Юный техник, 2007 № 03 - Журнал «Юный техник»

Кроме того, он не требует криогенного топлива и изоляции баков из вспененного теплоизолятора, который предательски отваливается при старте. Стартует Dream Chaser вертикально, приземляется — горизонтально. Причем, отработав технологию на околоземных полетах, компания готова затем осуществить высадку людей на Луну. И стоить такая экспедиция будет в 10 раз дешевле, чем миссия, задуманная НАСА (10 млрд. долларов против 104 млрд.).

Главный источник экономии — высадка астронавтов планируется не в одном корабле, а «в розницу», на ракетных креслах. Чтобы вернуться на Землю, связка из четырех кресел помещается в небольшую капсулу.

По расчетам бизнесменов, за средства одной государственной экспедиции на Луне могут побывать 40 человек, доверившихся частной фирме. И организовать такое путешествие можно будет уже в 2010–2015 годах; заметим: НАСА собирается осуществить высадку на Луну лишь в 2018 году.

Десятки лет длилась монополия государств на пилотируемые космические полеты. Теперь даже руководитель НАСА Майкл Гриффин признал: скоро его ведомство начнет заключать контракты с частными фирмами на участие в пилотируемых программах.

Кстати, любопытно, что сама выставка была организована именно в том месте, где уже намечено строительство Юго-Западного регионального космопорта для частных космических стартов.

Г. МАЛЬЦЕВ

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ

А мы шагаем, шагаем, шагаем…

Странного гостя в царстве автомобилей можно было увидеть на очередном Московском автосалоне. В лучах прожекторов, отражавшихся в хрустальных фарах автомобилей, время от времени показывался человекоподобный робот ASIMO, привлекая внимание к автомобилям. Надо сказать, интерес к роботу был необычайный.

Биография ASIMО и его родственников такова. Само имя человекоподобного робота — аббревиатура английского выражения Advanced Step in Innovative Mobility — «Новый подход к движению».

Этот подход заключается, в частности, в том, как при ходьбе ASIMО переносит центр тяжести на опорную ногу и, уверенно сохраняя равновесие, поднимается и спускается по лестнице. Способен он для развлечения зрителей станцевать твист. Однако для того чтоб понять, как робот может ходить на двух ногах, не падая, ученым и инженерам понадобилось 20 лет. Первый двуногий экспериментальный робот Honda по имени Е0, созданный в 1986 году, мог лишь медленно двигаться по прямой линии на ровной поверхности.

Робот ASIMО.

Неужели ходьба такое трудное испытание? Да! Воспользовавшись методами, разработанными еще в первой половине XX века советским ученым Н.А.Бернштейном, японские инженеры тщательно изучили движения человека при ходьбе и выявили, что каждый шаг — это, по существу, контролируемое падение.

Шагая, мы перемещаем центр тяжести тела вперед и, чтобы не упасть, выставляем для опоры ногу. Кроме того, мы постоянно слегка наклоняем корпус в поперечном направлении, чтобы центр тяжести находился над опорной ногой. Но если человек делает это подсознательно, то робот должен постоянно просчитывать самые элементарные движения. Может быть, потому он и поныне выглядит несколько медлительным. А на первых порах так и вообще то и дело заваливался на бок.

В последующих модификациях экспериментальных роботов, разработанных в 1987–1993 годах, инженеры Honda осваивали «динамичную ходьбу». И лишь добившись, чтобы роботы перестали падать на ровной поверхности, стали учить их ходить в гору, под гору, по ступенькам… Причем все это время роботы имели лишь ноги.

И только в 1993 году к ногам добавили туловище, руки и голову. Впрочем, первый настоящий прототип робота Р1 при росте 1,87 м и весе 175 кг особых симпатий не вызывал.

Следующий прототип Р2 передвигался лучше, и внешность его была приятнее. Он ухитрялся сохранять равновесие, даже когда его толкали. Модель РЗ имела рост 1,57 м и вес 130 кг. Чтобы изменить направление движения, роботу необходимо было сначала остановиться и только затем повернуться.

История развития роботов: 1986 г. — роботы Е0 и Е1 пытались освоить азы ходьбы; 1987–1993 годы — роботы ЕЗ и Е6 научились ходить, не падая; 1993–1997 годы — роботы Р1 и Р2 получили в дополнение к ногам туловище, руки и голову; 2000–2006 годы — роботы Р3 и ASIMО ходят почти как люди.

По сравнению со своими предшественниками, ASIMО, или Асимо, появившийся в 2001 году, совсем малыш: рост всего 120 см, вес около 50 кг. При этом вычислительные способности его электронного мозга эквивалентны тридцати персональным компьютерам.

Электроника нужна не только для того, чтобы координировать движения; Асимо еще способен видеть, слышать и говорить. Он распознает и может хранить в памяти до трех десятков человеческих лиц, а также понимает 50 команд на японском и английском языках. Реагирует он и на некоторые жесты. Например, если протянуть ему руку, он вежливо и аккуратно ее пожмет своей механической рукой. Поприветствовав вас, он может даже представиться.

Впрочем, главное достижение создателей Асимо — новая технология движения, названная ими «умной ходьбой». «Мышцы» робота — 26 сервомоторов, а шарниры-суставы обладают 26 степенями свободы. Поэтому робот гораздо подвижнее предшественников. Сохранять равновесие ему помогает трехкоординатный гироскопический акселерометр. Потому Асимо способен ходить по горизонтальной плоскости, двигаться по наклонным поверхностям, подниматься и спускаться по лестницам. Его «коленный» сустав имеет одну степень свободы, а «тазобедренный» и «голеностопный» — соответственно три и две, что обеспечивает вращение вокруг горизонтальной оси и перемещение в поперечном направлении. Перед тем как сделать первый шаг, робот переносит центр тяжести на одну ногу, а затем производит такое движение при каждом шаге. Общее впечатление — Асимо ходит по-матросски, вразвалочку.

Выходя к публике, робот Асимо, как откровенно сказали его создатели, действовал по жесткой программе. В выставочном павильоне, где гремит музыка и одновременно разговаривает множество людей, а также мигают прожектора, его система управления время от времени давала сбой. Поэтому один из ведущих в любой момент был готов руководить поведением робота по радио.

Робот ARNEA.

Компания электронных приборов, которая создает первые в нашей стране роботы-гуманоиды, базируется в Санкт-Петербурге. Детища наших робототехников ведут себя почти как люди, только маленькие — рост роботов ARNE и ARNEA — 123 см, вес более-менее стандартный — 61 кг. И двигаются они пока со скоростью неспешного пешехода.

Тем не менее, их создатели, сотрудники ОАО «Новая эра», работающие в тесном сотрудничестве со студентами Санкт-петербургского политехнического университета, этим довольны. Благодаря встроенным приводам и сенсорам, роботы имеют не только 28 степеней свободы в движениях конечностей и туловища, но способны также реагировать на прикосновения, звук и свет, команды, передаваемые им по радио. Распознавая около 40 команд, роботы способны миновать препятствия, отличать и запоминать объекты и цвета, даже говорить.

«Насколько нам известно, мы — единственные, кто разрабатывает роботов-андроидов в России, — сообщил журналистам Александр Яковлев, технический руководитель проекта. — Наши роботы перемещаются и ведут себя подобно людям, поскольку предназначены для использования в быту, для помощи пожилым и одиноким людям, для уборки помещений, замены обслуживающего персонала в барах и ресторанах, больницах и домах престарелых».

Разработанные технологии можно будет применить также в военной или транспортной технике. И хотя мы несколько отстали от зарубежных фирм в данной области, питерские умельцы надеются вскоре это отставание ликвидировать и начать серийное производство андроидов. А чтобы проверить правильность своих разработок и программ, сотрудники «Новой эры» регулярно принимают участие в RoboCup — Всемирном Кубке по футболу среди роботов. На последнем из них, проходившем недавно в г. Радуе, Италия, наша команда заняла 11-е место. Это не так уж плохо, если учесть, что в соревнованиях принимали участие 183 команды, в том числе такие «киты робототехники», как Sony, Fujitsu и Sun.

Организаторы RoboCup надеются, что к 2050 году команда роботов сможет на равных играть с командой людей-футболистов. А сами роботы станут частью нашей повседневной жизни.

С. НИКОЛАЕВ

«ЖЕЛЕЗНЫЙ МУЖИК» ИЗ XVI ВЕКА?