Интеллектуальные роботы

рис. 2 –  Care-O-bot 

Один из самых удачных проектов домашних роботов — штугартский Care-O-bot. Над ним с 1998 года трудятся специалисты из института технологии машиностроения и автоматизации Фраунгофера (Fraunhofer IP A). Высота машины составляет 1,45 метра, а вес превышает 150 килограммов. Опирается робот на четыре колеса (все ведущие и управляемые), которые позволяют машине двигаться в любом направлении и разворачиваться на месте. Питается бот от набора литиевых аккумуляторов, а мозгом ему служат три PC, спрятанные в недрах корпуса. Рука у робота одна, зато располагает семью степенями свободы сама по себе, и ещё семь приходятся на трёхпалую кисть. Манипулятор оснащён датчиками усилия, а кончики пальцев — сенсорами прикосновения, что позволяет боту бережно брать стеклянные предметы. Длина этой руки достаточна, чтобы поднимать предметы с пола или доставать их с верхней полки обычного домашнего шкафа. Care-O-bot обладает достаточно богатым набором умений и навыков, чтобы уже сейчас выполнять в доме ограниченный круг заданий.

Демонстрацию  возможностей двух своих человекоподобных роботов в начале 2010 года устроил  Корейский институт науки и технологий (KIST). Андроиды показали, как они решают "проблемы с эксплуатацией бытовых приборов" и готовят хозяину быстрый завтрак.

Проект  Mahru Ahra стартовал в KIST ещё в марте 2005 года. Mahru -имя андроида-мальчика, Ahra — робота-девочки. В институте говорят, что тратят на разработку гуманоидных машин больше $3,5 миллиона в год, что позволило создать несколько модификаций андроидов ростом около полутора метров и весом в полсотни кило, обладающих тридцатью с лишним степенями свободы. В последнем показе участвовали двуногий Mahru-Z и колёсная версия Mahru-M. Как сообщается в пресс-релизе KIST, благодаря технологиям высокоскоростного трёхмерного распознавания объектов и высокоточного манипулирования предметами роботы способны "приготовить простую еду". 

рис. 3 –  Mahru и Ahra 

Работы  по созданию домашних роботов ведут  многие крупные университеты мира, часто по заказам военных. Это  связано с возможностью использования  разработанных технологий в различных  областях, и в первую очередь —  для создания военных роботов. 

3. Военные  роботы 

Наибольший  прогресс в области робототехники  сейчас наблюдается сфере развития применения военных роботов. Это  связано с успешным развитием  программы по созданию робототитизированной армии, которой занимается Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) -основной исследовательский центр Министерства Обороны США.

По оценкам  специалистов подготовка робото-армии, состоящей из воздушных сил и пехоты будет завершена в течение ближайших 10 лет. А к 2015 году DARPA планирует сделать одну треть транспортных средств, состоящих на вооружении США, беспилотными. Переход к полноценной робототехнической армии должен состояться к 2025 году. Уже сегодня специалисты утверждают, что это произойдет даже несколько раньше - к 2020 году. Благодаря внедрению роботов, из военных действий исключается самый важный фактор - присутствие на поле боя живых солдат. Используя спутниковую связь, управление такой армией можно вести из любой точки мира.

Ранее вооруженные  силы США уже использовали беспилотные  самолеты (беспилотники, БПЛА) для оказания огневой поддержки наземным войскам в Ираке и Афганистане. В частности, беспилотники MQ-1 Predator и MQ-9 Reaper выполняли задачи по уничтожению объектов на пути наступления. Тем не менее, эффективность сегодняшних беспилотных систем пока не может сравниться с пилотируемыми истребителями-бомбардировщиками A-10 или F-16. В частности, БПЛА не способны нести столько же оружия, сколько боевые самолеты.

Скорость  робототизации армии США впечатляет. Например, число беспилотников в составе ВВС и Армии США увеличилось с 2000 года по 2010 г. в 136 раз: с 50 до 6800 единиц, сообщает The Air Force Times. В числе применяемых сегодня беспилотных летательных аппаратов - легкие БПЛА, запускаемые вручную, беспилотные вертолеты и тяжелые ударные машины, используемые ежедневно.

Показательно, что в 2010 г. командование ВВС США впервые в своей истории намерено приобрести больше беспилотных аппаратов, нежели пилотируемых самолетов. Сегодня 85% своих беспилотников ВВС используют в конфликтах в Ираке и Афганистане, а оставшиеся применяются для обучения операторов.

Наземные  роботы на данный момент получили меньшее  распространение. К настоящему дню  американская армия эксплуатирует  около 1700 гусеничных аппаратов PackBot с дистанционным управлением. Они используются в первую очередь для разминирования, прокладке линий связи, а также ведения тактической разведки, в том числе внутри зданий. Вместе с тем продолжаются работы по созданию боевых наземных роботов различных типов, включая дистанционно управляемые бронемашины. Специалисты полагают, что в ближайшей перспективе принятие их на вооружение маловероятно.

В начале февраля 2010 года Министерство обороны  США обнародовало 30-летний план развития военно-воздушных сил страны и  морской авиации. Документ, в частности, предполагает увеличение числа беспилотников в четыре раза и снижение количества пилотируемых боевых самолетов на десять процентов. Например, число тяжелых боевых беспилотников должно увеличиться с 220 до 800 единиц.

При этом Армия США намерена к 2035 году конвертировать все имеющиеся на вооружении вертолеты  в беспилотные версии с возможностью пилотирования человеком. Кроме  того, военные США сейчас занимаются составлением требований к истребителю  шестого поколения, который, предположительно, также станет беспилотным.

Согласно  новому исследованию Teal Group, рынок беспилотников является самым быстрорастущим сектором мировой аэрокосмической индустрии. В ближайшие 10 лет спрос на них удвоится и вырастет с 4,4 до 8,7 млрд. долл., а общий объем продаж за этот период составит 62 млрд. долл. При этом 72% расходов на исследовательские, опытные и конструкторские работы придутся на долю США.

В начале июня 2008 года американская компания Foster-Miller также сообщила о завершении поставок министерству обороны США первого боевого робота MAARS (Modular Advanced Armed Robotic System). Уже тогда американские военные объявили, что в целом до 2014 года в 15 сухопутных бригад ВС США должны поступить 1700 боевых роботов и что при этом соотношение личного состава к количеству машин достигнет 29 к 1. К концу 2014 года все 1700 роботов будут готовы к применению.

Помимо  США программы разработки дистанционно управляемых боевых систем реализуются рядом европейских стран, а также Россией, Канадой, Южной Кореей, Китаем, Сингапуром, ЮАР, Израилем и Индией.

Так с 1999 по 2008 гг. французская армия потратила  на закупку воздушных роботов 395 млн. евро. До 2014 г. на эти цели уйдет еще 524 млн. евро — в основном на тактические аппараты.

Как сообщает РБК со ссылкой на главкома Военно-воздушных  сил РФ генерал-полковника Александра Зелина, одними из главных приоритетов развития ВВС РФ являются принятие на вооружение и оснащение войск роботизированной авиационной и наземной техникой и разработка авиационных комплексов шестого поколения. Почти все крупные Российские авиационные компании занимаются разработкой беспилотников, которые по своим параметрам не уступают зарубежным образцам. Сейчас на вооружении Российской пограничной службы числятся семь комплектов беспилотников, каждый из которых включает в себя два-три аппарата. В общей сложности погранслужба оперирует 14 беспилотными аппаратами.

Активно развиваются морские и подводные  роботы. Например, уже сегодня с американская компания Hydroid выпустила порядка 200 автономных необитаемых подводных аппаратов Remus 100. Они используются многими государствами для исследований рельефа подводного дна, поиска морских мин, охраны морских военных баз.

Аналитическая компания Douglas-Westwood опубликовала отчет, посвященный тенденциям рынка подводных роботов на следующее десятилетие. По наиболее вероятному сценарию будет выпущено 1142 аппарата на общую сумму 2,3 млрд. долл., из которой 1,1 млрд. потратят военные. Произведено будет 394 крупных, 285 средних и 463 миниатюрных подводных устройства. В случае оптимистичного развития событий объем продаж достигнет 3,8 млрд. долл., а в "штучном" выражении — 1870 роботов.

С предостережениями  в связи с возможным развязыванием  новой гонки вооружений в области  робототехники выступил профессор  Шеффилдского университета Ноэл Шарки (Noel Sharkey). Британский ученый, в частности, указал на опасность утраты человеком контроля над применением средств поражения в результате принятия на вооружение полностью автономных боевых систем. Последнее, кстати, рассматривается Пентагоном в качестве одного из приоритетов.

И хотя современный  уровень развития технологий не позволяет  говорить о реальности подобных угроз  в обозримом будущем, прогресс не стоит на месте. Так что в случае нарастания напряженности в мире полностью автономные боевые системы могут быть созданы уже в ближайшие 30-40 лет. 

4. Гражданские  роботы 

Промышленные  роботы начали широко внедряться в  производственную сферу в семидесятые  годы прошлого столетия. Эти роботы управлялись автоматически от систем числового программного управления. Применение элементов адаптации  позволило расширить возможности  промышленных роботов. Современное  высокоточное производство невозможно без использования промышленных роботов.

В настоящее  время различные международные  фирмы ABB, STAUBLI, REIS, MOTOMAN, MITSUBISHI и другие производят промышленные роботы для  манипулирования, сварки, покраски, упаковки, шлифовки, полировки и т. д. с большим  спектром применения и по точности, и по характеру выполняемых операций. Следует отметить, что в настоящее  время в России отсутствует производство промышленных роботов.

Япония  является лидером в производстве и использовании робототехники  в мире. В 2005 году в стране работало 370 тысяч роботов -40 процентов от общего количества во всем мире. На каждую тысячу заводских сотрудников-людей  приходилось 32 робота.

Южная Корея  планирует начать с 2010 года использовать роботов для строительства высотных зданий.

По оценкам  ассоциации роботопроизводителей RIA, североамериканский рынок роботов в 2007 г. вырос на 24%. Всего в регионе выпущено 15 856 аппаратов на общую сумму 1,07 млрд. долл. По числу промышленных роботов традиционно лидирует Япония, но США с 178 тыс. внедрений приблизились к ней почти вплотную. Всего же в мире сегодня эксплуатируется 1 млн. роботов.

Рынок роботов  саперов развивается тем лучше, чем большей становится угроза терроризма и социальной нестабильности. В крупных  областных центрах России взрывотехники выезжают по полученной информации несколько сотен раз в год. В Москве и других мировых столицах статистика выездов измеряется тысячами случаев. Использование для разминирования опасных объектов роботов-саперов является уже обычной практикой, сохраняющей жизнь людей.

Производством роботов-саперов занимаются канадцы, американцы, австралийцы, европейские  и азиатские разработчики. В России дистанционно управляемых саперов  серийно производит Ковровский электромеханический завод. Покупатели российских роботов — спецподразделения ФСБ и МВД, занимающиеся борьбой с терроризмом. На экспорт российские роботы-саперы не поставляются.

Роботы-охранники  Reborg-Q японской корпорации ALSOK с декабря 2007 охраняют несколько крупных супермаркетов в Токио. Многие американские корпорации создают роботов для патрулирования наземных объектов. Так корпорация General Dynamics приступает к производству роботов, которые будут выполнять функции военных патрульных.

Роботы  для медицины становятся неотъемлемой частью современных клиник, занимая  заметную часть рынка. В настоящее  время около 860 хирургических клиник по всему миру (в 2006 году было 140 клиник), используют роботизированную хирургическую  систему da Vinci. В России в настоящее время успешно используются пять таких установок. Подобные комплексы позволяют проводить операции, быстрее, с меньшей кровопотерей и сохранением большего количества нервных окончаний, что благотворно влияет на состояние больного. Кроме того, использование системы da Vinci уменьшает риск инфицирования хирургической бригады гепатитом, ВИЧ и другими инфекциями. 

рис 4 –  роботизированная хирургическая система  da Vinci 

Для обучения врачей во многих клиниках мира используются роботы-тренажеры. Например, американская компания Medical Education Technologies (METI) с 1996 года выпускает симулятор пациента по имени Stan (сокращённое "Standard Man", стандартный человек). Робот дышит и говорит. И многих студентов регулярно шокирует "смерть" манекена — настолько он реалистичен. Почти как живой.

Стэн — дорогое удовольствие ( цена около $200 тысяч), однако ни на животных, ни на трупах, ни, уже тем более, живых людях будущие медики не могут так попрактиковаться и поэкспериментировать, как на этом "Симуляторе пациента". Об этом в один голос говорят профессиональные доктора. В данный момент Стэн используется в 370 обучающих госпиталях и медицинских школах по всему миру.