МОИМ ПРЕДКАМ ПЛАВНАЯ ХОДЬБА ДАВАЛАСЬ НЕЛЕГКО
Над созданием ходящего робота специалисты "Хонды" начали работать 20 лет назад. Первые опыты не предвещали успеха. Сделав два-три неуверенных шага, роботы из первой серии "Е", имевшие только нижние конечности, на которых вместо туловища, головы и рук крепился ящик с блоком управления, постоянно падали вперед или вбок.
Воспользовавшись методами, разработанными еще в первой половине ХХ века российским ученым Н. А. Бернштейном (см. "Наука и жизнь № 10, 2005 г.), японские инженеры тщательно изучили движения человека при ходьбе. Ведь что такое ходьба? По сути, это последовательность контролируемых падений вперед. Шагая, мы перемещаем центр тяжести тела вперед и, чтобы не упасть, выставляем для опоры ногу. Кроме того, незаметно для себя мы постоянно слегка наклоняем корпус в поперечном направлении, чтобы центр тяжести находился над опорной ногой. Но если человек делает это подсознательно, то робот должен постоянно просчитывать самые элементарные движения. Может быть, поэтому он и выглядит несколько медлительным.
На основе полученных данных в течение 1990-х годов было построено несколько моделей, которым давали не имена, а всего лишь буквенно-цифровые обозначения: Р1, Р2 и Р3. В отличие от экспериментальных моделей серии "Е", роботы серии "Р" внешне уже напоминали людей. Это были довольно крупные существа (когда наблюдаешь за ними, язык не поворачивается назвать их машинами) ростом под два метра и массой за полтора центнера. У них были руки, ноги, корпус и голова. Движения их стали плавными и согласованными.
ПОВЕРНУТЬ ЗА УГОЛ? БЕЗ ПРОБЛЕМ
По сравнению с ними Асимо, появившийся в 2001 году, выглядит малышом: рост всего 120 см, вес около 50 кг. При этом вычислительные способности его электронного мозга эквивалентны тридцати персональным компьютерам. Электроника нужна не только для того, чтобы координировать движения, Асимо способен еще видеть, слышать и говорить. Он распознает и может хранить в памяти до тридцати человеческих лиц. Он понимает до пятидесяти команд, подаваемых голосом, правда, пока только на японском и английском языках. Реагирует на некоторые жесты. Например, если протянуть ему руку, он аккуратно пожмет ее своей механической лапой. Может поприветствовать вас и даже представиться.
Главное достижение создателей Асимо - это новая технология движения, названная ими "умной ходьбой". "Мышцы" робота - 26 сервомоторов, а шарниры-"суставы" обладают 26 степенями свободы. Он гораздо подвижнее предшественников, например, может поднять в сторону руку под углом 120 градусов к телу, а у модели Р3 эта величина была всего 90 градусов. В качестве вестибулярного аппарата в Асимо использован трехкоординатный гироскопический акселерометр, который позволяет регистрировать ускорения корпуса в продольном, поперечном и вертикальном направлениях. Робот способен ходить по горизонтальной плоскости, двигаться по наклонным поверхностям и даже подниматься и спускаться по лестницам. Его "коленный" сустав имеет одну степень свободы, а "тазобедренный" и "голеностопный" - соответственно три и две, что обеспечивает вращение вокруг горизонтальной оси и перемещения в поперечном направлении. Перед тем как сделать первый шаг, робот переносит центр тяжести на одну ногу и затем производит такое движение при каждом шаге. Ходит Асимо чуть вразвалочку, но вполне элегантно.
Поперечное перемещение корпуса позволяет Асимо двигаться по кругу. Смещая центр тяжести в направлении радиуса поворота, он компенсирует силу инерции.
БОЛЬШАЯ АУДИТОРИЯ МОЖЕТ МЕНЯ СМУТИТЬ
Выходя на сцену, Асимо демонстрировал практически все свои возможности, даже исполнял несколько па твиста. Но если в лабораторных условиях робот способен самостоятельно адаптироваться к внешним условиям, то в выставочном павильоне, где гремит музыка и одновременно разговаривает масса народу, на сцене, которая ради большего эффекта освещена мигающими прожектора ми, его система управления могла дать сбой. Чтобы этого не произошло, действия Асимо были жестко запрограммированы, и один из ведущих в любой момент мог перехватить контроль и руководить поведением робота вручную.
ЗАЧЕМ Я ЖИВУ?
Как всякого антропоида, Асимо должен "мучить" вопрос о смысле жизни. В самом деле, для чего создали столь сложное и дорогое устройство стоимостью более 1 млн долларов, ведь не только же для представлений? Тем более что робототехника - не профильная область для автомобилестроительной фирмы. Одну из версий специалисты компании сформулировали так: население экономически развитых стран постепенно стареет, и мы надеемся, что "существа", подобные Асимо, когда-нибудь станут помощниками и партнерами одиноких стариков. Ведь даже рост робота выбран неслучайно. Сидящему человеку не придется задирать голову, чтобы обратиться к "собеседнику" - они будут общаться "глаза в глаза". Что ж, может, и так.
Когда роботы научатся всему, чего от них ждут, сказать трудно. Пока даже срок работы Асимо без подзарядки аккумуляторов составляет всего полчаса (основная часть энергии, кстати, идет не на механический привод, а на питание электроники). Но почва для оптимизма есть, ведь еще десять лет назад никто не мог предположить, что мобильные телефоны станут непременным атрибутом всех от мала до велика!
