Статья
Однажды некто Россум открыл химическое соединение, которое имело все качества живой материи. Из этого вещества была сделана наделенная интеллектом машина. Так чешский писатель Карел Чапек в книге «Р.У.Р.» описывает создание человекоподобного робота. Это произведение 1921 года предсказало будущее и даже подарило миру само понятие «робот». Происходит оно от чешского слова robota, что в дословном переводе означает вовсе не обычную работу, а каторжный труд.
Сделать машину, которая будет выполнять трудную и даже опасную работу – давняя мечта человека. Еще в мифах Древней Греции говорится о медном великане Талосе – страже царя Миноса с острова Крит.
Люди не только сочиняли, но и действовали. Например, в трудах изобретателя Филона Византийского, жившего в III веке до н. э., описан автомат-служанка, наливавший вино. Но несмотря на то, что конструировать «умные» машины пытался даже такой гений, как Леонардо да Винчи, вплоть до конца XX века все разработки были весьма далеки от желаемого. В современном понимании их роботами даже с натяжкой нельзя назвать.
Эксперты Сбербанка в аналитическом обзоре мирового рынка робототехники указывают, что сегодня роботы должны характеризоваться тремя базовыми свойствами. Во-первых, используя сенсоры, чувствовать окружающий мир. Во-вторых, обрабатывать полученную информацию, создавая и адаптируя модель своего поведения. И, наконец, действовать, изменяя окружающий мир.
Яркий пример такого робота – гиноид по имени София, созданный китайской фирмой Hanson Robotics. Это, кстати, первый робот в истории человечества получивший гражданство (София является подданной Саудовской Аравии).
Обладая искусственным интеллектом, гиноид дает интервью, участвует в дискуссиях, встречается с бизнесменами и политиками, а может также быть компаньоном или сиделкой. София умеет говорить на множестве языков, включая русский, – она освоила его благодаря ученым из Новосибирского академгородка.
Реалистичный облик Софии – девушки с лицом актрисы Одри Хепберн – лишь «оболочка», желательная, но необязательная. Чтобы выполнять требуемые условия «чувствовать – понимать – действовать», машина может выглядеть как угодно. Важнее то, для чего она создана.
София – сервисный робот. Это весьма многочисленная группа, включающая в себя профессиональных (то есть используемых для работы) и персональных роботов. Их общее свойство – они действуют вне производственного цеха: там царят промышленные роботы.
Гиноид София
В последние годы темп роста сегмента был в разы выше, чем мирового ВВП: 12% против менее 4% соответственно. Только в 2017 году, по оценке International Federation of Robotics (IFR), продажи составили 340 тыс. штук. Это исторический рекорд. Правда, как и в спорте, он недолговечен. По прогнозу IFR, в конце десятилетия ежегодно будет устанавливаться почти полмиллиона таких устройств, а их общее число превысит 3 млн. «Труд машин становится все дешевле: 24/7, без перерывов на обед, отпуск, болезнь. Роботы не делают ошибок, которые может совершить даже опытный специалист», – объясняет президент Национальной ассоциации участников рынка робототехники Виталий Недельский.
Главный потребитель, по его словам, обрабатывающая промышленность, безоговорочный лидер – автопром. С этой индустрии и началась история промышленных роботов: в 1961 году на заводе General Motors в Трентоне компания Unimation установила первую «умную» машину. Тогда она умела лишь захватывать раскаленные детали, опускала их в охлаждающую жидкость, после чего клала на конвейер. Сейчас роботы также умеют паять, обрабатывать и окрашивать детали, занимаются сборкой.
Поразительными стали и физические показатели «умных» машин. Например, робот M-2000iA/1700L японской FANUC способен поднимать груз весом до 1,7 т, а зона его досягаемости может достигать 6,2 м. Но есть и «малыши»: та же FANUC выпускает робота ABB IRB 120, который весит всего 25 кг. Его рабочая зона составляет до 58 см, причем он может управляться с миниатюрными деталями.
Японский робот FANUC
Актуальный тренд – промышленные роботы, которые могут работать в тесном контакте с человеком, расширяя его возможности. Пионером здесь опять же была General Motors – еще в 1990-х компания заявила о планах по внедрению роботов, способных к тандему с рабочим на предприятии для эффективного выявления дефектов и сборки сложных узлов. Обычным промышленным роботам это было не под силу. Вскоре в цехах компании «трудоустроились» Intelligent Assist Device – машины-ассистенты. Правда, полноценными участниками производственного процесса их назвать было сложно: все действия строго контролировались человеком.
Первые самостоятельные устройства, так называемые коллаборативные роботы, или коботы, появились в 2008 году – их создала датская Universal Robots. Теперь коботы могут работать рядом с человеком, не создавая для него опасности за счет специальных датчиков и камер. До полного взаимопонимания еще далеко (см. интервью с Альбертом Ефимовым, руководителем Лаборатории робототехники Сбербанка, на стр. 14), однако работа в этом направлении уже идет, в том числе и в России.
Коботы пользуются все большей популярностью. По оценке Barclays Research, число таких машин ежегодно удваивается. Ожидается, что к концу 2020 года по всему миру их будет уже свыше 150 тыс. Интересных проектов становится все больше, один из них создан в Беларуси. Виктор Хаменок, основатель компании Rozum Robotics, начинал с антропоморфного робота, что весьма типично для многих разработчиков, стремящихся воплотить в жизнь свои самые смелые мечты. Однако созданный им робот, хоть и был похож на человека, мог выполнять крайне небольшое число операций: лишь держал в руках маркер и пытался рисовать. Зато потом был создан кобот PULSE – роботизированная рука для высокоточных операций. Это устройство, как надеются разработчики, сможет составить конкуренцию даже продуктам Universal Robots.
Робот, который занимается поиском людей под завалами
В численном выражении сервисных роботов намного больше, чем промышленных. Только в 2016 году в мире было продано 6,7 млн «умных» машин для персонального использования (в основном это пылесосы и игрушки), тогда как промышленных – несколько сотен тысяч. Однако в денежном выражении сервисному сегменту пока что далеко до промышленного. Два этих рынка оцениваются в 7,3 и 40 млрд долл. в год соответственно.
Впрочем, картина может измениться. «Сервисные роботы расширяют масштаб использования «умных» машин, в том числе за счет малого и среднего бизнеса, который раньше просто не мог себе этого позволить», – говорит президент Национальной ассоциации участников рынка робототехники Виталий Недельский.
Одно из наиболее массовых направлений на рынке сервисной техники – логистические системы. В их задачу входит управление потоком товаров, перевозкой, обработкой и упаковкой. Первый такой робот HelpMate появился в 1984 году (разработка американской компании Transitions Research Corporation). Эти машины умели автономно перемещаться по госпиталям, заменяя собой курьеров, а также частично взяв на себя обязанности медперсонала: переносили карты и даже раздавали больным лекарства.
Сегодня логистические системы намного сложнее. Несколько лет назад в интернете появилось видео, ставшее вирусным. На нем показано, как трудятся роботы Hikvision. Этими машинами китайская компания Shentong Express на 100% заменила работников склада. По оценке IFR, если складские роботы будут работать 24 часа в сутки, то срок окупаемости инвестиций составляет всего два-три года.
Другой популярный сегмент – беспилотники для доставки товаров. Первым, кто воспользовался такими роботами, был интернет-магазин Amazon. Сегодня в его логистическом центре практически нет людей – фотографии выглядят даже немного пугающе.
Роботы, которые умеют доставлять товары, еще далеки от идеала, поэтому в автономное «плавание» их еще никто не отправляет. Кроме того, это высококонкурентный рынок, ведь надо бороться не только с другими «умными» машинами, но и с обычными курьерами, услуги которых обычно стоят недорого.
Но появляется все больше решений на стыке разных секторов. Например, конструктор квадрокоптера «Клевер», который изготавливается из карбона, поликарбоната и PLA-пластика. «Идея в том, – рассказывает автор проекта, глава компании COEX Олег Понфиленок, – что робота пользователь собирает сам, программирует его на управляемый или автономный полет, модифицирует и потом только запускает в воздух». Таким образом, такой коптер может не только доставить груз, но и научить человека «дружить» с роботом. Коптер – понятный для любого новичка формат «умной» машины, а потому он пользуется спросом, уверяет разработчик.
Science Robotics составил список актуальных вызовов для робототехники. Под №1 в нем значатся «новые материалы и способы производства». Дело не только в том, что развитие современной робототехники невозможно без появления материалов, позволяющих воплотить в жизнь идеи конструкторов, но и в том, что полимеры и композиты позволяют находить принципиально новые решения. Журнал «Нефтехимия РФ» представляет топ-5 таких изобретений.
1. Аппарат Airic’s arm, разработанный немецкой фирмой Festo, внешне напоминает руку, которая по разнообразию движений мало чем уступает человеческой. Секрет в Fluidic Muscle, или «жидкостных мускулах». Это эластомерные шланги, армированные ромбической сеткой из арамидных волокон. В движение «мышцы» приводит сжатый воздух, при подаче которого шланги расширяются, а их длина сокращается.
2. Созданный китайской фирмой Hanson Robotics гиноид София поражает не только силой искусственного интеллекта, но и внешним видом. У робота лицо молодой женщины с очень выразительной мимикой. Такие возможности дает материал Frubber (flesh rubber) – губчатый эластомер, в котором применяются липид-бислойные нанотехнологии. «С помощью Frubber удалось воспроизвести клеточную структуру мышц и кожи человека вплоть до пор», – говорит основатель Hanson Robotics Дэвид Хансон.
3. Еще в 2014 году сотрудники гарвардского Института Висса создали робота-оригами, который может самостоятельно переходить из плоской формы в объемную. Трансформацию обеспечивают полимеры с памятью формы, в которые встроены специальные приводы. Сфера применения таких материалов расширяется. Например, в мае этого года ученые из Швейцарии и США представили робота-пловца. Плавники, выполненные из полимеров с памятью формы, реагируют на температуру воды, заставляя машину грести.
4. Изготовить легкий, но прочный экзоскелет без форм для литья становится проще. Такие возможности дает Anisoprint Composer – разработанный российскими инженерами из «Карфидов Лаб» и «Анизопринт» 3D-принтер. Инновационность устройства в том, что в процессе печати в полимер добавляется непрерывное армирующее волокно из углерода. В результате деталь по прочности вдвое превосходит алюминий и в 20–25 раз чистые полимеры. «Разработка позволяет заменить металлы композитами там, где раньше это было невозможно», – говорит гендиректор «Анизопринт» Федор Антонов.
5. Складывать и упаковывать фрукты и овощи, работать со свежей выпечкой – сферы, недоступные прежде роботам. Однако в 2015 году английская Soft Robotics выпустила машины, клещи которых изготовлены из полимеров. «В них нет датчиков силы, не проводятся сложные расчеты. Манипуляторы просто берут предмет», – говорит глава компании Карл Воз.
Сообщение отправлено
Скоро мы свяжемся с вами и обсудим все детали.
