Персональный робот открывает двери и сам подключается в розетки

"Теперь они могут сбежать и позаботиться о себе", — так концентрированно описал новый проект один из исследователей в Кремниевой долине. Они — это машины: в США построен первый робот, способный свободно путешествовать по обычному зданию, избегая препятствий в виде мебели или людей, открывать двери, находить стенные розетки и втыкать в них свой провод с вилкой для подпитки.

"Беспрецедентный", — так охарактеризовал новичка известный специалист по роботам, не принимавший, однако, участия в данном проекте — Уильям Уайттекер (William Whittaker) из университета Карнеги-Меллона. Слово его весьма ценно. Ведь Уайттекер — глава команды-победителя гонки автомобилей-роботов, руководитель проекта по отправке частного лунохода на Селену и автор лунных землекопов. И что такое робот, способный на автономные действия, — Уильям знает не понаслышке.

Зовут новую машину Personal Robot 2 (PR2). Построена она в "Гараже Уиллоу" (Willow Garage) — молодой компании, поставившей перед собой задачу разработки действительно интеллектуальных и многофункциональных роботов для повседневного использования в роли помощников (от "пиво принести" до "на кухне подмести").

Основана эта фирма Скоттом Хассаном (Scott Hassan), одним из разработчиков поискового движка Google. А название компании — это ностальгический отсыл к давешнему гаражу на дороге Уиллоу в калифорнийском городе Menlo Park, в котором некогда располагался первый офис Google.

PR2 — четырёхколёсный (все ведущие и управляемые) робот ростом немного ниже человека. Этот аппарат обладает двумя руками и способен выполнять самые различные действия.

Наиболее же впечатляющее его достижение на данный момент — самостоятельное прохождение "лабиринта" из комнат, коридоров и закрытых дверей в поисках стандартных (что важно) бытовых розеток, от которых этот бот успешно и заряжает свои батареи.

Вообще-то роботы не первый раз обучаются открывать двери. И поиск розеток для дозаправки тоже сам по себе не нов. Но впервые эти способности были совмещены в одной машине и к тому же реализованы на качественно новом уровне.

Тут нужно вспомнить, что первым самозаправляющимся роботом был Beast, построенный в лаборатории прикладной физики университета Джона Хопкинса в 1960-х. Он ездил по комнате с белыми стенами и с помощью набора фотоэлементов искал чёрные розетки, к которым и подключался. Интеллекта у него было не больше, чем у тогдашних головок самонаведения ракет ПВО, однако начало было положено.

Через четыре десятилетия PR2 демонстрирует куда более "натуральные" умения, и имя "зверь" ему подошло бы больше, чем далёкому предку.

Вся электрика, механика, электропитание, электроника плюс софт заключены в самом роботе. Никаких "внешних мозгов" ему не требуется.

Весит новый аппарат 145 килограммов. Он обладает четырьмя степенями свободы в своём туловище. Что до рук, то каждая может похвастать восемью степенями. И ещё три степени свободы "полагаются" голове, оснащённой стереокамерой и лазерным дальномером. Также тут имеются крепления для дальнейшего расширения "сенсорного вооружения".

Робот контролирует силу, развиваемую своей рукой (датчики встроены в моторы сочленений). Более того, на конце каждого из его пальцев размещено по 22 сенсора давления. Так что он хорошо чувствует движение двери и не нажимает на неё слишком сильно там, где этого не требуется. И в этом умении новый бот ближе к человеку, чем к прежним машинам, открывавшим двери заранее "заученным" и жёстко заданным движением.

В частности, 1 июня было проведено испытание, в ходе которого PR2, находясь в штаб-квартире компании, прошёл через ряд комнат и коридоров, миновав восемь дверей, и подключился к девяти розеткам. На всё про всё у машины ушло 58 минут.

При этом часть дверей была закрыта, но не заперта, часть открыта полностью или только частично. С последними иной раз у робота были небольшие проблемы. Он не сразу определял, что ручку поворачивать не надо, а достаточно просто легко подтолкнуть дверь вперёд. Но потом машина поправлялась и делала всё как надо.

А ещё в ходе своего путешествия робот встретился с одной дверью (номер 7), которая значилась в его плане (за ней располагалась ещё одна "желанная" розетка), но она была закрыта на замок. Роботу хватило интеллекта (точнее — встроенной программы), чтобы понять: дверь закрыта и не нужно тратить время на попытки открыть её, а следует перейти к поиску следующей двери (и розетки).

Для человека такое рассуждение — элементарно. Но для роботов — это успех. Железяки нередко демонстрируют в бытовой обстановке чудеса с передвижением и манипулированием предметами, однако по большей части они следуют заранее намеченному плану действий. Выбор же машинами одного из ряда возможных решений, "произвольное" отклонение от плана — это область, в которой специалистам по робототехнике ещё предстоит сделать многое.

Тем не менее PR2 — ещё один важный шаг на пути к обретению роботами подлинной самостоятельности. Ведь наряду с поиском розеток в программу машины можно заложить уборку помещений, охрану "периметра" или сервировку стола. При этом человеку не придётся думать о том — заряжен робот или нет. Пусть отныне он думает об этом сам.

В этом плане PR2 способен на настоящие подвиги. В одном из тестов он автономно прошёл настоящий марафон — 42 с хвостиком километра по офису. Правда, на это у робота ушло четыре с лишним дня (включая 32 часа собственно движения). Но ведь главное не победа, а участие, не так ли?

Только подумайте — батарея робота (ёмкостью 1,3 киловатт-часа) даёт ему возможность двигаться лишь от трёх до шести часов, в зависимости от выполняемых действий и скорости перемещения. Сколько раз страннику пришлось "прикладываться" к живительным розеткам?

Идеология проекта PR2 — развитие бытовых роботов с "умом" на базе специальной операционной системы робота (ROS) с открытым исходным кодом. Никаких тайн от коллег, напротив, американские инженеры мечтают о широком распространении своего софта и появлении на его базе новых машин.

К примеру, недавно специалисты Токийского университета (University of Tokyo) модифицировали ROS от "гаража", чтобы построить что-то своё. И это только расширяет возможности проекта, к которому так или иначе подключается всё больше специалистов.

Willow Garage приветствует расширение своей исследовательской программы путём партнёрства с другими организациями. Для этого компания даже намерена построить около десятка PR2. Они помогут разработать и проверить в деле различные новые компоненты и инструменты для такой платформы, исследовать её слабые и сильные стороны и, в идеале, придумать новые сценарии применения PR2 в быту.

"Наша конечная цель заключается в том, чтобы обеспечить набор возможностей, столь общих и универсальных, что они смогут быть использованы в качестве составных элементов в более сложных приложениях", — объяснил замысел изобретателей Себастьян Тран (Sebastian Thrun), директор Стэнфордской лаборатории искусственного интеллекта (Stanford Artificial Intelligence Laboratory) и член совета директоров Willow Garage.

А если подходить к роботам с точки зрения живой природы, какие базовые возможности им необходимы для выживания? Питание — одна из главнейших. И теперь роботам для этого не нужна помощь человека. Берегите ваши розетки.