в магазине косметики.
Такая девушка-робот почти неотличима от живого человека, более того, она не только привлекает новых потребителей и клиентов, а действительно работает. Начиная с прошлого года, любая крупная компания, желающая заменить притязательного работника на андроида, может приобрести его онлайн, выбрав оптимальную модель среди предложенных в Сети.
Неприхотливые питомцы
Япония известна не только своими андроидами - не менее популярны роботы-компаньоны, выполненные в виде привычных всем домашних питомцев. Они рассчитаны на детей и пожилых одиноких людей, у которых нет возможности завести себе животное, чтобы заботиться о нём.
Кроме собак и кошек (выполненных весьма реалистично), имитирующих поведение настоящего четвероного друга, существуют куда более интересные механические питомцы. Например, тюленёнок Паро, разработанный для социальной реабилитации пожилых людей. Этот японский робот выглядит как детская игрушка и умеет выполнять ряд действий, а также он оборудован сенсорами, реагирующими на прикосновения. Паро можно сравнить с тамагочи - он тоже нуждается в заботе и постоянном внимании. Опыт его использования показал положительную динамику состояния пожилых людей.
Помощь по хозяйству
Япония известна своими традициями, в которых уважительное отношение к старшим занимает далеко не последнее место. Благодаря этому была изобретена масса гаджетов, в число которых входят и разнообразные роботы. Например, домработница - визуально она не напоминает человека, но в точности имитирует его движения и способна выполнять простые функции вроде "принеси-убери", не роняя искомый предмет.
Но особым почётом пользуются роботизированные японские пылесосы - они буквально захватывают мир. Дошло до того, что европейцы дают технике человеческие имена, приравнивая её к домашнему питомцу. Впрочем, это объяснимо технологией работы оборудования - если человек перестанет обращать на него внимание, пылесос, в свою очередь, объявит бойкот мусору.
Этот японский робот популярен лишь в странах Европы. Страна восходящего солнца давно тешится андроидом Вакамару. Он способен не только вести домашнее хозяйство, но и различать своих владельцев по лицам, охранять дом, предупреждая о попытках взлома, и даже напоминать о запланированных делах, поскольку в лексикон робота входит около 15 тысяч слов.
Забота о больных
Процент населения пожилого возраста в Японии неуклонно растёт. Эти люди нуждаются в заботе, которую им не в силах обеспечить родственники, поглощённые работой, и именно на них направлено большинство медицинских разработок.
Особенно полезными можно назвать несколько из них: экзоскелет от компании Honda (тюленёнок Паро - дело их рук) и робота-сиделку Риба. Разработка от Honda является вспомогательным устройством для ходьбы. Она служит для облегчения периода реабилитации при травмах и серьёзных переломах, грозящих хромотой, обеспечивая оптимальную нагрузку на конечность без болевого синдрома.
Японский робот-сиделка призван заменить человека на этой непростой должности. Его основная работа - помогать инвалидам-колясочникам пересаживаться с кресла на другие предметы мебели. Он оборудован множеством сенсоров и датчиков, регулирующих поведение и предотвращающих аварийные ситуации (столкновение или падение).
Международная выставка роботов Японии
Ежегодно в Токио устраивают демонстрацию достижений в области робототехники. Такие выставки собирают многомиллионные аудитории, из них часть посетителей - постоянные. Обычно это не только представители различных фирм, но и простые люди, пленённые смекалкой и фантазией японцев.
В этом году проводилась выставка роботов для оказания медицинской помощи, где было представлено немало занятных девайсов.
Технологический бум
Об основных полезных наработках уже было рассказано, однако в чём же причина подобного прорыва? Всё просто: демография страны зависит от уровня жизни в ней. Отчасти это завязано на инстинктах, ведь чем хуже условия, тем сильнее потребность оставить потомство, защитив свой род от вымирания.
Япония же - очень развитое государство, поэтому рождаемость в ней довольно низкая, и количество стареющего населения растёт с каждым годом, как и потребность в саморазвитии у молодёжи. Всё больше людей хотят использовать свой интеллектуальный и творческий потенциал, из-за чего появляется нехватка рабочих рук в сфере обслуживания. По сути, японский робот-андроид призван заменить человека на невостребованной должности.
Стоит сказать, что подобное уже давно происходит в большинстве цивилизованных стран, но в них рабочие места занимают иммигранты, согласные трудиться за копейки, лишь бы выбраться из своей глуши. Но Япония не из их числа, поскольку в ней чтят историю и традиции, да и память у людей в несколько раз дольше, чем в других государствах. Ещё два века назад иностранца просто молча бы зарубили на дороге, не гнушаясь публики, ведь Страна восходящего солнца очень долгое время придерживалась политики закрытых дверей. Конечно, сегодня куда более дружелюбно к "гайдзинам" (иностранцам), но нанимать их на работу соглашаются немногие, и только в случае исключительности кандидата.
2. Начнём с промышленных роботов, производимых множеством различных фирм, таких как Kawasaki, Toshiba, FAUNC, Nachi и др. Этот тип роботов считается одним из самых старых и их назначение производить различные рутинные операции по переносу предметов с места не место, сварке и резке деталей, окраске, сортировке и сборке. Внешне такие роботы обычно выглядят как механическая рука, вращающаяся в различных направлениях с высокой скоростью. На конце руки закреплён "рабочий" орган, с помощью которого робот захватывает предметы или производит нужные операции. В качестве "глаз" у роботы выступает видеокамера, определяющая местоположение предметов, ориентацию их в пространстве, цвет и форму.
10. Другой большой класс роботов это роботы-помощники. Созданные для выполнения работ, они могут выглядеть и как коробки с колёсиками и как люди - все зависит от целей их создания. Например, это могут быть роботы-пылесосы и роботы-тележки. Например эти два робота, от компании Daiwa House могут самостоятельно перемещаться по офису, собирая пыль с полу или перевозя грузы между различными точками.
12. Или не пылесос а адская роботизированная косилка на гусеничном ходу, для скашивая всего, что встретится у неё на пути.
13. Другие роботы ориентированы для помощи по дому и могут управляться удалённо. Робот фирмы Yaskawa позиционируется как помощник одиноким инвалидам и пожилым людям. Управляемый человеком из другого города он может собирать предметы, переносить их, передавать звук и видео.
14. Робот-мойшик стёкол. Две части этого робота находятся по разные стороны стекла, а удерживает их магнитное притяжение.
15. Робот-информационное табло. Согласитесь, такая форма рекламы куда более привлекает, чем одиноко висящий на стене монитор.
16. Робот-пациент зубного кабинета. Служит для обучения молодых дантистов, управляется голосом и, в ответ на команды, открывает рот, вращает головой, голосом сообщает о самочувствии...
17. Робот-тренажёр верховой езды. Не уверен, насколько это эффективно, по сравнению с живой лошадью, однако выглядит одновременно и забавно и внушительно.
19. Роботов-андройдов можно смело выделять в отдельный класс, несмотря на то, что их назначение может быть самым различным, начиная от научных исследований и заканчивая развлекательными функциями. Робот-андройд должен внешним видом, способом передвижения и взятия предметов, походить на человека. Вот несколько образцов и начнём с андройда-девушки по имени HRP-4C от научной группы AIST. Девушка обладает развитой мимикой лица, может танцевать и петь.
Вот видео с одним её выступлением.
21. Собственно говоря, на видео отчётливо видно слабое место всех современных андройдов, а именно ноги и походка. При все развитой пластике рук, роботы пока не умеют быстро и резво передвигаться. Другие, представленные на выставке андройды это HRP-2 и HRP-4 от Kawada Group. Первый робот этой серии увидел свет ещё в 1997 году. Роботы умеют ходить, выполнять гимнастические движения, самостоятельно подниматься из лежачего положения, отслеживать заданную цель
Видео с демонстрацией базовых возможностей HRP-4.
23. Робот проекта RoboThespian явно недоумевает, почему человек решил пообедать прямо за стойкой выставочного стенда, на глазах у всей публики. Ведь работа на публику это его занятие, постольку поскольку он робот-актёр. Мимика, развитые движения руками, поставленный голос - всё это его отличает других собратьев.
Весёлое видео посвящённое этому весёлому андройду.
24. А вот кошечка Kokoro I-Fairy - к андройдам уже не относится, ибо ходить она не умеет. Это робот-рассказчик. Зато она всегда сидит на музыкальной системе, умеет распознавать лица, речь и говорить различными голосами.
25. Кстати, у всех андройдов имеется пульт управления, посредством которого, человек может в любой момент взять управление на себя. Так-же пульты, есть и у всех промышленных роботов. На всех пультах имеется большая красная кнопка экстренного выключения, именно та, которую так долго искал Ури в фильме "Приключения Электроника".
27. Никото - робот, совсем недавно, разработанный в Японском технологическом университете. Что умеет хбз:))
28. Вообще, множество университеты представили очень много своих студенческих разработок. Именно студенческих, а не от научных групп, то есть эти роботы сделаны вручную на занятиях из подручных запчастей. Все многообразие очень напоминает страницы журнала Моделист-конструктор выпусков эдак 70х годов. Электронная начинка у них, конечно, полностью современная и, скорее всего, стандартная, а отличаются друг от дружки они способами передвижения и, разумеется, внешним видом. Ниже с десяток фотографий ездящих, ползающих и шагающих живых механизмов.
37. Ещё одна студенческая разработка - прототип будущих экзоскелетов для увеличения возможностей организма и повышения качества жизни инвалидов. По сути это усилители мускул. Например, я держу 50 килограмм риса и не чувствую усталости и тяжелого веса, потому что надетый экзоскелет поддерживает руки, спину и не дает им опускаться и сгибаться под тяжестью груза. А вообще, данная модель позволяет носить на руках до 150 килограмм.
39. Серийные образцы подобных систем могут уже сегодня помочь как при поднятии тяжестей, так и при старческой слабости рук и ног. Система, отследив попытку сгибания ноги, начнет помогать это делать, таким образом "ведя" конечность, предотвращая внезапный срыв под тяжестью тела.
43. Роботы наблюдатели, спасатели и исследователи не обязательно должны обладать интеллектом или работать про программе как андройды. От них требуется совсем другое, а именно умение передвигаться по различной местности например, среди обломков, взбираться по лестницам и видеть вокруг себя. Некоторые их них созданы для перемещения под водой.
50. Некоторым компаниям, если они хотят успешно продавать свою продукцию в России нужно незамедлительно подумать о смене названия. Данная фирма не производит своих роботов, но занимается модификациями и доработками различных других моделей для необычного применения. Например, Hiro от Kawada стал барменом, а Nao от французской компании Aldebaran Robotics научилась качаться на качелях.
54. Вообще, Nao весьма интересная и перспективная платформа в классе бытовых и образовательных роботов. Открытый код, высокая подвижность базовой модели, изначально встроенная система распознавания объектов, звуковая система и не маленькие размеры сулят ей большое будущее на фоне конкурентов. Единственный недостаток, присущий практически всем современным системам - не реалистичная ходьба.
Посмотрите презентационный видео ролик про Nao и она вам понравится.
55. А вот это один из моих роботов, оставшихся в Новосибирске. Особенность данной платформы, называемой RobpBuilder в том, что детали робота можно соединять разными способами и получить не только человека, но и собаку, паука, кран и много другое. На выставке он был представлен под другой торговой маркой.
56. Кстати, таких маленьких роботов тоже можно научить выполнять удивительные вещи. Например, стандартный набор для сборки робота от Kondo, после сборки научили кататься на велосипеде.
Видео про то, как робот Kondo KHR-3 катается на велосипеде.
57. Терапевтические роботы, созданные для общения с пожилыми людьми и детьми. Издают звуки, двигают лапами и хвостами, реагируют на прикосновения, а некоторые умеют распознавать лица и речь.
Видео про социального робота-медведя Тедди.
60. Помимо роботов, на выставке были представлены разнообразные комплектующие для них и программируемые системы, такие как трёхмерные принтеры, создающие объекты из пластика. Самый большой имел размеры с холодильник. На фотографиях представлен внешний вид, процесс создания изделия и готовые образцы.
В статье рассказывается об истории роботостроения в Японии, дается краткий обзор японского рынка робототехники и представлены основные модели новейших роботов (с иллюстрациями).
3 закона робототехники: 1. Робот не должен причинять вред людям или бездействовать,
допуская, чтоб люди пострадали. 2. Робот обязан подчиняться приказам людей за исключением случаев, когда эти приказы противоречат положениям первого закона. 3. Робот должен защищать себя от гибели, если действия, связанные с таковой защитой, не противоречат положениям первого или второго законов. Айзек Азимов, 1940 г.
Роботы… Слово, которое окружает нас с детства – со страниц научной фантастики, с экранов телевизоров, а с некоторых пор и в повседневной жизни. Мечтой, вершиной творчества для людей всегда были не промышленные роботы, по сути – хорошо развитые станки, а именно сложноорганизованные роботы, которые смогли бы сосуществовать рядом с человеком: на работе, дома, в дороге, во время развлечений; роботы-няни, роботы-охранники, роботы-военные. Япония по праву занимает место лидера среди именно этого направления. Краткий очерк о роботостроении в Японии мы представляем в этой статье. История и современность роботостроения В 1968 году произошло знаменательное событие: японская компания Kawasaki Heavy Industries, Ltd. получила лицензию на производство робота от американской фирмы Unimation Inc. и собрала своего первого промышленного робота. C тех пор Япония начала неуклонное движение к тому, чтобы стать мировой столицей роботов – с более чем 130 компаниями, вовлеченных в их производство. Изначально сконструированные в США, первые роботы Японии импортировались в малых количествах. Инженеры изучали их и применяли в производстве в таких специфических работах, как сварка и распыление. В 70-х годах были разработаны многочисленные возможности практического применения в данной области.
1980 год – коммерческое начало для роботов, производимых на основе высоких технологий. С этого момента рынок начал расти, несмотря на обвал, произошедший в экономике Японии, и на то, что производство (в основном потребительская электроника) было перемещено за рубеж, что повлияло на уменьшение спроса внутри страны в 90-х годах. Постепенно японская экономика восстановилась, и с 2003 года опять наблюдается рост.
В настоящее время на долю Японии приходится около 45% функционирующих в мире промышленных роботов. Если говорить об абсолютных цифрах, то к концу 2004 года в Японии было задействовано 356500 промышленных роботов, на втором месте со значительным отрывом шли Соединенные Штаты Америки (122000 промышленных роботов). Япония также занимает первое место в мире и по экспорту промышленных роботов. Ежегодно эта страна производит более 60 тысяч роботов, почти половина из которых идет на экспорт.
Такой разрыв, безусловно, делает нашествие японских роботов еще более заметным.
Финансирование и рынок робототехники
Согласно статистике, в 2004 году на развитие робототехники из государственного бюджета была выделена сумма в размере 3,1 млрд иен (около $25,8 млн). В настоящее время Министерство экономики, торговли и промышленности (МЭТП) планирует оказывать целевую помощь производителям роботов нового поколения и внедрить их разработки в серийное производство уже в 2006-2007 годах. В порядке эксперимента к 2010 году будет создано «общество будущего», где роботы будут сосуществовать с людьми. Цель эксперимента заключается в том, чтобы превратить робототехнику в одну из ключевых отраслей национальной промышленности, наряду с таким ее столпом, как автомобилестроение. В одном из отчетов МЭТП «На пути к новой индустриальной структуре», который вышел в мае 2004 года, было упомянуто, что роботы выбраны японским правительством в качестве ключевого сектора развития промышленности.
При этом надо отметить, что большую часть финансирования разработок и производства взяли на себя сами крупнейшие электротехнические корпорации Японии, которые непосредственно заинтересованы в развитии роботостроения – Fanuc Ltd., Yaskawa Electric Corp., Fuji Machine Mfg. Co., Toshiba Machines Co., Okuma Corp., Mori Seiki Co., Makino Milling Machines Co., Hitachi Seiki Co.
Ожидается, что к 2010 году объем продажи роботов и автоматизированной технологии для внепроизводственной сферы составит 2,14 трлн иен (20 млрд долларов), что более чем вдвое превысит продажу промышленных роботов. Для сравнения, в последние несколько лет объем рынка находился на уровне 500 млрд. иен (4,2 млрд долларов). Предполагается, что в 2025 году продажи в робототехнической промышленности превысят 6 трлн. иен. Параллельно с удовлетворением растущей потребности на ультрасовременных индустриальных роботов, японские производители работают над повышением конкурентоспособности роботов в сфере обслуживания, где наблюдается значительный рывок вперед в плане практического применения.
Лидер. Или еще нет?
Ожидается, что в ближайшие 10 лет в развитых странах домашние роботы станут таким же обычным явлением, как персональные компьютеры и сотовые телефоны.
Немалую роль в этом сыграет японская правительственная поддержка развития робототехники. Сейчас в Стране восходящего солнца действует программа Humanoid Robotics Project (HRP) объемом свыше 37 млн долл., предусматривающая создание серийно выпускаемых человекообразных роботов уже в ближайшие несколько лет. При этом новые роботы возьмут на себя не только рутинные операции, но смогут помочь или вовсе заменить человека при выполнении опасных работ, а также в строительстве, управлении тяжелой техникой или уходе за людьми в возрасте и пациентами больниц. В Японии интеллектуальные машины уже используются в качестве сторожей на складах, раздатчиков подносов с едой в больницах и курьеров в офисах.
По оценкам Японской ассоциации робототехники, в 2002 году было произведено около 11 тыс. служебных роботов, 65% которых предназначено для больниц и домов престарелых. Ассоциация прогнозирует, что к 2005 году только объем японского рынка роботов для ухода за больными достигнет 250 млн долл., а к 2010 году вырастет до 1 млрд долл.
Однако есть и слабые места в японском роботостроении. В индустрию робототехники также входят неиндустриальные роботы – сфера, в которой Япония отстала от Европы и Северной Америки. Согласно сравнительным характеристикам в международных конкурентных преимуществах в области робототехники, Япония конкурентоспособна по трем основным направлениям: промышленные роботы, роботы в отрасли строительной промышленности и гражданского строительства, а также роботы в сфере развлечений. Для сравнения, на Западе роботы также применяются в таких областях, как аэронавтика, атомная энергия, развлечения, в морском деле, в различных исследованиях, здравоохранении, сельском хозяйстве и животноводстве.
Что же дальше?
Министерство экономики, торговли и промышленности Японии собирается издать свод рекомендаций для разработчиков роботов. Специальные инструкции – первое официальное воплощение известных законов, которые еще в 1940 году опубликовал писатель-фантаст Айзек Азимов.
3 закона робототехники:
1. Робот не должен причинять вред людям или бездействовать, допуская, чтоб люди пострадали.
2. Робот обязан подчиняться приказам людей за исключением случаев, когда эти приказы противоречат положениям первого закона.
3. Робот должен защищать себя от гибели, если действия, связанные с таковой защитой, не противоречат положениям первого или второго законов.
Во-первых, производителей роботов обяжут оснащать роботов сенсорами, которые предотвратят столкновения с людьми, а элементы корпуса должны будут изготавливаться из мягких и легких материалов.
Во-вторых, на корпусе роботов появится аварийная кнопка мгновенного отключения. Надеемся, что инженеры предусмотрят и дистанционный выключатель. Вспомним, как часто герои фантастических произведений отчаянно ищут способы обесточить взбунтовавшийся искусственный интеллект…
Общественность Японии немало обеспокоена стремительным развитием робототехники. В продажу активно поступают дорогие, но полезные машины для помощи в хозяйстве, уходе за детьми, больными и пожилыми людьми. Что случится, если система робота начнет сбоить или подхватит опасный компьютерный вирус? Появление инструкций на государственном уровне означает одно: роботы – это не игрушки.
Уже в продаже
AIBO и QRIO
Накануне компания Sony выпустила в свет свой очередной отчет о доходах, согласно которому дела у этого японского гиганта цифровой индустрии идут просто замечательно! Однако, наряду с хорошими новостями о полученных прибылях, компания выпустила невеселую информацию для всех поклонников роботов Sony, AIBO и QRIO. Их разработка уже была прекращена, а продажи будут остановлены в конце текущего года. Ход, несомненно, странный, особенно учитывая тот факт, что в Азии люди сходят с ума по этим роботам. Однако факт остается фактом.
В новом аэропорту Китакюсю (что в японском городе Фукуока) установлена робот-копия Maetel из манга и анимэ Galaxy Express 999. Робот сможет ответить на 200 вопросов об аэропорте, причем говорить он будет голосом Масако Икэда, которая озвучивала Maetel в анимэ. Почему именно этот аэропорт? Все дело в том, что Фукуока – родной город создателя Galaxy Express 999 Лэйдзи Мацумото.
Подводную змею-робота создали инженеры японского научно-исследовательского института NEDO. Механическая рептилия ACM-R5 в длину 2 метра, вес 8 кг, время автономной работы – 30 минут. Управление осуществляется по радио. Следуя командам, ACM-R5 может менять высоту, скорость и направление движения. Перемещается змея, как и ее биологический аналог, извиваясь всем телом. Свое местоположение робот определяет с помощью гидросенсоров и цифровой камеры, данные обрабатываются 32-битным микропроцессором. Змея умеет не только плавать, но и двигаться по дну. Робот сконструирован не ради демонстрации высоких технологий, а для практических нужд. Змеи с более емкими аккумуляторами смогут обследовать океаническое дно для предупреждения землетрясений и прокладывать или ремонтировать оптоволоконные кабели.
Уникальный дизайн робота позволяет ему превращаться в шагающего паука, башню, карусель и, конечно же, принимать «боевую» гуманоидную форму. При необходимости робот может трансформировать руки в ноги, чтобы продолжать сражение. Рост трансформера 50 см, а вес 4 кг. Управляет роботом оператор посредством беспроводного интерфейса. Игрушка обошлась создателю в 3 тысячи долларов. Кстати говоря, подобные трансформеры могут использоваться в военных и промышленных целях.
Не так давно японские ученые создали анимэ-робота Promet. Он мог танцевать, стоять на одной ноге, общаться с человеком, распознавать лица и т. п. Высокая стоимость аренды – 70000 долларов в год – могла похоронить идею, так что теперь инженеры решили создать уменьшенную копию по имени Choromet. Робот умеет ложиться и вставать, а также выполнять мелкие поручения. Работает машина под управлением операционной системы Linux и 240-МГц процессора SH-4. Рост Choromet составляет всего 35 см, предшественник был куда крупнее – 154 см. Обойдется чудо техники в 4450 долларов, а купить его удастся осенью. Создатели надеются, что изобретение пойдет нарасхват для исследовательских и учебных учреждений.
Японский производитель роботоподобных механизмов Sakakibara-Kikai выпустил первый настоящий двухпедальный экзоскелет – Land Walker. Рост составляет 3,4 метра, весит он около 1000 кг и может перемещаться на расстояние в 1,5 километра.
Для начала Land Walker будет представлен на различных демонстрациях и соревнованиях. С каждой стороны у Land Walker прикреплено по пушке, но сейчас они стреляют всего лишь резиновыми шариками. Пройдя некоторую доработку, Land Walker может стать достаточно серьезным оружием. Только представьте себе орду Land Walker"ов, спускающихся с холма!
Plen
Этого робота зовут Плен (Plen). Он из Японии. (А откуда же ещё быть роботу?) Вы можете управлять им с помощью своего мобильного телефона с помощью функции Bluetooth.
У Плена 18 подвижных суставов, он работает под управлением 32-битного процессора ARM7. Робот способен ходить/бегать/кататься на роликах в течение 25 минут от одной подзарядки. Выпущено всего несколько экземпляров.
Музей Роботов
В центре японского города Нагоя свои двери для посетителей открыл первый в мире музей роботов. Общая площадь экспозиции – 2600 кв. метров. В ней представлены роботы со всего света, начиная от детских игрушек и заканчивая промышленными гигантами.
Самая большая на сегодняшний день коллекция роботов разбита на несколько тематических разделов. Один из них называется Robothink, где каждый желающий может не только изучить историю робототехники, но и вволю поиграть с электронной собачкой Айбо или ее компьютерным собратом – тюленем Паро. У выставочных стендов Robot Mirai Department, как ожидается, будет идти бойкая торговля игрушечными роботами и другими смежными товарами. Как сообщают организаторы, можно будет приобрести даже дорогие модели «двуногих» роботов. Кроме того, любой маленький посетитель с помощью родителей сможет здесь сам попробовать собрать какое-нибудь несложное электронное устройство.
В Японии планируют активно заниматься робототехникой для решения проблем, связанных с падением рождаемости, старением населения и снижением экономической продуктивности. Реалистичны ли эти планы и насколько они помогут в решении проблем, с которыми сталкивается страна?
Представляю пересказ статьи Kalyan M Kemburi в издании Eurasiareview.com . В 2014 году премьер Японии Абэ представил пятилетний план внедрения роботов в производство, цепочки поставок, строительство и здравоохранение для решения известных проблем, с которыми сталкивается страна. Япония не идет каким-то революционным путем - аналогичные планы реализуются, например, в Китае. В то же время есть "национальный колорит" - японцы планируют интегрировать роботов практически во все сегменты общественной жизни и экономики.
Сейчас достаточно непросто судить о том, насколько реалистичны эти планы, и даст ли роботизация революционные последствия для рынка Японии к 2020 году. В любом случае эта тема достойна самого пристального внимания, ведь речь идет о третьей по размеру экономике мира. Успех или неудача роботизации Японии окажет существенное влияние на положение дел в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Давайте попробуем разобраться в том, что подталкивает Японию к активной роботизации и с каким препятствиями приходится иметь дело.
Драйверы
В Японии действуют "классические" факторы: старение населения, сокращение рождаемости, сокращение производительности. Все, как у всех развитых экономик. Но в Японии эти факторы носят более острый характер и требуют принятия самых решительных мер.
В частности ожидается, что население Японии в ближайшие 35 лет сократится на 30 млн человек, т.е. с текущих 126 млн до 95 млн к 2050 году. И при этом стране придется иметь дело со стареющим населением - ожидается, что доля людей в возрасте от 65 лет вырастет в ближайшие 10 лет от 20% по итогам 2005 года до 40%. Это окажет существенное давление на систему социальной защиты, которая еще в 2012 году обходилась стране в фантастические $1.3 трлн. Одновременно растут расходы страны на здравоохранение, особенно производственных рабочих.
В правительстве уверены, что сервисные роботы смогут решить часть проблем, в частности, с каждым годом они смогут брать на себя все большую долю забот о пожилых людях, что позволит удерживать под контролем расходы на этй сферу.
Япония сталкивается с постоянным сокращением рынка рабочей силы, что ведет к увеличению расходов на оплату труда и стагнации производительности в сфере услуг. Для того, чтобы поддерживать уровень 1995 года, когда в Японии работало 87 млн человек, страна должна была бы привлекать по 600 тысяч иммигрантов в год в ближайшие 50 лет, на что никто в Японии не готов сейчас и вряд ли решится в ближайшие годы. Сейчас в Японии рынок рабочей силы сократился уже до 80 млн.
Сервисный сектор в Японии многие годы показывает низкую производительность, лишь около 60% от американской. Производственный сектор стагнирует из-за высокой себестоимости. В Boston Consalting Group уверены, что только автоматизация и роботизация обладают тем потенциалом, который может поддержать шаткую экономику за счет снижения на рабочую силу на производстве на 25%, а также за счет роста производительности труда в секторе услуг.
Робореволюция 2020. Институциональные и социальные препятствия
Созданный в Японии Инициативный совет робореволюции заявляет, что роботицаия обладает потенциалом для решения социальных проблем, таких как решения с нехваткой рабочей силы, освобождая людей от переутомления, а также повышая производительность труда в различных отраслях, начиная от обрабатывающей промышленности и до медицинского обслуживания и ухода за больными, а также в сельском хозяйстве, строительстве и поддержании работы инфраструктуры. Обобщая, можно заключить в Японии намерены интегрировать роботов во все сферы повседневной жизни.
Несмотря на мощную производственную базу и накопленный опыт в области технологий автоматизации и роботизации, на пути к робореволюции японцам придется столкнуться с рядом институциональных и социальных препятствий.
экзоскелеты Panasonic
Прежде всего, история не раз демонстрировала, что японские производители с трудом справляются с превращением прототипов в коммерчески доступные продукты. В области робототехники это особенно заметно. Япония нередко выступает лидером исследований, но затем превращается в покупателя решений, которые выпущены в других странах с использованием японских идей. Можно вспомнить хотя бы замечательных роботов андроидного типа Asimo, Honda и HRP-4C, AIST. На момент выхода прототипов - каждое из этих изделий вызвало настоящий фурор в мире, их показывают президентам и возят по выставкам. И несмотря на то, что с момента появления прототипа прошло уже несколько лет, эти роботы так и не превратились в коммерческие изделия, и в Японии продается аналогичный робот Pepper, разработанный во Франции.
Есть, конечно, исключения, например, экзоскелеты компании Cyberdyne - медицинские, для повседневного использования, для постоянной работы с тяжестями, для пожилых, но это исключение скорее подчеркивают правило.
Вторая проблема связана с другим противоречием. Японские университеты и исследовательские центры находятся на переднем крае технологических инноваций. Одновременно с этим традиционные для японцев опасения любого риска препятствуют развитию в стране венчурного подхода, не дают развиваться стартапам, что лишает почвы попытки коммерциализации разрабатываемых прототипов. Один из примеров - судьба компании Schaft. Этот стартап, организованный двумя профессорами Токийского Университета, разработал интересного двуногого робота, но не смог найти финансирование в Японии. В итоге в 2012 году компанию поглотил американский Google.
Андроид Geminoid HI-2 и его создатель Хироши Ишигуро
Третья проблема также из числа системных. В Японии традиционно сильна механика и умение разрабатывать сложные конструкции. Но создание роботов требует все большего от программистов, а здесь у Японии нет технологического превосходства над США. Вдобавок в Японии в большинстве случаев стремятся создавать проприетарные системы, что отсекает от участия в процессе разработки новых продуктов внешних исполнителей и других желающих тратить силы и время на новинку. В робототехнике хорошо заметно, как это замедляет процесс появления новых идей и решений.
роборуки Toshiba готовы справиться с разбором радиоактивных завалов Фукусимы
Четвертая проблема - снижение интереса японцев к специализации в области инжиниринга и других технологических профессий, особенно в академичской сфере. Этот тренд в Японии действует уже более двух десятилетий, но в последние годы он стал ощущаться особенно значительно.
музыкальная группа Z-machines - только роботы
Пятое. Япония долгие годы оставалась мировым лидером в области промышленных роботов, особенно роботов для автоматизации сборочных производств в автопроме. Fanuc и Yaskawa и сегодня входят в Топ-4 крупнейших в мире производителей промышленных роботов, но на этом рынке значительно выросла конкуренция, поскольку в нескольких странах предприняты серьезные усилия по развитию собственного производства промышленных роботов. Их с успехом разрабатывает и продают по всему миру и швейцарская ABB Robotics, и германская KUKA Robotics, и с недавних пор тайваньский Foxconn. Первый эшелон подпирают растущие производители промышленных роботов в США, Южной Корее, Китае, Дании и так далее. Уже в 2013 году в Китае работало больше промышленных роботов, нежели в Японии. Только в провинции Guandong, где сосредоточено большинство китайских промышленных производств, в роботизацию инвестировано $154 млрд. В Южной Корее также планируют утроить объемы продаж роботов к 2018 году (в 2012 году они составляли $1.8 млрд). Правительство страны намерено вложить в поддержку робототехники до $1 млрд. В Евросоюзе и в США действуют программы EU SPARC Project и National Robotics Initiative, которые нацелены на ускорение R&D в робототехнике.
Таким образом, для того, чтобы японская робореволюция состоялась, японцам нужно будет преодолеть ряд барьеров, некоторые из которых имеют глубокие корни в культуре страны и потому вряд ли окажутся легко преодолимыми. Можно ли прогнозировать, что Стране восходящего солнца не вполне удастся прыжок в будущее, основанный на повсеместной роботизации?
