От космороботов до нано-докторов: прогресс на пороге 2014 года

Рассказываем о необычных роботах, которым еще предстоит войти в нашу жизнь и занять в ней свои позиции.

Роботами сегодня уже не удивишь. Они стремительно входят во многие сферы нашей жизни и продолжают захватывать все новые и новые горизонты. Уже сложно представить себе современное высокотехнологическое производство без использования робототехники: конвейерные линии автомобильных, авиационных, компьютерных и других заводов оборудованы промышленными роботами в полной мере. Специализированные роботы контролируют качество произведенной продукции, отслеживают состояние многокилометровых трубопроводов, линий электропередач.

Не менее серьезные прорывы наблюдаются в робототехнике и на бытовом уровне. Разнообразные роботы-пылесосы и газонокосилки уже стали привычным атрибутом во многих домах по всему миру. Роботы-медсестры неусыпно следят за состоянием больных и своевременным приемом нужных лекарств. Роботы-гиды проводят экскурсии в музеях и офисах. Роботы-патрульные следят за безопасностью на вверенной территории. И многое, многое другое.

И, наконец, военное использование роботов. Конечно, до «терминаторов» современной промышленности еще далеко. Но определенные шаги в этом направлении делаются. Практически на любой выставке робототехники самая представительная часть – это беспилотники, которым посвящен данный спецпроект. Они предназначены, в частности, для решения военных задач и различного рода мониторинга.

Но в этой статье речь пойдет о тех формах представления роботов, которые еще не вошли в нашу жизнь. Компании, группы студентов и отдельные энтузиасты ежедневно придумывают и создают все новые и новые экспериментальные образцы робототехники. Конечно, пока еще их создание чаще всего оказывается экономически неоправданным или нецелесообразным, но именно такие энтузиасты и двигают вперед прогресс и всю отрасль. Возможно, через несколько лет именно эти модели станут основой роботов будущего.

Почти люди

Начнем с машин, максимально отвечающих человеческому представлению о роботах, и в тоже же время наиболее пугающих своим обличием и схожестью с человеком. С так называемых андроидов. Мировая индустрия не только развлекается выпуском силиконовых кукол, которые умеют танцевать, распознавать речь, использовать мимику и даже обучать студентов различным наукам. Иностранные роботы-космонавты уже проходили испытания на МКС. Российские разработчики стараются не отставать от коллег. Буквально на днях НПО «Андроидная техника» представило прототип робота SAR-401, предназначенного для работы в открытом космосе. Новый российский «космический андроид» является усовершенствованной моделью SAR-400, которая прошла испытания в 2011 году в Звездном городке. Но, по правде говоря, эти машины сложно назвать полноценными андроидами. Ведь их действие основано на точном повторе действий одетого в специальный костюм оператора, который может находиться в МКС или на Земле. Так что это скорее «человекообразный манипулятор» для решения задач в открытом космосе.

Робот не роскошь, а средство передвижения

Но космос - не единственная среда, где для безопасности людей можно использовать роботов. Японцы, например, решили с помощью робототехники обезопасить своих инкассаторов. Специализированная тележка весом 380 килограмм, снабженная контейнером из высокопрочного сплава для перевозки денег, может не только перемещаться из точки А в точку Б по заранее введенной программе, но и преодолевать лестницы, узнавать нужных сотрудников и на месте печатать отчетные документы. Да и грабителям, решившим посягнуть на охраняемый груз, придется не легко – робот-инкассатор умеет отбиваться от нападающих с помощью горячего пара и электрических разрядов.

Но тележка с денежным ящиком выглядит не очень брутально. Японским разработчикам стоило бы взять пример с другого своего соотечественника, Хитоши Такахаши, который создал «шагающего робота» в форме жука и назвал его KABUTOM RX-03. Эта 17-ти тонная шестиногая машина имеет в длину 11 метров, передвигается с помощью дизельного двигателя и скорее напоминает футуристическое средство передвижения из какого-нибудь стимпанковского фильма. Но если совместить эту форму с идеей робота-инкассатора – никаким грабителям даже в голову не пришло бы напасть на такого монстра.

То же количества лап использовали разработчики из нескольких американских университетов, создавая «карабкающегося робота» RiSE. Прототип робота весит 2 килограмма, имеет длину 0,25 метра, но, в отличие от своего гигантского собрата, умеет передвигаться не только по горизонтальным, но и по вертикальным поверхностям, в том числе по стеклу и металлу. Для этого, в зависимости от типа поверхности, используются когти, липкий материал или сухое прилипание. Бортовой компьютер обрабатывает информацию от многочисленных сенсоров, самостоятельно принимает необходимое для передвижения положение, балансирует хвостом на поворотах и управляет 12 электромоторами (по 2 на каждую ногу). Такие машины найдут применение в различных сферах деятельности, например, смогут контролировать состояние оборудования линий электропередач.

Еще один необычный и относительно полезный образец робототехники демонстрирует американская компания Boston Dynamics. Их робот BigDog, больше похожий на безголового тяни-толкая, может помочь солдатам в перевозке тяжестей по пересеченной местности, где обычному транспорту не пройти. Машина размером около 1 метра в длину и высоту и весом под 110 кг способна переносить 154 кг груза со скоростью 6,4 км/ч и подниматься по поверхности с наклоном до 35 градусов. Кроме того, она отлично держит равновесие даже при сильных ударах, способна удержаться на льду, понимает голосовые команды и даже оборудуется манипулятором. Единственная проблема, которая мешает использованию в войсках, это довольно громкий шум мотора, питающего гидродвигатели в ногах робота.

Наша служба и опасна и трудна

Проверка состояния и ремонт высоковольтных линий электропередач – непростая и опасная работа. Поэтому возможность переложить этот риск на плечи «железных машин» - задача, над которой работают давно и уже довольно продуктивно. Прогресса в этом достигли, в частности, японцы из компаний HiBOT и Kansai Electric Power Co. Их робот оборудован четырьмя «колесами», благодаря которым он, как по рельсам, может двигаться по верхней паре шин линии электропередачи. А различные лазерные датчики и камера высокого разрешения позволяет производить диагностику состояния ЛЭП, видеть повреждения и даже выполнять небольшие ремонтные работы.

Для преодоления препятствий, например, изоляторов, на пути робота используется манипулятор, с помощью которого можно сместить центр тяжести машины и позволить ей двигаться на колесах только передней или только задней оси. Правда, в случае серьезных препятствий робота все же придется вручную переместить с одной точки на другую.

Трудяги микромира

Но не только гигантскими или человекоподобными машинами славится робототехника. Ее отдельным и очень перспективным направлением являются нанотехнологии, где размер роботов доведен до молекулярного уровня. Хотя термин «наноробот» появился еще в середине прошлого века, про них снято много фильмов и написано немало книг, сегодня еще рано говорить об успехах наноробототехники. Но прогресс не стоит на месте. Ученые по всему миру разрабатывают методики, шлифуют технологии и изобретают новые способы использования микромира на благо человека.

Одним из наиболее перспективных направлений является разработка медицинских нанороботов, способных доставлять лекарство к пораженным клеткам.

Еще недавно величайшим достижением нанотехнологий были роботы размером в несколько молекул, способные самостоятельно двигаться, отбирать нужные молекулы или клетки среди ряда похожих. И это уже было огромным прогрессом после десятилетий теоретической работы.

Но буквально на днях ученые из Оксфордского университета и Университета Уорвика представили своих нанороботов, которые умеют самостоятельно строить из молекул ДНК настоящие транспортные системы длиной в десятки микрометров, перевозить по ним полезный груз и, что немаловажно, бесследно самоуничтожаются после завершения операции.

Правда, пока это только демонстрация возможностей, сегодня нанороботы доставляют лишь специальный краситель, окрашивающий клетки в зеленый цвет. Но совсем скоро место красителя сможет занять, например, лекарство, жизненно необходимое пораженным раком клеткам.

А поговорить?

Но возвратимся из микромира в мир более привычных размеров. В пику утилитарным идеям в области робототехники можно привести в пример роботов-барменов и роботов-попрошаек. Первые умеют составлять коктейли на заказ и даже могут пообщаться с клиентом бара, рассказав ему пару историй. А вот вторые только и умеют, что выпрашивать деньги у посетителей заведений или просто случайных прохожих на улицах. Кстати, эти две категории роботов вполне могли бы составить отличную компанию друг другу .

Робот vs человек

Казалось бы, роботы могли бы заменить человека практически везде. Если не сегодня, то в самом ближайшем будущем. Но есть ряд факторов, из-за которых роботам не так-то просто составить конкуренцию живому человеку.

Во-первых, это принятие решений. Особенно в экстремальных ситуациях. Например, в авиации большинство процессов, включая взлет и посадку авиалайнеров, уже давно автоматизированы, всем занимается автопилот. В то же время на любом самолете всегда есть два пилота, задача которых, в случае возникновения ЧП – взять управление в свои руки и спасти пассажиров.

Во-вторых, экономическая целесообразность. Далеко не везде и не всегда выгодно заменять человеческий труд роботами. Это не только потребует существенных затрат на изменение технологических процессов производства, но и создаст серьезную социальную напряженность. Поэтому основной целью создания современных роботов ставится повышение качества и эффективности труда человека, обеспечение его безопасности и снижение издержек.

И в ближайшее время «бунт машин» и «нашествие терминаторов» нам не грозят.