Ведутся разработки нового поколения роботов, способных сотрудничать с людьми

Современный автомобилестроительный цех, где работают гигантские роботы-сварщики, похож на киберпанкову версию дантового «Ада». Среди каскадов искр механические «руки» величиной с телеграфный столб с шарнирами-суставами быстро переносят с места на место частично собранные автомобили и узлы.

«Попадать под такую горячую руку не рекомендуется, это может печально закончиться», — говорит Родни Брукс, директор предприятия по изготовлению роботов Rethink Robotics в Бостоне. Поэтому промышленные роботы работают в клетках или за оградой. Но их отделение от людей и такие меры безопасности крайне ограничивают круг задач, которые они могут выполнять. Например, на автомобилестроительных заводах большинство операций по составлению выполняются вручную, а это дорого.

Ни рабочие, ни роботы не могут работать с полной отдачей без тесного взаимодействия, считает Фолькер Ґрюненвальд, директор отдела системной интеграции немецкой компании Pilz. Готовые проектировать машины, которые можно использовать для широкого спектра задач, технологи ищут способ выпустить роботов из клетки, чтобы они безопаснее и продуктивнее работали рядом с людьми. Цель — совместить ловкость, гибкость и изобретательность одних с силой, выносливостью и точностью других. Появление «кооперационных» роботов (или помощников, как их еще называют) может способствовать созданию таких машин, которые будут помогать в офисе, школе или дома.

В декабре прошлого года немецкий автомобилестроительный концерн BMW впервые представил низкоскоростного робота-помощника на своем заводе в городе Спартанберг, штат Южная Каролина. Робот сотрудничает с человеком в процессе нанесения изоляции (в частности, водонепроницаемой) на автомобильные дверцы. Машина приклеивает материал, который держит на нужном месте проворнее рабочего. Без ее помощи люди должны меняться каждый час из-за перенапряжения вследствие неудобного положения тела во время работы. Сегодня на заводе работают четыре робота-помощника, а вскоре их будет больше, и не только в Спартанберге.

BMW ожидает массового запуска этой технологии в 2014 году в Германии, несмотря на введенные там более строгие ограничения на взаимодействие человека и робота, говорит Штефан Бартшер, руководитель отдела инноваций компании. Концерн планирует разработать дополнительные задачи для роботов-помощников, которые постепенно будут внедрять на пяти автомобильных заводах. Эти машины будут нуждаться в других технологиях, чем те, которые используются в обычных. «И действительно, когда дело доходит до взаимодействия с человеком, роботы на столько этому не обучены, что даже выполнение простого, на первый взгляд, задания (как передать некий предмет) обычно заканчивается соревнованием «кто сильнее», — рассказала Элизабет Крофт, специалист по робототехнике Университета Британской Колумбии.

Лаборатория передовой робототехники и разумных систем доктора Крофт получает финансирование от крупнейшего автопроизводителя Соединенных Штатов General Motors и проектирует роботов, которые могут выполнять незапрограммированные действия совместно с человеком. От них требуется определить, хочет ли человек (и имеет ли право) получить конкретную вещь, например электродрель, какой-то документ или чашечку чая, подать ее наиболее удобным для человека способом и наконец отпустить предмет только тогда, когда сенсоры покажут, что его целенаправленно и безопасно забирают.

Безопасность превыше всего

Опасное промышленное оборудование обычно автоматически выключается, как только рабочий входит в зону инфракрасной «завесы» или открывает дверь отсека робота. Но такие системы безопасности имеют свои недостатки. Обычно после отключения останавливается вся текущая линия, создавая задержки, которые могут затормозить работу предприятия в целом. В Pilz разработали компьютерную систему с многочисленными камерами видеонаблюдения, которая следит за роботами и соответственно корректирует их поведение.

Эта система под названием SafetyEYE дает роботам возможность работать (например, прикреплять крыло самолета) без изоляции рабочей площадки от людей. Они оценивают ситуацию и продвигаются вдоль крылья, замедляя движение в случае приближения рабочего. Если последний подходит слишком близко, машина полностью останавливается, но это не тормозит других участков производства. С момента запуска в 2007 году SafetyEYE дала возможность использовать роботов в цехах, где установка инфракрасных границ или отсеков безопасности было бы слишком дорогостоящим или нецелесообразным.

Способных сотрудничать с людьми роботов обычно используют для выполнения задач, которые впервые переводятся в автоматизированный режим, поэтому производительность благодаря этому особенно высока, если машины быстрые и легкие для программирования. Однорукий робот, созданный датской компанией Universal Robots (UR) для работы непосредственно в человеческом коллективе, настраивается за час. Обычно на программирование нужно менее чем 10 мин. Пользователь сам проводит «рукой» робота, которая держит инструмент, от начальной точки сделки до конечной, попутно нажимая кнопку «запись» на сенсорном экране. Как только операция получила название и была сохранена, машина может начинать работать.

Роботов-помощников часто программируют на выполнение только краткосрочных задач. Модели компании UR можно, например, посадить на монтирование оправ для очков, чтобы выполнить срочный заказ, а иногда перебросить на линию по изготовлению банок с герметичными крышками, чтобы заменить заболевшего работника. Традиционных роботов, наоборот, обычно настраивают высокооплачиваемые узкоспециализированные инженеры, которые работают на конвейерах, чтобы не останавливать настоящее производство на те несколько недель или месяцев, необходимых для программирования. В 2012 году UR продала более 700 своих роботов и надеется сбыть еще 1,5 тыс. в этом году, причем некоторые покупатели — мини-производства лишь с несколькими рабочими. Многие пользователи говорят, что инвестиции в робота от этой компании (20 евро тыс., или $27 тыс.) возвращаются уже через полгода.

С усовершенствованием ПО программированию роботов-помощников станет еще легче. Некоторые экспериментальные модели уже можно конфигурировать с помощью голосовых команд, например, «создать новый навык» или «сохранить позу». Доктор Нерсет из концерна АВВ считает, что вскоре машины можно будет программировать только голосовыми командами, а файлы управления ими размещать в интернете для других пользователей, которые смогут их скачивать и при необходимости модифицировать.

В то же время усовершенствование искусственного интеллекта, не исключено, сделает программирования частично ненужным. В Rethink Robotics говорят, что их дворукий робот-помощник Бэкстер, так сказать, руководствуясь «здравым смыслом», может самостоятельно решать, как двигаться в определенных ситуациях. Рабочие показывают на сенсорном экране, «лице» Бэкстера, предметы, которые он должен подать. Тот осматривает их со всех сторон и определяет, к примеру, как лучше держать стакан: обхватить ее извне или держать на растопыренных «пальцах» изнутри. Если конвейер, который подает ему детали для работы, притормаживает, он тоже замедляется. С момента появления этого робота в продаже в конце 2012 года было закуплено более 100 единиц.

С каждым десятилетием роботы становятся все более быстрыми, более мощными, более точными. Новая порода помощников, наоборот, будет двигаться медленнее, поднимать меньший вес и будет не такой точной. И все же именно она станет началом настоящей революции в робототехнике, считает доктор Брукс из Rethink Robotics, потому что такие качества дают роботам возможность работать рядом с человеком. Ведь не универсальные вычислительные машины стали началом эпохи всеобщей компьютеризации, а именно маломощные, но дружественные к пользователю персональные компьютеры.

Роботы-помощники развиваются так быстро, что международные органы стандартизации не успевают следить за появлением новых. Международной организации по стандартизации (ISO) (Женева) еще предстоит разработать для них стандарты безопасности. Например, какую максимальную силу машина может прилагать к различным частям тела человека без угрозы для здоровья последней.

Проект-менеджер Шведского института стандартизации Иоганн Варен отмечает, что разработка стандартов позволит ускорить научно-исследовательскую и конструкторскую работу.

Свой или чужой?

Роботы-помощники, какими бы гибкими, легкими в программировании и безопасными они не были, не всегда желаемые коллеги для людей. Показательным в этом смысле является пример компании Alumotion — итальянского дистрибьютора роботов UR. Ее совладелец Фабио Факкинетти говорит, что рабочие боятся потерять место из-за машины, поэтому агенты транспортируют демонстрационные образцы в немаркированных упаковках. Сначала они даже проводили встречи с представителями потенциальных клиентов только за закрытыми дверями.

Однако вместо того, чтобы увольнять рабочих, клиенты Alumotion часто вводят дополнительные изменения, потому что производственные затраты уменьшаются. Компания RSS Manufacturing (город Коста-Меса, Калифорния) подтверждает, что новый робот UR помогает конкурировать с азиатскими производителями сантехнической латуни. Ее руководитель Джефф Ескалетте планирует закупить их больше, потому что без них некоторые фрезерные станки работают лишь на 60% мощности: рабочие не успевают подавать детали. Стоит помнить, что раньше люди боялись потерять работу из-за компьютеров, напоминает Крис Мелгуиш из лаборатории Bristol Robotics, предприятия, основанного совместно Университетом Бристоля и Университетом Западной Англии. Зато последние помогли им работать продуктивнее.

Обычно рабочие быстро оценивают преимущества сотрудничества с роботами. Как объяснил один из специалистов в области робототехники, они рады снять с себя «бремя рутинной, монотонной деятельности». А поскольку сами программируют роботов, то смотрят на них как на подчиненных, помощников. По мнению руководителя технологического отдела компании UR Есбена Остерґоора, это повышает чувство собственной значимости. В конце прошлого года Mercedes-Benz начал приобщать к сборке коробок передач (на заводе в Штутгарте) «третьей рукой» — легким роботом, разработанным Немецким аэрокосмическим центром для использования в космосе. А немецкий концерн Daimler расширяет эту инициативу, которую уже окрестили «роботофермой»: рабочие «пасут» роботов, как фермер овец.

Не пугайте людей

Чтобы не вызвать у людей неприятные ощущения, роботы-помощники должны также иметь соответствующие размер и вид. Такаюки Канда, старший научный сотрудник лаборатории ATR Intelligent Robotics and Communication (Киото), говорит, что гуманоидные машины должны быть не больше шестилетнего ребенка (это дает людям возможность чувствовать себя сильнее). Большие «глаза» делают их внешность дружелюбнее и, что главное, создают ощущение, будто он видит все, что происходит вокруг. Но явно выраженные человеческие черты приведут к появлению неоправданно завышенных ожиданий, считает Ульрих Райзер из промышленного научно-исследовательского института Fraunhofer IPA (Штутгарт). Здесь изготавливают домашнего робота-помощника Care-O-bot (Робо-няня) стоимостью-250 тыс. евро Райзер отметил, что люди в основном не очень доверяют роботам с выступающими сенсорами, открытыми, как у Терминатора, проводами или машинам, похожим на конструкцию из жестяных банок.

Чтобы без проблем взаимодействовать с людьми, роботам также понадобятся «социальные навыки». «Например, как оказалось, большее доверие имеется к машинам, которые используют метафоры, а не абстрактные слова», — говорит Билдж Мутлу, руководитель лаборатории робототехники при Университете Висконсин-Мэдисон. Он заметил, что роботы должны быть убедительнее, когда апеллируют к мысли человека и делать паузы продолжительностью не более трети секунды, иначе они кажутся растерянными. Следует также тщательно программировать их «глаза», чтобы пристальный взгляд не вызывал ощущение неудобства. Определение временных границ для создания эффекта доверия — нелегкое дело, говорит доктор Мутлу. Отчасти потому, что взглядом собеседники во время диалога сигнализируют о том, чья очередь говорить.

Наверное, пройдет по крайней мере десяток-другой лет, пока потомки Робо-няни, PR2 и других роботов-домохозяек или компаньонов станут достаточно ловкими и умными, чтобы самостоятельно справляться по хозяйству. Им понадобятся гораздо лучшие сенсоры, блоки управления движением, батареи и сложное программное обеспечение. Они также должны быть способны на проявления эмпатии — иначе никто их не захочет, считает Керстин Дотенган, руководитель команды «социальных робототехников» Хартфордширского университета (Великобритания).

Робо-няни обрабатывают данные более 60 бытовых сенсоров, которые следят за движением двери в доме, дверцы на кухонных шкафах, за кранами, электроприборами и т.д. Если, к примеру, хозяин не выпил лекарство, робот может сообщить об этом родственникам или больницу. Но важно, чтобы такие машины воспринимали не как враждебный элемент, а как заботливого опекуна.

А что дальше? Рыночные исследования не слишком эффективны в прогнозировании развития индустрии роботов-помощников, говорит Бруно Боннелл из инвестиционного фонда робототехники Robolution Capital (Франция). Прежде всего, люди хотят полностью контролировать роботов, но как только начинают использовать их, сразу ожидают от них как можно большей автономности. Иначе говоря, работая рядом с машинами, меняют свое отношение к ним. На производстве, дома или в школе развитие отношений между роботом и человеком будет определяться процессом сотрудничества.

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями:


Читайте также по теме...

Оставьте Ваш комментарий

Ваше имя: (обязательно)

E-Mail: (обязательно)

Website: (не обязательно)

Введите код авторизации: (обязательно)


Текст Вашего комментария: (обязательно)

Прокомментировать