Год назад в статье «Длинная рука Канады» (Выпуск №498) я писал, что каждый американский космический челнок оснащен замечательным канадским манипулятором «Canadarm», а на МКС (международной космической станции) их даже два, причем один – двурукий, несколько напоминающий человека. И о том писал, что космос в основном исследуется автоматическими зондами, то есть роботами. И все же робот роботу — рознь!Манипулятор – это по определению механическая рука, которая всего лишь повторяет ваши движения. Она имеет ограничения по ускорению, по скорости перемещения, по усилию хвата, по углу поворота – в целях безопасности, чтобы не превысить предел прочности самой конструкции и не повредить обшивку, скажем, шатла. Да и те роботы, что я в свое время налаживал на заводах и в лабораториях, скорее, заслуживали названия автоматов, не больше, поскольку всего лишь механически повторяли движения, заложенные в их память либо в процессе обучения, когда в специальном режиме ведешь руку робота по требуемой траектории, либо при прямом программировании. Сам рассчитать свои движения такой, с позволения сказать, «робот» не способен.
Но в феврале 2010 года НАСА продемонстрировало широкой публике робонавта! А на днях пришло сообщение, что в ходе полета STS-133 (он должен состояться 1 ноября и будет предпоследним полетом шатлов) «Дискавери» доставит его на МКС. Такое имя – Robonaut 2 или кратко R2 – почти как знаменитый робот из «Звездных войн»! – носит человекоподобный робот, предназначенный для работ в открытом космосе. Он, как это ни удивительно, является совместной разработкой автомобильного концерна «Дженерал Моторс» и НАСА.
Цель запуска робота — проверка его в условиях невесомости, изучение влияния на его работу космического и электромагнитного излучения, выяснение степени совместимости с оборудованием станции. Робонавт весит 136 кг, имеет похожие на человеческие голову, корпус и две руки, способные поднимать на Земле грузы весом до 21 фунта (вполне достаточно для работы в невесомости) и работать с различными инструментами. Цель проекта – появление в космосе напарников астронавтов, умеющих пользоваться любыми ручными инструментами, подавать и придерживать предметы, закручивать болты и так далее. Это должно разгрузить исследователей от рутинных операций, связанных с ремонтом и обслуживанием станции или корабля.
Кстати, удивляться сотрудничеству NASA и GM не стоит, оно ведёт свой отсчёт еще с далеких 60-х! GM проектировала навигационную систему для \»Аполлонов\», а кроме того, принимала участие в создании лунных роверов. Что касается роботехники – она, к примеру, принимала участие в проектировании и постройке автомобиля-робота Boss, выигравшего гонку DARPA Urban Challenge 2007 года.
Автомобили в той гонке должны были преодолеть сложный городской маршрут: проехать много перекрёстков разных типов и поворотов, большие и маленькие улицы, заехать на парковку и выехать, выполнить прочие маневры. Конечно, устроители гонки из научно-исследовательского агентства Пентагона DARPA приняли меры для обеспечения безопасности. Город, в котором проходило соревнование, был искусственным: его возвели на месте бывшей военной авиабазы Джордж. Так что жителей не было — лишь зрители и судьи на трибунах и за ограждениями. Кроме того, за каждым автомобилем-участником гонки следовала обычная машина с людьми. Они везли аварийные кнопки, чтобы выключить роботов, если те вдруг направятся в нежелательную сторону (к трибунам, например).
А так – дома, улицы и тротуары, дорожные знаки и разметка. Самый обычный провинциальный городок. Кроме того, вместе с роботами по городу ездило ещё 30 обычных авто (не считая упомянутых машин сопровождения), управляемых людьми, для создания трафика.
Призовые $2 миллиона за первое место ушли команде Tartan Racing, созданной специалистами из университета Карнеги-Меллона. Их машина Boss, построенная на основе Chevrolet Tahoe, преодолела городскую дистанцию длиной около 90 километров за 4 часа. Средняя скорость составила примерно 22 километра в час.
Одной из ключевых технологий, позволивших роботу ориентироваться в обстановке, стал новый лидар, блок из 64 лазеров, вращающийся со скоростью 10 оборотов в секунду и производящий за это время по миллиону измерений дистанции до самых различных предметов. Крис Урмсон, главный инженер Tartan Racing, пояснил, что лидар создавал в компьютере целое \»облако точек\», по которому машина могла понять, где находятся другие автомобили, здания, деревья, бордюры и так далее. Кроме того, на крыше машины были смонтированы цифровые камеры.
Команда из университета Стэнфорда Stanford Racing, которая в 2005 году в гонке автомобилей-роботов по пустыне стала победителем, завоевала второе место. Машина Junior, созданная на основе Volkswagen Passat Variant, принесла Стэнфорду $1 миллион. Она потратила на преодоление всей дистанции почти на 20 минут больше, чем робот-победитель. Ну а приз в $500 тысяч за третье место достался команде VictorTango политехнического института Вирджинии. Её Odin на базе Ford Escape Hybrid затратил на гонку на 20 минут больше времени, чем Junior.
Директор DARPA Тони Тезер назвал результаты соревнования \»фантастическим достижением\». Он отметил, что ни одна из трёх машин-победительниц не нарушила правила дорожного движения, так что три места на подиуме распределились исключительно по времени прохождения дистанции этими автомобилями. Ларри Бёрнс, вице-президент GM, заявил, что разработка серийных авто с системой искусственного интеллекта, позволяющей им самостоятельно ездить в городских условиях — одно из важных направлений развития автоиндустрии. \»Представьте себе, что вы одновременно разговариваете по телефону, завтракаете и просматриваете почту, бросив управление автомобилем\», — поясняет Бёрнс. Он утверждает, что авто с таким уровнем \»сознания\» появятся на дорогах в 2015 году.
Как видите, смысл в создании роботов есть. И это именно роботы в высоком смысле этого слова! То есть, машины, способные сами выбирать варианты и способы решения поставленной задачи. К сожалению, этого пока нельзя сказать о космическом андроиде.
Кстати, почему ему придали именно гуманоидную, а не, скажем, паукообразную форму (он вообще без ног, на консоли, поскольку планируется использование его в самых разных вариантах – используя в качестве опоры, к примеру, тот же манипулятор Canadarm или колесную тележку, или реактивную платформу и т.д.)? Чтобы астронавтам было привычнее и приятнее? Нет, потому что она оказалась наиболее функциональной, с точки зрения выполнения сложных операций.
В голове смонтированы две цветные видеокамеры, шея позволяет голове поворачиваться в стороны и вверх-вниз. Руки имеют даже больше степеней свободы, чем наши. В каждой – более 150 сенсоров. Особенно впечатляют кисти рук: пятипалые, с отставленным большим пальцем, близки по строению и по размерам человеческим рукам в перчатках скафандра и оснащены четырнадцатью моторчиками каждая! Это позволяет им совершать точные движения (более точные, чем у человека в скафандре) и работать с обычным «человеческим» инструментом.
На первых порах андроидом будет дистанционно манипулировать оператор, снабженный специальным шлемом и перчатками. Если оператор посмотрит вверх, голова андроида повторит его движение и так далее – обычное телеуправление. Его плюсы в том, что, в отличие от человека, робот куда быстрее может покинуть корабль и приступить к работе снаружи, причем он не ограничен во времени запасами кислорода и сил.
Мощный процессор робота использует операционную систему VxWorks, работающую в реальном времени. Поскольку мощность компьютеров пока продолжает удваиваться каждые два года, то есть надежда, что в скором будущем робонавты обретут большую самостоятельность, и оператору будет просто достаточно сказать ему: «Слушай, парень, сходи-ка ты наружу и замени узел управления вон той панели фотоэлементов».
Между прочим, в проекте Eurobot – европейского манипулятора для космоса, который сейчас тестируется на Земле – предусматривается два режима: не только телеуправление при помощи системы, фиксирующей движения руки и кисти оператора, но и интерактивная автономия. Так что хотя работы по обучению машин впереди еще много, перспективы просматриваются заманчивые. Да, когда в 2008-м канадский манипулятор Dextre отвезли на МКС, то, несмотря на то, что робот (он способен закрепляться на конце станционной руки или в ряде других разъёмов на модулях МКС) показал \»вёрткость\» и полезность в решении ряда задач, стало ясно, что о замене им выходящих в космос людей и речи нет. Однако лишь потому, что звёздный час роботов-андроидов просто ещё не наступил. Несмотря на всю электронную начинку, сенсоры и даже некий уровень \»интеллекта\», роботы с \»человеческими\» руками в большей степени остаются сложными манипуляторами. В реальных работах вне станции и корабля астронавтам, несмотря на жёсткий и заранее составленный перечень действий, нередко приходится полагаться на творческое озарение и интуицию. Поэтому пока любое творчество, которое проявят робонавты, может быть только творчеством сидящих у пульта управления людей. Но лишь пока. Похоже, что и это – как, например, игра компьютеров в шахматы – всего лишь вопрос времени. Лиха беда — начало! Зато уже сейчас куда приятнее будет сидеть за пультом управления андроидом, чем самому барахтаться в тяжелом скафандре в открытом космосе.
Монреаль-Бостон
