Святий Грааль робототехніки: Зсередини квесту зі створення механічної людської руки

catalogue of articles

1 год назад

Святий Грааль робототехніки: Зсередини квесту зі створення механічної людської руки

Десь на півночі Лондона, в анонімному офісному будинку на непоказній дорозі в столиці Великої Британії, рука робота вистукує повідомлення на клавіатурі. “Привіт, світе”, – пише вона, посилаючись на базову комп’ютерну програму, яка часто використовується для ознайомлення кодерів-початківців з мовою програмування. Рука, яка набирає текст, – це “Спритна рука” компанії Shadow Robot Company, яка вважається однією з (якщо не найкращою) роботизованою рукою з усіх коли-небудь створених.

Святий Грааль робототехніки
Шлях до створення руки
Для чого вона потрібна? Абсолютно для всього

Рука Dexterous Hand, яка розроблялась більше десяти років, має 20 ступенів свободи з моторним приводом і ще чотири рухи, що не приводяться в дію. Загалом, це складає 24 суглоби. Кожен з цих суглобів має діапазон рухів, ідентичний або, принаймні, дуже, дуже близький до справжньої людської руки. Він може відкрити або закрити свій захват всього за півсекунди. Він може крутити предмети між пальцями. А завдяки 129 вбудованим сенсорам він може здійснювати тактильне сприйняття навколишнього середовища.

“Маючи 27 кісток, п’ять пальців і два основних набори м’язів і сухожиль, рука здатна виконувати, здавалося б, необмежену кількість функцій”.

Можливо, Shadow не має такого широкого визнання, як, скажімо, iRobot (виробники 20+ мільйонів проданих пилососів Roomba) або Boston Dynamics (компанія, що стоїть за вірусними роботами Atlas і Spot), але вона відома в тих колах, які дійсно мають значення.

Останній штрих: як вчені наділяють роботів тактильними відчуттями, подібними до людських
Якщо хтось і може зробити робота, який може уникати дротів, то це iRobot. І ось чому.
Майбутнє автоматизації: Роботи йдуть, але вони не заберуть вашу роботу

Його руки шукали і купували групи, починаючи від НАСА до Університету Карнегі-Меллона і закінчуючи OpenAI: дослідницькою компанією зі штучного інтелекту, яку раніше підтримував Ілон Маск.

Його останній трюк робить його ще більш привабливим. Хоча “Спритна рука” може бути запрограмована на виконання завдань, вона також може бути використана для відтворення людських рухів. Коли вона набирає слова на клавіатурі, вона фактично копіює, рух за рухом, інженера з плоті і крові, оснащеного рукавичкою HaptX, що відслідковує рухи. Коли інженер набирає текст, кожне крихітне натискання на клавіатуру виявляється тактильними датчиками на кінчиках пальців рукавички і надсилається безпосередньо в Dexterous Hand для відтворення. Все це відбувається в режимі реального часу – незважаючи на те, що людина-друкарка знаходиться в Каліфорнії, на відстані понад 5000 миль.

Демонстрація не обмежується лише набором тексту.

Для реальних робототехніків створення ідеальної руки робота вже давно стало Святим Граалем. Це апаратний інь і програмний ян створення штучного розуму. У пошуках найвищого виклику експерти з робототехніки прагнули відтворити те, що є одним з найскладніших і найкрасивіших витворів природної інженерії, знайдених в людському тілі. Маючи 27 кісток, п’ять пальців і два основних набори м’язів і сухожиль, рука здатна виконувати, здавалося б, необмежену кількість функцій. За допомогою рук і пальців ми можемо маніпулювати великими і малими предметами, хапати, самовиражатися, їсти, чинити насильство, відчувати, чи є поверхня гарячою або холодною, шорсткою або гладкою, а також виконувати десятки інших дій. Вони є нашим основним зв’язком із зовнішнім світом – і, таким чином, майже невід’ємною частиною життя, яким більшість з нас його знає.

Зусилля компанії Shadow Robot Company – далеко не перша спроба інженерів створити функціонуючі руки робота. Найперша така ініціатива датується 1504 роком, коли німецький лицар Гетц фон Берліхінген втратив руку в бою після поранення гарматним ядром.

Спритна рука Shadow’s Dexterous Hand є, мабуть, найточнішою рукою робота з усіх коли-небудь розроблених.

В одному з перших в історії протезів відсутня рука фон Берліхінгена була замінена залізною копією, що складалася з двох шарнірів у верхній частині долоні, з’єднаних з чотирма гачкоподібними пальцями, які можна було затиснути навколо меча. (Пізніше фон Берліхінген замінив його на дещо складніший підпружинений пристрій, який досі експонується в музеї в рідному місті Берліхінгена Ягстхаузені, Німеччина).

Багато інших зусиль було докладено в наступні роки, особливо коли ми досягли сучасної епохи робототехніки у ХХ столітті, після розвитку цифрового комп’ютера. Але, якою б захоплюючою не була робота, усі вони в тій чи іншій мірі зіткнулися з проблемою Берліхінгена, а саме з тим, що руки надзвичайно складно відтворити. Можна змусити працювати одну або дві попередньо запрограмовані програми, але було мало можливостей діяти поза цими межами.

Шлях до створення руки

Компанія Shadow Robot Company не завжди була зосереджена на руках. Її засновники-любителі розпочали свою місію ще наприкінці 1980-х років з метою створення повноцінного двоногого робота, схожого на людину, подібного до робота Atlas компанії Boston Dynamics. Вони продовжували роботу до останніх років двадцятого століття, поки не зіткнулися з проблемою руки.

“Коли ми почали створювати таких роботів, ми виявили, що це дивовижні зразки еволюційного дизайну; вони вміщують величезну кількість технологій в дуже маленькому просторі”, – сказав Вокер. “Перед нами стояло завдання не просто зробити щось такого ж розміру, як людська рука, але й надати йому всі унікальні індивідуальні рухи. Кожен суглоб, кожен суглоб повинен був рухатися однаково. Керувати цим за допомогою двигунів та встановити датчики, які б показували нам, що робить кожен суглоб, було надзвичайно складно. Ми витратили роки, намагаючись вирішити цю проблему”.

Кінцевим результатом цієї роботи стала книга “Спритна рука”. Він швидко знайшов аудиторію серед вже згаданих клієнтів, а також багатьох інших. Хоча це, безумовно, не споживчий продукт, для передових дослідницьких лабораторій з відповідними амбіціями і бюджетом, Dexterous Hand від Shadow представляє, мабуть, найточнішу руку робота з усіх коли-небудь розроблених.

Нещодавно Shadow уклала партнерство з американськими стартапами SynTouch і HaptX, щоб дозволити користувачеві, який носить тактильну рукавичку, керувати рукою з будь-якої точки світу. Цього місяця компанія також отримала від британського уряду грошові вливання у розмірі $845 000, призначені для подальшого вдосконалення Dexterous Hand, щоб зробити її кращою, ніж будь-коли.

Для чого вона потрібна? Абсолютно для всього

Як і у випадку зі справжніми руками, безглуздо запитувати, для чого може бути використана рука робота, подібна до руки Shadow. Відповідь TL;DR: для всього, для чого б ви використовували справжні руки. І, можливо, навіть трохи більше.

Як і багато інших інструментів штучного інтелекту, рука робота піддається нудним, брудним і небезпечним завданням. Завдяки спритності руки Shadow, її можна запрограмувати на виконання вражаюче різноманітних і тонких рухів. “Існує фантастична різниця між тим, що можна продемонструвати один раз, і тим, що можна повторювати знову і знову”, – пояснив Вокер. “Минулого року один з наших клієнтів – OpenAI – навчив руку робота обертати об’єкт за допомогою пальців. Це звучить просто. Якщо ви берете щось на столі і воно лежить не тією стороною, ви можете перевернути його, навіть не замислюючись про це. Але змусити робота зробити це – одна з тих речей, які дійсно складні, якщо не неможливі. І все ж OpenAI змогла навчити одного з наших роботів робити це надійно і багаторазово”.

Навчання спритності

Якщо певне завдання неможливо автоматизувати, саме тут з’являється перспектива телеприсутності. Використовуючи “Спритну руку” і тактильну рукавичку, досвідчені хірурги могли б одного дня асистувати під час операцій в різних штатах або навіть в різних країнах. Це відкриває величезні можливості в ризикованих ситуаціях, таких як виведення з експлуатації ядерних установок, знешкодження бомб або навіть освоєння космічного простору. “Ми можемо дійсно дати вам відчуття присутності в іншому місці”, – сказав Вокер. “Коли ви щось робите, робот робить це теж”.

За іронією долі, однією з компаній, яка допомагає фінансувати більшу частину цієї роботи, є японська авіакомпанія ANA, All Nippon Airways. “Вони підійшли до цього з дуже цікавою перспективою”, – сказав Вокер. “Що роблять авіакомпанії? Вони перевозять людей з місця на місце. Бачення ANA полягає в тому, що, можливо, організація, яка провела 50 років, перевозячи людей з місця на місце, також може бути дуже успішною в тому, щоб змусити людей не переїжджати з місця на місце, але при цьому надавати їм переваги від того, що вони вже переїхали. Можливо, замість того, щоб подорожувати, люди дедалі частіше просто користуватимуться роботом на іншому кінці дроту. Це заощадить хвилини, години, навіть дні подорожі. Для мене необхідність не сидіти в літаку протягом восьми годин коштує досить багато”.

У довгостроковій перспективі робота Shadow матиме вирішальне значення для створення повноцінних роботів, про яких мріяли її засновники 30 років тому. Створивши руку, яку за функціональністю практично не відрізнити від справжньої, компанія допоможе створити роботів, які володітимуть такою ж гнучкістю і широким спектром можливостей, як і людина.

“Дослідники ШІ витратили багато часу на те, щоб навчити свої системи ШІ грати в ігри у віртуальних світах”, – сказав Вокер. “Тепер вони починають переносити це в реальний світ. Якщо ШІ збирається фізично взаємодіяти з об’єктами, йому потрібна рука. І де ви берете руки? Все просто: Назад до Північного Лондона.”

Або, гадаємо, ви можете залишитися вдома в Штатах і відправити телеуправляемую руку робота підписувати необхідні документи!

Святий Грааль робототехніки: Зсередини квесту зі створення механічної людської руки

Шлях до створення руки

Для чого вона потрібна? Абсолютно для всього

Рекомендації редакції

Похожие записи: