Семейство роботов-кукол

Начиная экскурсию в мир робототехники, мы говорили о прообразах современных роботов: роботах-куклах и роботах-игрушках. Однако когда появилась реальная возможность создать устройства типа средневекового механического аналога человека, но более совершенного и могущего помочь человеку на тяжелых и вредных участках производства, о них и не вспомнили, поскольку перед роботостроением стояли более серьезные и важные задачи. Но шло время. Изобретательская мысль "придумывала" для роботов все новые и новые сферы действия. В конце концов расширение "номенклатуры" областей их применения привело к включению в нее и сферы развлечений. Тем самым вновь была подтверждена известная истина: история развития многих идей происходит по спирали: некогда отвергнутые технические решения на следующих этапах развития науки и техники зачастую находят воплощение на качественно новом уровне. Так получилось и с роботами-игрушками. Робототехника, войдя, как мы видели, практически во все сферы человеческой деятельности, реализовала и старую идею о роботах-куклах и роботах-игрушках. Конечно, современные их образцы имеют мало общего по устройству с куклами прошлых веков, так как созданы на основе новейших робототехнических систем третьего поколения. Рассказом об уникальных экземплярах "развлекательных" роботов мы и завершим экскурсию в мир современной робототехники, сделав в повествовании тоже своего рода спираль. Итак, познакомимся с семейством роботов-кукол.

Их конструированием занимаются главным образом японские специалисты. Одна из причин этого - регулярное проведение в Японии представительных международных выставок новой прогрессивной техники, для которых в рекламных целях и создаются роботы-игрушки.

Сотрудник токийского института искусств Сиро Такахаси разработал серию надувных роботов-кукол, которые в соответствии с программой для их системы управления могут перемещаться, приседать, двигать руками и даже улыбаться. Их именуют баботами. Это название происходит от слияния слов "баллон" (надувная оболочка) и "робот". Баботам можно придать любое обличье: человека, животного, сказочного героя, доисторического существа - все зависит от вида надувной оболочки. Эти куклы способны "разбираться" в окружающей обстановке и в соответствии с ней менять программу своего поведения. Их предназначают для использования на ярмарках, в театрализованных представлениях.

На основе последних достижений робототехники получила новую жизнь идея куклы-музыканта. Японский инженер Сатору Нагосима создал робота-гитариста, извлекающего звуки из струн резиновыми пальцами с пластмассовыми ногтями. Пальцами такого электронного гитариста управляют через клавиатуру компьютера. Чтобы научиться играть на гитаре, роботу, в отличие от человека, понадобилось не 10, а 90 пальцев, зато он может брать такие аккорды, которые недоступны человеческой руке.

На Международной выставке "ЭКСПО-85", проходившей в японском городе Цукуба (в 50 км от Токио), продемонстрировавшей колоссальные успехи робототехники и по существу возвестившей миру о триумфе современного роботостроения, был показан универсальный робот-музыкант, играющий на любом клавишном инструменте. Он сконструирован в 1984 г. в университете Васеда в Токио на факультете физики и техники. Его рост 1 м 80 см, масса 90 кг. Для того чтобы он действовал, как настоящий музыкант, в его руках и ногах сделано 50 "суставов"-шарниров, каждый из которых нуждается в отдельном приводе. Таким образом, система управления робота должна справляться со сложнейшей задачей согласованного "командования" пятьюдесятью приводами. С этой целью была тщательно продумана ее иерархия. Каждым приводом управляет однокристальный микрокомпьютер, подчиняющийся более высокому уровню системы управления - ЭВМ, ведающей согласованием движений левой и правой половин "тела" робота и вырабатывающей команды для движения его ног и пальцев рук. Этот робот-музыкант воспринимает речь и отвечает на обращенные к нему вопросы, что обеспечивается встроенными в него системой распознавания слов и синтезатором речи, управляемыми компьютером. Ноты робот "читает" при помощи телевизионной камеры с системой сканирования. Полученные от нее сигналы обрабатывает система распознавания образов (в данном случае символов нот).

Вот как описывает облик и игру этого робота советская журналистка И. Радунская, которая, будучи посетителем этой выставки, стала очевидцем необыкновенного концерта:

"Из толпы раздался голос: "Сыграйте, пожалуйста, вальс Шопена № 5..." Тот, кто сидел за клавиатурой электронного органа, чуть подался вперед, перелистал ноты, положил руки на клавиши... Раздались звуки бессмертной музыки.

С момента создания этого вальса он исполнялся бессчетное число раз. И тем не менее я присутствовала при первом исполнении. Играл не человек. То был робот...

Его пальцы бегло и четко ударяли по клавишам, ноги в нужное время нажимали на педали... Пальцы его безошибочно находят нужные ноты, локти двигаются ровно столько, сколько требуют правила пианистической школы, ноги в нужные моменты тонируют звук при помощи педалей... Странное ощущение владеет мною - я не вижу в исполнителе неодушевленный механизм. Скорее он похож на средневекового рыцаря, закованного в латы с ног до головы. Да, до головы, потому что телевизионная камера для чтения нот заключена в подобие шлема с забралом. Робот - словно рыцарь, закончивший бой и севший за орган, чтобы сыграть для дамы сердца серенаду.

Я думаю, создатели робота-музыканта вовсе не добивались этого сходства. Просто боевые доспехи для воинов конструировались так, чтобы закрыть уязвимые места тела, но не помешать подвижности суставов. Та же задача, в сущности, стояла перед конструкторами "музыканта": надо было прикрыть приводы, тяги, но не лишить свободы действия колени, голеностопные суставы, локти, суставы пальцев (здесь полное подобие человеческих по числу и месту расположения).

Он изящен, этот робот-музыкант, и движения его обманчиво полны чувства. Его электронный глаз читает ноты, его рука поднимается и переворачивает нотные страницы. Он делает все, что доступно музыканту, за исключением глубоких нюансов, не записанных нотными знаками, тех нюансов, которые порождены самим человеком, его трактовкой, его темпераментом"¹.

¹ (Радунская И. Люди и роботы.- М.: Советская Россия, 1986.- С. 3-4.)

Посетителей выставки "ЭКСПО-85" поразил не только робот-музыкант. На ней демонстрировалось много "чудес" робототехники: роботы - помощники человека в самых разнообразных делах - от тончайших работ, требующих виртуозности, до тяжелого труда, рассчитанного на применение большой силы; роботы, имеющие широкий спектр размеров - от "малюток" до "великанов"; роботы различного внешнего вида - от странных "рукастых" машин до человекоподобных "умных" устройств. Впечатляло и многообразие роботов-кукол. С их помощью было показано даже красочное театрализованное представление "Фантазия 2001 года", в котором участвовало порядка пятидесяти роботов-актеров. Проходило это подготовленное японскими роботостроительными фирмами представление в специальном павильоне "Фуйо" и длилось 25 мин. Для его описания опять предоставим слово очевидцу:

"Посетителей доброжелательно приветствует робот-гид в стране роботов, он беседует с ними и рассказывает о том, как складывается день семейства роботов. А вот и они - плывут по комнате, словно танцоры ансамбля "Березка". Матрешки, гномы, странные зверюшки. Суетясь, но не сталкиваясь друг с другом, огибая углы и препятствия, они тщательно готовят помещение для приема гостей - подметают пол, стирают пыль и время от времени подсоединяются к электрической розетке - набираются сил.

Наконец, помещение убрано, приведено в порядок, появляется самый большой в семействе робот (и самый большой в мире из подобного класса роботов). Он приглашает всех на театральное представление. Посетители переходят в другой зал. Здесь огромная эстрада. Звучит музыка. Занавес раскрывается. Двое роботов исполняют любовный дуэт - они рассказывают, как встретились впервые и как полюбили друг друга. Потом темпераментно и бескомпромиссно "режутся" в футбол. Время от времени один из роботов подходит к детям-посетителям и оживленно беседует с ними. Огромный крылатый робот готовится к полету в космос.

В финале представления - парад: роботы прощаются со зрителями и назначают им встречу в 2001 году"¹.

¹ (Радунская И. Люди и роботы.- М.: Советская Россия, 1986.- С. 8-9.)

Мы так подробно рассказали о выставке "ЭКСПО-85" и роботах-куклах, представленных на ней, не потому, что они необычны, забавны и интересны, а потому, что сам факт их существования поучителен: он знаменует высочайшие возможности робототехники. Ведь создание "сверхинтеллектуальных" роботов-кукол, конечно же, не самоцель, хотя они и находят применение для различного рода зрелищ. В предложенной нами классификации робототехнических устройств по областям использования этих роботов вполне можно отнести к лабораторным, поскольку их конструирование имеет целью прежде всего изучение возможностей робототехники, выявление способов их расширения. Поэтому сегодня роботы-куклы в качестве эксперимента развлекают еще посетителей выставок, а завтра, будучи снабженными отлаженной системой управления и совершенными исполнительными механизмами, обретут права, скажем, оператора и сядут за пульт управления сложными технологическими процессами в условиях, где не может присутствовать человек.

Именно поэтому классификация роботов по областям применения весьма условна: научные принципы и их техническая реализация в конструкции роботов одной области применения с успехом используется и в других областях, вследствие чего необыкновенно высок темп прогресса роботостроения, стремительно проникновение роботов во все новые сферы человеческой деятельности.

Такова картина сегодня. А каковы перспективы развития робототехники? Что она обещает человечеству? Об этом следующие разделы.