Универсальный андроид сопоставимого с человеком роста в 2011 году начнёт обслуживать пожилых и инвалидов. К 2015-му машина встанет на конвейер и поступит в магазины как электромеханическая домохозяйка. Это будет один из самых продвинутых андроидов на свете – реальное воплощение сложившегося в массовом сознании образа робота-слуги. При условии, что у заваривших эту кашу французов всё получится.

Проект Romeo развивает парижская компания Aldebaran Robotics вместе с дюжиной промышленных и академических партнёров. Каждый член консорциума взял на себя определённую задачу. Одни озаботились динамикой, то есть ходьбой и обращением с предметами. Другие корпят над интеллектом для естественного общения с владельцем. И так далее.

«Ромео» насчитывает в высоту 1,4 метра и весит 40 килограммов. В сумме робот наделён 37 степенями свободы, причём некоторые находятся в неожиданных местах. Например, две степени полагаются каждому глазу – чтобы вращались.

По одной «свободе» заложено для каждой стопы – дополнительное сочленение делает её чуть больше похожей на человеческую, это одно из новшеств. Три степени свободы заложены в позвоночник, который составлен из четырёх секций, – это тоже шаг вперёд в сравнении с предшественниками.

Рис. 1. Проект Romeo (показан эскиз) стартовал в 2009 году. Затраты участников оценены в 10 миллионов евро. Почти половину из них предоставили правительства региона Иль-де-Франс и Парижа. Aldebaran Robotics, кстати, базируется во французской столице (иллюстрация Aldebaran Robotics).

«Француз» научится открывать и закрывать двери, брать в руки чашки и бутылки, связки ключей и, конечно, приносить их по просьбе хозяина. При этом робот будет запоминать расположение важных вещей в доме и находить их, даже если сам владелец забыл, что и куда подевал.

Важно, что Romeo проектируется в расчёте и на прямую физическую помощь – он сумеет поддержать пожилого человека при ходьбе и поможет ему встать в случае падения. По замыслу парижской фирмы, «Ромео» также научат контролировать самочувствие своего владельца и в случае необходимости робот вызовет членов семьи или медицинскую помощь.

Одна из главных особенностей разработки – понятный неискушённому человеку интерфейс. Никаких заморочек с компьютерами не будет – потенциальная аудитория не та.

«Мы хотим, чтобы люди взаимодействовали с "Ромео», используя только речь и жесты", — заявил основатель Aldebaran Robotics Бруно Мэзоннье (Bruno Maisonnier) на конференции Humanoids 2010, прошедшей в начале декабря в Нэшвилле.

По идее, робот будет понимать голосовые команды и считывать эмоции, поддерживать на примитивном уровне беседу и даже угадывать намерения, чтобы адекватнее реагировать и действовать согласно ожиданиям хозяина.

Одно только это направление проектирования представляется довольно сложным, а ведь Romeo придётся и ходить по-человечески. Конечно, сама по себе ходьба роботов – давно не новость, но зачастую от неё отказываются в пользу других механизмов передвижения. Особенно это верно, когда речь заходит о помощниках в быту или в клиниках.

Роботы с колёсами вместо ног уже умеют носить людей на руках и даже выполнять некоторые несложные задания по дому. Таких устройств в последние годы появилось немало. А вот ходячих электронных слуг можно пересчитать буквально по пальцам одной руки, но и те проекты тоже не спешат выйти из «стадии обнадёживающих» на прилавки магазинов.

Рис. 2. Создавая роботов – помощников по дому, инженеры чаще всего бросают основные силы на отработку взаимодействия машин с бытовыми предметами. Проблема передвижения по комнатам решается максимально просто – набором поворотных колёс в основании робота.Самые яркие представители этого типа машин (слева направо и сверху вниз): PR2, AILA, Care-O-bot и Twendy-One (фотографии Willow Garage, DFKI Bremen, Fraunhofer IPA, computerweekly.com).

В ходьбе «Ромео» использует концепцию точки нулевого момента (Zero Moment Point), которую применяют для расчёта динамики своих ног большинство андроидов, например знаменитый ASIMO. Это движение не особенно похоже на походку обычного человека, скорее оно сродни первым шагам малыша. Зато неплохо отработано.

А вот что действительно находится на острие исследований, так это построение тактики перемещения. В движении машина Aldebaran Robotics почти целиком уповает на зрение – с его помощью робот выбирает путь и корректирует траекторию в реальном времени, без остановок. Например, решив пойти на кухню за водой, Romeo не станет вычислять сразу всю трассу – он просто пойдёт к цели, ежесекундно поправляясь и пересчитывая путь заново, попутно картографируя обстановку.

Другое большое преимущество «Ромео» – высокая степень безопасности. И дело тут в мягкости, но не только частей корпуса, а всего привода конечностей, которая придаёт машине естественность в реакции на внешнее воздействие.

В интервью IEEE Spectrum один из создателей «Ромео» Родольф Желен (Rodolphe Gelin) рассказал, что в приводе суставов андроида нет шестерёнок – вместо них работают червячные передачи и тросики.

Такое решение позволило создать так называемый механизм с обратной подвижностью (backdrivable mechanism). При воздействии извне (встрече с человеком) он позволяет конечности легко отступить против задуманного роботом движения. И это в то время, когда во многих машинах жёстко работающий привод никак не реагирует на препятствие.

Рис. 3. Привод конечностей у «Ромео» будет одним из самых совершенных, а вот кисть решено сделать максимально простой – четыре пальца и всего одна степень свободы (примитивный захват). Французы говорят, что на этой части машины пока решено сэкономить: и средства, и силы, и время. Однако позже кисть может усложниться, став подвижней, способной на более тонкие манипуляции (иллюстрации Aldebaran Robotics).

Как правило, задачу мгновенной реакции на помехи решают добавлением сенсоров усилия (момента), но это усложняет и удорожает конструкцию рук и ног андроида.

Рис. 4. Когда-нибудь «Ромео» сможет в ответ на просьбу вынести мусор самостоятельно отыскать пакет, взять его и отнести на улицу, пройдя через двери и спустившись по лестнице, – утверждают инженеры (иллюстрация Aldebaran Robotics).

С новым приводом, отличающимся очень низкими потерями на трение и малой инерционностью, датчики оказались не нужны. Вместо этого электроника постоянно считывает точное значение тока, идущего через электродвигатели того или иного сустава.

Результат – высокая чувствительность машины и сниженный риск травм для владельца. Подобная французская деликатность пригодится роботу в боевых условиях.

Тут следует отметить, что Aldebaran Robotics – не новичок в робототехнике. Во многом проект «Ромео» опирается на опыт компании с её уже готовым и успешным серийным продуктом – андроидом NAO.

О продвинутости NAO говорит хотя бы тот факт, что полная версия робота стоит 12 тысяч евро. Несмотря на ценник, «научную» модификацию по имени NAO Academics Edition с 2008 года покупают лаборатории и университеты с образовательными целями и для экспериментов. Ныне порядка тысячи NAO трудятся в 300 вузах и исследовательских организациях.

Рис. 5. NAO появился в 2007 году, тогда как сама Aldebaran Robotics родилась лишь в 2005-м. Хороший темп (фото с сайта ognacgnouc.com).

Рост NAO по андроидным меркам средний — 58 сантиметров, весит робот 4,3 кило и на одной зарядке аккумуляторов работает 90 минут. Голова обладает двумя степенями свободы, шестью каждая рука, ещё одной таз, пятью каждая из ног.

Органы чувств – это две камеры и четыре микрофона, акселерометры и сонары, тактильные датчики и инфракрасные сенсоры. Говорит робот с помощью синтезатора речи и двух динамиков.

Рис. 6. Органы у NAO словно перепутаны местами, но авторы машины посчитали, что так удобнее. Микрофоны вовсе не стоят на месте ушей, а размещены на макушке. Там, где у людей расположены уши, у андроида – динамики.Два ярких глаза NAO – это не две камеры, как можно подумать, а лишь элемент дизайна (цветные светодиоды в них отражают «эмоции» машины). Две реальные камеры для дальнего (сканирования горизонта) и ближнего (распознавание предметов) взгляда расположены на лбу и во рту робота (фотографии Aldebaran Robotics).

NAO обходит препятствия, подстраивает положение ног при работе на наклонной плоскости, сам встаёт после падения. Он умеет распознавать речь и определяет направление на источник звука. Робот понимает некоторое количество фраз на английском и французском, и создатели уже работают над расширением словаря (обещаны голландский, немецкий, итальянский, испанский, китайский и корейский).

NAO видит предметы перед собой и может брать небольшие вещи в руки. Он умеет выделять в поле зрения лица людей и отслеживать их перемещение.

С 2008 года десятки роботов NAO выступают за различные университетские команды в международных соревнованиях RoboCup. NAO в амплуа футболистов стали официальной платформой в так называемой стандартной лиге (SPL), а сама компания-разработчик проводит мастер-классы по программированию для участников этих соревнований.

Рис. 7. Выходящие на футбольные поля NAO несут приставку к имени Robocup Edition. Эта версия французского андроида обладает только 21 степенью свободы против 25 у «академической» модификации – упрощены кисти рук, поскольку футболистам нечего и незачем ими хватать (фотографии Aldebaran Robotics, wikipedia.org).

В 2009 году тридцать бета-тестеров получили NAO в персональное пользование. А с ноября 2010 года Aldebaran Robotics начала раздачу двухсот NAO частным программистам (проект NAO Developer Program) для масштабного тестирования, предвещающего выход андроида на широкий рынок.

Массовая версия робота получила имя NAO Compagnon. «Компаньон» будет поставляться с широким набором исходных образцов поведения, нацеленных на развлечение и образование. Он сможет соединяться с Интернетом через Wi-Fi для загрузки новых умений. А ещё, как и его «научный собрат», позволит программировать себя при помощи не слишком замороченного интерфейса.

Год назад дату появления домашнего NAO в магазинах компания обозначала как «конец 2010-го», но теперь цель — 2011 год.

Рис. 8. Когда два NAO встречают друг друга, они начинают переговариваться и способны при этом на совместные действия. Причём пользователь волен выбирать канал связи между роботами – инфракрасный или Wi-Fi, или просто наблюдение друг за другом и в некой простой форме язык жестов (фотографии Aldebaran Robotics).

Предшественник торит для Romeo дорожку, но при этом разработчики подчёркивают, что «Ромео» нельзя называть просто «увеличенным NAO». Рост размеров и массы означает радикальный пересмотр всей механики.

Рис. 9. Пока «Ромео» можно увидеть только на эскизах, хотя отдельные его части уже собираются. Французы говорят, что построена голова робота (увы, на данном фото – только её прототип) и уже изготовлены различные части рук и ног (фото Aldebaran Robotics).

Вместе с тем оба проекта обмениваются опытом и некоторые наработки по Romeo могут быть потом перенесены на маленького робота, которого французы продолжают совершенствовать. Вообще же большая часть программного обеспечения у двух андроидов будет совместима между собой.

Живьём Romeo французы намерены представить марте 2011 года. Сначала робот будет доступен лишь партнёрам по проекту и университетам. Одну из машин французы намерены испытать в клинике — в роли сиделки для пациента с ограниченной подвижностью.

Позднее некую улучшенную версию Romeo предложат больницам и санаториям, и только после этого — обычным людям. По планам Aldebaran Robotics, «Ромео» в домашнем варианте станет доступен для публики в 2015 году. Остаётся добавить, что по прогнозам создателей андроида цена его составит примерно 250 тысяч евро.