Робототехника. - Студенческий научный форум

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Робототехника.

Шуаева З.Р. 1, Баммаева Г.А 1
1Дагестанский государственный университет
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

BostonDynamics - вполне вероятно, единственная в мире технологическая фирма, которая приобрела популярность, не выпустив ни 1-го коммерческого продукта. Однако ролики с тестированием ее роботов собирают миллионы просмотров, а некоторые из них и вовсе становятся мемами.

В июне 2017 года стало известно, что японский ИТ-гигант Softblank, разработчик робота Pepper, приобрел BostonDynamics. Это уже вторая смена владельца компании за последние пять лет - в 2013 году ее приобрела Google, но сработаться предприятиям так и не удалось. По мнению профессионалов, отныне BostonDynamics придётся менять философию, с которой компания жила более двадцати лет.

BostonDynamics управляет Марк Райберт - ему 67 лет, он является президентом и одним из основоположников BostonDynamics.

Широкая известность в профессиональном сообществе пришла к Райберту в 1980-х годах. В лаборатории «LegLab» Райберт создал первого в мире робота, прыгающего на одной ноге.

«Прыгуны» Райберта, как и его научные работы по теме балансирующих машин, стали классикой в роботостроении. Заложенные в них принципы применялись при создании двуногих и четвероногих роботов как в LegLab, откуда Райберт ушел в 1995 году, так и в BostonDynamics, основанной за три года до этого.

BigDog и AlphaDog

BigDog был создан и впервые испытан в 2005 году. Фактически он стал первой знаменитостью среди роботов BostonDynamics. Благодаря натуралистичным движениям BigDog напоминал вьючное животное и привлекал внимание СМИ.

Предельная грузоподъемность BigDog составила 150 кг. , средняя скорость передвижения - в пределах 6 км. в час (она менялась в зависимости от походки). BigDog имел возможность подниматься в гору с уклоном 35 градусов, а также опускаться и вставать.

В 2009 году Министерство защиты USA заключило с BostonDynamics договор на доработку робота. Проект получил официальное название LS3 (LeggedSquadSupportSystem), но внутри BostonDynamics ему присвоили имя AlphaDog.

Создателям удалось повысить грузоподъемность новой машины до 182 кг., а предельное расстояние передвижения увеличилось с 32 до 45 км. Робот научился принимать голосовые команды и самостоятельно вставать впоследствии падений. В некоторых случаях роботу требовалась поддержка человека, но конструкция позволяла обойтись силами одного солдата.

Больше всего в BostonDynamics гордились надежностью новой модели. Если версия BigDog в среднем работала полчаса до первой поломки, то у AlphaDog этот показатель возрос почти до трех с половиной часов.

Несмотря на удачные испытания в учениях морской пехоты в 2015 году, робот не был принят на вооружение. Среди причин называли шум от дизельного двигателя и высокую стоимость.

«Представьте себе ситуацию, когда во время военной спецоперации робот получает серьезные повреждения, и подразделению нужно или подорвать дорогостоящее секретное оборудование, или нести 100 килограммов дополнительного груза», — поясняет профессор Евгений Магид, руководитель лаборатории интеллектуальных робототехнических систем и кафедры интеллектуальной робототехники в Казанском федеральном университете.

По мнению ученого, как раз высокая стоимость конечного продукта, даже без учета расходов на его разработку, стала одним из главных недостатков транспортной системы от BostonDynamics.

В рамках договора с DARPA был создан еще один четвероногий робот LittleDog — уменьшенная копия AlphaDog на практически бесшумных электромоторах. Идеи данной модели использовались в следующем поколении шагающих машин.

Робототехника в России

Интерес государства к робототехнике в РФ возродился в начале 2010-х годов, в это же время было замечено и финансирование отрасли. В 2017 году несколько российских команд трудятся над созданием интеллектуальных роботов, аналогичных продуктам BostonDynamics. Евгений Магид считает, что нельзя называть это копированием западных технологий.

«В РФ такие исследования проводились еще в конце прошлого века, — рассказывает Евгений Магид. — К примеру, группа профессора Евгения Самуиловича Брискина из Волгоградского государственного технического университета в 1984 году разработала уникальную шагающую машину «Восьминог». Она весила 4,5 тонны и служила для ликвидации ДТП и обезвреживания мин».

«В 21 веке я отметил бы компании "Сервосила" и "Андроидная техника". Последняя среди прочего занимается разработкой шагающих четвероногих роботов. Команда лаборатории интеллектуальных робототехнических систем КФУ также заинтересована в таких исследованиях. Мы рассматриваем возможность присоединиться к российскому консорциуму по разработке шагающих четвероногих роботов», — заявил профессор.

Ключевые модели BostonDynamics

BigDog

Тот самый робот, сделавший «Бостон Динамикс» известной в массовой культуре. Самоходная четырехногая платформа была разработана в рамках программы RCTA для нужд американской армии - в частности, ее предназначением считалась перевозка грузов (снаряжения, вооружения и продовольствия) массой до 45 кг по сильно пересеченной территории , где колесные и гусеничные машины передвигаться не в состоянии. «Биг Дог» имеет полностью автономное питание на 24 часа, передвигается за счет газового или же дизельного ДВС. Установленный на нем лидар гарантирует роботу стереоскопическое зрение, а бортовой компьютер выслеживает заданный заранее маршрут по GPS или же идёт по стопам ведущего боевого отряда. BigDog выделяется сравнительно высокой скоростью (до 10 км/ч) проходимостью и устойчивостью, его «военная» версия имеет возможность функционировать в загрязненной или же запыленной среде.

LS3

Данная модель являлась дальнейшим развитием BigDoga уже в рамках программы LeggedSquadSupportSystem. Этот робот имеет высокую (до 180 кг) грузоподъемность, но отличается меньшей скоростью (до 7,2 км/ч) и большими габаритами. Именно данная модель была окончательно утверждена для проведения полевых армейских тестирований. Однако в 2015 году по результатам исследований американская армия категорически отказалась от закупок LS3  - ее подвел шумный и дымный двигатель, демаскирующий позиции солдат.

WildCat

Данный проект также спонсировался DARPA для нужд американской армии и отличается от BigDog существенно большей скоростью, маневренностью и устойчивостью. В лабораторном варианте Cheetah он разбегался до 48 км/ч, в полевой и конечной версии данный показатель несколько ниже - «всего» 32 км/ч. Установленный бортовой компьютер «Дикого Кота» с помощью улучшенных алгоритмов динамического управления и датчиков в реальном времени подвергает анализу положение корпуса робота относительно опорной поверхности и иных объектов, что даёт возможность машине совершать резкие виражи и развороты без падения. Благодаря гибкому «позвоночнику» данная модель способна передвигаться рысью и галопом. Ее грузоподъемность составляет 150 кг, а движение обеспечивается метановым двигателем, который хоть и менее громкий, чем привод BigDog’а, все также производит отчетливый шум.

Spot/SpotMini

Младший брат BigDog’а, созданный для проведения спасательных операций. Данная модель размером с огромную собаку содержит встроенный электродвигатель и аккумулятор, обеспечивающий автономность на 45 минут. Грузоподъемность аппарата составляет 23 кг. Робот имеет обновленную систему динамического управления, позволяющую ему быстрее и лучше реагировать на внешние воздействия - в частности, известный ролик показывает его устойчивость впоследствии бокового толчка ногой. Чуть позже появилась более компактная 30-килограммовая версия SpotMini, рассчитанная на домашнее и офисное использование. Ее отличительной особенностью считается рука-манипулятор с 5 степенями свободы, снабженная датчиками обратной связи. Благодаря им робот адаптирует давление «клешни» под характеристики определенного предмета.

Handle

Данный рабочий робот сочетает в себе лучшие качества шагохода и колесной машины. Он имеет 4 конечности с 10 суставами, две пары которых оснащены колесами для быстрого передвижения по ровной поверхности. 105-килограммовая модель способна поднимать свободными конечностями до 45 кг полезной нагрузки, имеет автономное питание от аккумулятора. Улучшенная система координации даёт возможность роботу легко и просто маневрировать, сохраняя устойчивость даже на таких сложных поверхностях, как лестница. Задние ноги Handle оснащены мощным гидравлическим приводом, которые обеспечивают машине способность перепрыгивать препятствия высотой до 120 см.

Atlas

Данная модель является последней и самой совершенной в линейке антропоморфных роботов BostonDynamics. Первая, Petman, была сугубо лабораторным вариантом, предназначенным для отработки механики движения и испытания костюмов химзащиты. В Atlas компания воплотила свои наиболее передовые достижения, представив публике робота с феноменальной устойчивостью и проходимостью. В его конструкции широко применяются детали,напечатанные на 3D-принтеры,собственно что позволило существенно уменьшить массу и размеры. Благодаря стерео-зрению,

дальномерам и другим датчикам робот имеет возможность манипулировать различными предметами, в частности поднимать и перетаскивать коробки, а также передвигаться по пересеченной местности, в том числе рыхлому снегу. Именно Atlas стал героем нашумевшего ролика, где сотрудники компании «унижают» его, толкая палками и выбивая из рук коробки.

Минироботы

Помимо разработки больших и средних моделей, фирма занимается изготовлением компактных самоходных устройств, среди которых можно выделить:

RHex - военный робот-разведчик, двигатель которого состоит из 3х пар округлых дуг, позволяющих устройству передвигаться по любому типу поверхности - камням, грязи, песку, лестницам и т. д.

SandFlea - небольшая компактная модель для разведки, оборудованная четырьмя колесами для быстрого передвижения и специальной пневмоногой, с помощью которой робот может подпрыгивать на 10 м в воздух.

RiSE - насекомоподобный робот с 6 конечностями, оснащенными микро-зацепами, которые позволяют ему карабкаться по вертикальным поверхностям (бетону, дереву и т. д.) со скоростью в 30 м/с.

В модельной линейке фирмы имеются также промежуточные и сугубо лабораторные роботы, предназначенные для стендовых испытаний, отработки тех или иных принципов, механизмов и технологий. Они не имеют автономного питания и не могут использоваться в полевых условиях для выполнения определенных задач.

Дальнейшая судьба BostonDynamics

В 2013 году BostonDynamics купили сооснователиGoogle Ларри Пейдж и Сергей Брин, которые сначала включили ее в состав GoogleInc, а затем - в основанный ими холдинг Alphabet. Через 3 года они посчитали нужным продать компанию, причиной чему называлась коммерческая бесперспективность ее разработок. По их словам, «Бостон Динамикс» не способна создать в ближайшие несколько лет продукт, который был бы востребован на рынке. Также существует версия о противоречиях между руководством Alphabet и Майком Райбертом касательно сотрудничества с другими отделами холдинга, занимавшимися робототехникой.

В 2017 году стало известно, что новым покупателем компании стала японская медиакорпорацияSoftBank, являющаяся одним из крупнейших мировых инвесторов в высокотехнологическую сферу. Дальнейшая судьба американской корпорации пока под вопросом. Однако традиционный интерес Страны Восходящего Солнца к робототехнике дает надежду, что мы еще увидим, как удивительные роботы BostonDynamics демонстрируют свои возможности не только в показательных роликах, но и в реальной жизни.

Список использованных источников

1.Корягин, А. В. Образовательная робототехника LegoWeDo. Сборник методических рекомендаций и практикумов / А.В. Корягин. - М.: ДМК Пресс, 2016. - 254 c.
2.Краснова, С. А. Блочный синтез систем управления роботами-манипуляторами в условиях неопределенности / С.А. Краснова, В.А. Уткин, А.В. Уткин. - М.: Ленанд, 2014. - 208 c.
3. Крейг, Джон Введение в робототехнику. Механика и управление: моногр. / Джон Крейг. - М.: Институт компьютерных исследований, 2013. - 564 c.
4. Куафе, Ф. Взаимодействие робота с внешней средой / Ф. Куафе. - Москва: ИЛ2009. - 465 c.
5. Мобильные роботы. Робот-колесо и робот-шар: моногр. . - Москва: Гостехиздат, 2013. - 532 c.
6. Перспективные направления развития информационно-коммуникационных технологий. - М.: Научная книга, 2007. - 272 c.

Просмотров работы: 0