Человекоподобные роботы уже в скором будущем должны сойти с экранов научно-фантастического кино и составить нам полезную компанию в повседневной жизни. Но сначала им нужно научиться аккуратному обращению с любыми предметами, даже самыми хрупкими, к которым могут прикасаться их механические пальцы.
Александр Шмитц, аспирант Итальянского технологического института, объясняет: “Это iCub – человекоподобный робот, разработанный европейским научным консорциумом. Он размером с ребёнка и может использоваться для решения когнитивных задач. Мы оснастили этого робота тактильными сенсорами на ладонях и кончиках пальцев для использования в данном эксперименте: робот возьмёт пластиковый стаканчик – очень хрупкий предмет, который легко сломать,- но с этими сенсорами все манипуляции могут быть очень аккуратными”.
Такая чувствительная кожа позволяет роботу измерять и регулировать силу нажатия – хотя он достаточно силён, чтобы смять стакан, если это нужно разработчикам.
Координатор проекта ROBOSKIN Джорджио Канната говорит: “На протяжении долгого времени роботы применялись исключительно в промышленном производстве, где общение с людьми в их задачи не входило. Но теперь, как нам кажется, пришло время задуматься над тем, как роботам взаимодействовать с людьми для решения другого типа задач, в которых и человек, и машина могут быть одинаково важны – например, работа по дому или медицинские процедуры. Поэтому разработка кожного покрова для роботов крайне важна – он позволяет контролировать взаимодействие робота с окружающей средой и людьми и необходим для того, чтобы это взаимодействие оставалось безопасным”.
Роботы iCub, которые собираются в Итальянском технологическом институте в Генуе – подопытные образцы в европейском исследовательском проекте, цель которого – наделить гуманоидные машины осязанием.
Робот должен не только уметь к чему-то прикасаться, но и правильно реагировать на чужие прикосновения или удары по его корпусу. Эту задачу решают учёные в английском Университете Хертфордшира, используя машину, которая умеет изображать разнообразные эмоции.
Её разработкой руководила Керстин Даутенхан, одна из ведущих мировых экспертов в области искусственного интеллекта и робототехники: “КАСПАР – это, как мы его называем, экспрессивный робот, то есть робот размером с ребёнка, специально разработанный для взаимодействия с человеком, главным образом для взаимодействия в игровой форме. Нашей задачей было создать робота, с которым можно было бы играть – как играют с ребёнком… Это может использоваться, например, в терапии аутизма: при помощи робота можно разрабатывать определённые игры, сценарии общения между ребёнком и роботом, и это может быть полезно в терапевтических целях – например, это позволяет обучить ребёнка корректному тактильному поведению. Это одна из ключевых задач проекта “Робоскин”.
Учёные считают, что дети-аутисты, которым сложно общаться с другими людьми, могут чувствовать себя спокойнее с куклой-роботом. Её предсказуемые реакции помогут сформировать нужные навыки межличностного взаимодействия.
Старший исследователь Бен Робинс демонстрирует: “Нужно, чтобы КАСПАР поддерживал правильное тактильное поведение ребёнка и пресекал неправильное. Например, если ребёнок его щекочет… – реакция будет положительной, но если ребёнок проявляет грубость… – “ой, больно!” Такая реакция его остановит”.
КАСПАР реагирует на прикосновения благодаря участкам искусственной кожи, закреплённым под его маской и одеждой. Мягкие гибкие сенсорные элементы подключены к компьютеру, который отслеживает нажатия и управляет ответными движениями.
Учёный Зе Джи показывает: “На каждом из участков – семьдесят две чувствительные точки, давление на которые можно отображать на экране. Чем сильнее нажим, тем ярче цветовое пятно на схеме. Если руку убрать, индикация исчезает, поскольку давления нет”.
Насколько реалистичным должен быть человекоподобный робот для того, чтобы людям было комфортно с ним общаться – вопрос открытый: он вызывает много споров в научном сообществе и нуждается в подробном изучении.
Керстин Даутенхан продолжает: “Многие предсказывают роботам большое будущее, и поэтому так важно изучать взаимодействие людей с такими машинами, потому что было бы крайне нежелательным, чтобы такие аппараты поступили в продажу без достаточного предварительного тестирования, или без учёта на этапе разработки реальных запросов и потребностей потенциальных пользователей относительно выполнения конкретных задач… Необходимо исследовать взаимоотношения роботов и людей прежде, чем миллионы и миллионы таких устройств появятся у нас дома и на работе”.
Новые умения роботов iCub и КАСПАР основаны на применении ёмкостных датчиков – одного из нескольких альтернативных решений, которые изучаются в рамках проекта ROBOSKIN.
Руководитель лаборатории гуманоидного восприятия IIT Джорджио Метта показывает: “Это набор ёмкостных сенсоров, который работает аналогично тактильным экранам современных мобильных телефонов – но, в отличие от них, кожа должна быть гибкой, так что эти сенсоры монтируются на гибких подложках”.
Группы треугольных датчиков, разработанных в Итальянском технологическом институте, просто приклеиваются на элементы корпуса робота.
Затем они заливаются силиконовой пеной и покрываются токопроводящей тканью. Нажатие на мягкое покрытие деформирует его, что регистрируется датчиками.
Осязание, полезное само по себе, становится ещё более функциональным в сочетании с другими чувствами – например, зрением. Игра с мячом требует хорошей координации глаз и рук. При наличии нужных сенсоров ничто не мешает роботам присоединиться к этой игре.
Лоренцо Натале, руководитель научной группы IIT, комментирует: “Этот робот анализирует информацию о цвете и форме предметов, что даёт ему возможность обнаружить в поле зрения мячик, оценить его местоположение и размер. Эти данные позволяет ему определить расстояние до мяча и поднести к нему подходящую руку. В этом эксперименте осязательные воможности робота используются для контроля движения пальцев при захвате мячика. Для людей это довольно простая задача, но роботам с этим справиться нелегко”.
Электронным датчикам всё ещё очень далеко до чувствительности человеческой кожи, а металлическим проводам – до эффективности нервной системы. Но человекоподобным машинам сенсоры уже дают бесценное чувство осязания, делая их электронную жизнь в непредсказуемом мире людей проще и безопаснее.