Электронный друг человека: как роботы-собаки помогают бизнесу

Читать в полной версии

Эволюция стальных четвероногих

Сегодня производят различные виды бионических роботов: летающие, пресмыкающиеся, прыгающие (роботы-кенгуру), роботы-насекомые. Но прообразом роботизированных устройств стали именно собаки, хотя теоретически это могли быть и лошади, и кошки.

Дело в том, что собака привычна для нас, как животное-помощник: например, собаки в упряжке перевозят грузы, собаки-спасатели и поводыри помогают человеку справляться со сложными задачами. Кроме того, строение и механика движения этих животных — ходьба, бег, прыжки, — оптимально подошли, чтобы передать их устройствам. Размер робособак очень вариативен: одни устройства могут быть размером с крупного мастифа, другие — со среднего лабрадора.

Предком современных робособак называют Phony Pony — робота, появившегося в Калифорнии еще до изобретения микропроцессоров, в конце 1960-х годов. Выглядел он не слишком похоже на свой прообраз, но имел основные артефакты будущих квадроподов — четвероногих роботов: опоры с суставами, датчики для контроля передвижения, электродвигатели, программу управления. Phony Pony, созданный в университете исключительно с целью исследования, зародил интерес к технологии и возможностям четвероногих роботов.

Следующая значимая разработка в этой области появилась в конце 1990-х. Это AIBO (AI roBOt) от Sony. Его создали для развлечения: он выполнял голосовые команды, «давал лапу», бегал за мячом, выражал некоторые эмоции — на миниэкран выводилась улыбка или грустный щенячий взгляд. В робота были заложены сложные технологии, которые используются сегодня: алгоритмы искусственного интеллекта и множество интегрированных сенсоров. Например, датчик определения поверхности сообщал AIBO, опирается ли его лапа на пол и, «понимая» это, собака принимала решение о следующем возможном действии. Или с помощью гироскопа робот ориентировал свое тело в пространстве. Искусственный интеллект помогал псу распознавать поглаживание по животу и имитировать радость. Такой функционал для того времени был прорывом.

В 2005 году интерес к робособакам рванул вверх — тогда Boston Dynamics выпустила своего знаменитого BigDog. Робот предназначался для транспортировки грузов. Он мог двигаться со скоростью до 6,4 км/ч, карабкаться по наклонным поверхностям под углом до 35° и переносить грузы до 150 кг. Модификациями этой модели стали другие разработки Boston Dynamics: LittleDog, AlphaDog, Legged Squad Support Systems.

Изначально производители робособак не преследовали коммерческих целей. В 2016 году появились первые модели для бизнеса: Spot от Boston Dynamics и ANYmal от швейцарской ANYbotics. Позже компанию им составили китайские производители: Xiaomi, Deep Robotics и Unitree.

Помощник или игрушка?

В промышленности робособаки в первую очередь применяются в опасных для человека местах, в которых есть риск взрыва или воздействия отравляющих веществ. Они лучше человека выполняют рутинные процедуры, требующие внимательности и выносливости, например, проводят инспекции с использованием большого количества оборудования.

Конструкция робособак — четыре независимые управляемые опоры с суставами — делает их более устойчивыми по сравнению с колесными робоплатформами. В тоже время робособаки более адаптированы к падению. Если перевернуть такого робота, то он оттолкнется «лапой» от земли и вернется на четыре опоры.

Главное несовершенство таких роботизированных устройств в том, что они по-прежнему остаются сложными игрушками с пультом управления. Чтобы робособаки самостоятельно могли ориентироваться и двигаться в пространстве, нужно специализированное ПО. Благодаря софту роботы передвигаются так же, как это делает человек, а это значит, что они могут работать в промышленности.

Роботы в мире — в клиниках и шахтах

Робособаки от Boston Dynamics известны во всем мире — во многом благодаря вирусным видео. Но создавались они не для того, чтобы удивлять нас. Во времена пандемии роботы Spot помогали сотрудникам больниц дистанционно определять пациентов с подозрением на COVID-19 с помощью технологий телемедицины. А с недавнего времени Spot обследует космический полигон SpaceX.

Высокую планку в производстве робоплатформ для промышленности задала швейцарская компания ANYbotics. Именно ее устройства используют крупнейшие нефтегазовые компании, такие как Total Energies и British Petroleum. Ее роботы проводят инспекцию на производствах: снимают показания датчиков, проводят акустический мониторинг (определяют по звуку корректную работу оборудования), фиксируют температурные показатели. Устройство патрулирует хранилище отработанного ядерного топлива в Финляндии.

Китайские производители роботов далеко ушли в своих разработках, и они используются за пределами страны. Одна из свежих миссий — испытание робособак для инспекций в Европейском Центре ядерных исследований (ЦЕРН). Подземные помещения детектора ALICE, где изучают физику тяжелых ионов, изобилуют металлическими лестницами, узкими коридорами и пучками незакрепленных проводов на полу. Они непроходимы для колесных и гусеничных роботов. Робособаки благодаря своей маневренности в этом пространстве будут выявлять утечки воды или источники возгорания, а также ложные срабатывания сигнализации, которые мешают работе людей и машин в помещениях и тоннелях.

Российский тренд на бионику

В России крупный бизнес только начинает использовать четырехопорных роботов. Например, в практике нашей компании есть кейс применения робоплатформ на нефтяном заводе для обнаружения утечек опасных газов. Выброс метана может спровоцировать взрыв и отравление персонала, поэтому на предприятиях регулярно проводится газодетекция — обнаружение того или иного газа или его концентрации. Обычно это делает человек. Но газодетекция требует аккуратности и точности, а сотрудник при обходе может пропустить какой-то участок или выполнить измерение спустя рукава — такая ошибка может дорого стоить предприятию. Робособаки с этой задачей справляются отлично: они проходят маршруты точно и аккуратно, с необходимыми остановками.

Еще одна сфера применения робоплатформ — строительство, где робособаке доверяют геодезические работы. Робот сканирует возводимый объект с помощью 3D-лидара, а полученная карта затем сравнивается с проектом. Это помогает выявить ошибки при строительстве и устранить их. В отличие от человека, которому для обхода 2000 квадратных метров с лидаром требуется три часа, робособаке необходимо всего 12 минут, причем ей неважно, хорошо ли освещен объект, она может работать в темноте.

В целом робот способен выполнять множество различных задач. Все зависит от того, какое оборудование используется: лидар — лазерный радар для построения цифровой карты среды, тепловизор для определения температур, датчики ультразвуковые и для определения утечек газа. Это отдельная задача для инженеров и разработчиков. Необходимо интегрировать дополнительное оборудование с самой робоплатформой и написать код, который позволит корректно обрабатывать получаемые извне данные.

Будущее робопсов

Бионические роботы хоть и прекрасно справляются с ролью инспекторов, но имеют некоторые особенности, с которыми нельзя не считаться. В отличие от колесно-гусеничных платформ они отличаются меньшей грузоподъемностью и более требовательны к настройке. Например, интеграция на завод гусеничного робота без адаптации ПО занимает два часа, а робопса — около двух дней. Так влияют особенности ландшафта и большее число опор. Вероятность поломки у робопсов также выше, потому как каждая лапа имеет дополнительное плечо инженерной цепи.

Мобильные роботы со специальным софтом, включая бионические модели, постепенно станут мейнстримом на крупных производствах и инфраструктурных проектах. Особенно важную роль бионические роботы сыграют в оптимизации человеческих ресурсов. Они уже могут выполнять рутинные операции (обход, измерения и т. д.) гораздо быстрее и качественнее человека и способны заменить людей в зонах повышенной опасности. Например, мобильные роботы применяются при пожаротушении и ликвидации последствий ЧС.

Решив задачу интеграции одного вида бионических устройств на производствах, в ближайшем будущем мы можем оказаться перед лицом иного вызова — применения роботов-гуманоидов. Сам дизайн человекоподобного устройства с двумя руками и двумя ногами делает его более адаптивным к рабочей среде, которая изначально создавалась для людей.