Эволюция собак-роботов: куда идет Cyber Fido?

Роботы были предметом восхищения и изучения на протяжении многих десятков лет, поскольку исследователи и изобретатели стремились изучить потенциал автоматизированных технологий. Несмотря на долгую историю разработки и создания автономных машин, мобильные четвероногие роботы — или четвероногие роботы-собаки — за последние несколько десятилетий пережили значительный бум.

Разработка четвероногих роботов актуальна из-за потребности в мобильных роботах для исследования опасных или неструктурированных местностей. По сравнению с другими мобильными роботами (например, колесными или двуногими роботами), четвероногие роботы являются превосходной системой передвижения с точки зрения стабильности, контроля и скорости.

Возможности четвероногих роботов изучаются в самых разных областях, от строительства и развлечений до освоения космоса и военных операций. Сегодня предприятия и разработчики могут приобрести современных собак-роботов для выполнения задач и исследования окружающей среды, которая считается слишком опасной для людей. Читайте дальше об эволюции собак-роботов и о том, куда они могут направиться в будущем.

Хотя технически он повторял форму лошади, «Фальшивый пони» был первым автономным четвероногим роботом, появившимся в США и создавшим прецедент для роботов-собак будущего. Оснащенный электродвигателями, Phony Pony имел две степени свободы (или два сустава) в каждой ноге (бедро и колено) и один адаптивный сустав во фронтальной плоскости. Тазобедренный и коленный суставы были идентичны, что позволяло при ходьбе двигаться как вперед, так и назад.

«Фальшивый пони» был способен ползать, ходить и бежать рысью, хотя и с очень низкой скоростью. Благодаря своей подпружиненной «тазовой» конструкции он был способен сохранять статическую вертикальную устойчивость во время движения. Поскольку Phony Pony был разработан до появления микропроцессоров, им можно было управлять только с помощью кабелей, подключенных к удаленному компьютеру в соседнем здании.

Разработчик : Frank and McGhee

Использование: Начальные исследования и разработки автономных четвероногих

В конце 1990-х годов компания Sony представила AIBO – одну из самых знаковых и продвинутых развлекательных роботизированных собак. Хотя AIBO (Artificial Intelligence RoBOt, т.е. робот с искусственным интеллектом) был создан для развлекательных целей, его механизм по-прежнему очень сложен.

 
Оснащенный возможностью осязания, слуха, зрения и балансировки, этот робот может реагировать на голосовые команды, пожимать руки, ходить и гоняться за мячом. Он также может выражать шесть «эмоций»: счастье, печаль, страх, гнев, неприязнь и удивление. Его эмоциональное состояние выражается вилянием хвоста, изменением цвета глаз и движениями тела, а также серией звуков, включая лай, скулеж и рычание. Сегодня AIBO используется многими исследовательскими группами для тестирования методов искусственного интеллекта и сенсорной интеграции.

 
Разработчик: Sony
Использование: Игрушки и развлечения

2005: BigDog (Большая собака)

Компания Boston Dynamics стала лидером в мире робототехники, особенно в разработке четвероногих собак-роботов. Их первая роботизированная собака, получившая название BigDog (Большая собака), появилась в 2005 году. Размером три на два фута и весом 240 фунтов, BigDog был разработан для поддержки солдат в армии. Он может нести 150 килограмм, подниматься и спускаться по 35-градусным склонам и успешно передвигаться по пересеченной местности.

 
Каждая из ног BigDog оснащена пассивной линейной пневматической податливостью – системой, которая контролирует силы контакта между роботом и жесткой средой, - и тремя активными суставами в коленях и бедрах. Робот приводится в действие одноцилиндровым двигателем для картинга, а его система динамического регулирования позволяет ему сохранять равновесие. Его датчики движения охватывают положение сустава, силу сустава, контакт с землей, нагрузку на землю и систему стереовидения.

 
В 2012 году разработчики все еще работали над улучшением возможностей BigDog, прежде чем планировали официально развернуть его в военных отрядах. Однако проект был прекращен в 2015 году после того, как выяснилось, что его газовый двигатель был слишком шумным для использования в бою.

 
Разработчик: Boston Dynamics
Использование: Помощь солдатам в небезопасной местности

 2009: LittleDog (Маленькая собака)

Через четыре года после BigDog появился LittleDog – самый маленький на сегодняшний день четвероногий робот, разработанный компанией Boston Dynamics. LittleDog был разработан специально в исследовательских целях для использования третьими лицами, исследующими передвижение четвероногих.

 
Каждая из лапок «Маленькой собаки» работает от трех электродвигателей, питаемых литий-полимерными батареями, и имеет максимальное время работы до тридцати минут. LittleDog поддерживает большой диапазон движений и способен лазать, ползать и ходить по скалистой местности. Компьютер уровня ПК, размещенный поверх LittleDog, отвечает за его датчики движения, элементы управления и коммуникации. Он может управляться удаленно и включает поддержку регистрации данных для целей анализа данных.

Разработчик: Boston Dynamics
Использование: Исследование передвижения четвероногих

Продолжая свои усилия по разработке роботов военного класса, компания Boston Dynamics в 2011 году выпустила AlphaDog Proto. Приводимый в действие гидравлической системой привода, робот AlphaDog Proto предназначен для поддержки солдат при переноске тяжелого снаряжения по скалистой местности. Он способен перевозить до 180 килограмм на расстояние до 30 километров, и все это в течение 24 часов без необходимости дозаправки.

 
AlphaDog Proto оснащен системой GPS-навигации и компьютерного зрения, которая позволяет ему следить за солдатами, неся их снаряжение. Благодаря двигателю внутреннего сгорания AlphaDog Proto оказался более тихим, чем его предшественник BigDog, что делает его более подходящим для военных миссий.

 
Разработчик: Boston Dynamics
Использование: Помощь солдатам в переноске тяжелого снаряжения по небезопасной местности

2012: Legged Squad Support System (LS3)

Разработка Legged Squad Support System (LS3) компанией Boston Dynamics началась вскоре после создания BigDog в рамках их усилий по дальнейшему совершенствованию своих четвероногих роботов для солдат и морских пехотинцев. LS3 был способен работать в жарких, холодных, влажных и других неблагоприятных условиях. Он содержал систему стереовидения с парой стереокамер, которые были установлены внутри головы робота, – все это работало в сочетании с устройством обнаружения света и определения дальности, что позволяло роботу следовать за солдатом и записывать обратную связь, получаемую с камеры.

 
По сравнению с BigDog, при определенных ситуациях LS3 был примерно в 10 раз тише и имел увеличенную скорость ходьбы от 1,5 до 5 км/ч, увеличенную скорость бега трусцой до 8 км/ч и способность бегать по ровным поверхностям со скоростью до 11 км/ч. Он также был способен реагировать на десять голосовых команд , что стало очень эффективной функцией для солдат, которые при выполнении боевых задач не всегда имеют возможность использовать ручное управление.

 
В течение пяти лет разработок LS3 был успешно доработан настолько, чтобы иметь возможность работать с морскими пехотинцами в реалистичных боевых условиях, и использовался для пополнения запасов боевых подразделений в местах, труднодоступных для патрульных машин. Однако к 2015 году LS3 был отложен из-за ограничений по шуму и ремонту. Хотя морские пехотинцы в конечном счете не смогли использовать LS3 на вооружении, этот четвероногий робот предоставил ценную исследовательскую информацию в области автономных технологий.

Разработчик: Boston Dynamics
Использование: Помощь солдатам в переноске тяжелого снаряжения по небезопасной местности

Spot – это следующее творение компании Boston Dynamics в своей линейке четвероногих роботов, разработанное в попытке отказаться от разработки четвероногих исключительно для военного использования и вместо этого перейти к более коммерческому использованию. Spot значительно меньше, чем их предыдущие модели, и весит всего 70 кг. Spot способен исследовать скалистые местности, обходить предметы на своем пути во время путешествия и подниматься по лестницам и холмам.

Spot оснащен мощными панелями управления и пятью сенсорными блоками со всех сторон корпуса, которые позволяют ему автономно перемещаться по местности под любым углом. Двенадцать специальных двигателей приводят в действие лапы Spot, развивая скорость до 1,5 м/с и работая до 90 минут. Его датчики способны захватывать сферические изображения, а также позволяют осуществлять мобильные манипуляции для таких задач, как открывание дверей и захват предметов. Методы управления Spot намного более совершенны, чем у более ранних роботов Boston Dynamics, что позволяет осуществлять автономное управление в самых разных ситуациях.

Разработчик: Boston Dynamics
Использование: Документирование процесса строительства и мониторинг удаленных сред с высоким уровнем риска.

В то время пока компания Boston Dynamics была главным лидером в производстве четвероногих роботов с начала 2000-х годов, швейцарская робототехническая компания ANYbotics в 2016 году выпустила собственную версию роботизированной собаки. Позиционируемое как комплексное роботизированное инспекционное решение, ANYmal было разработано для промышленного использования, в частности для проверки небезопасных сред, таких как энергетические и промышленные предприятия.

ANYmal оснащен различными датчиками лазерного контроля для снятия визуальных, тепловых и акустических показаний. Оснащенный встроенной камерой, он способен дистанционно настраивать панорамирование и наклон для настройки вида места осмотра. ANYmal способен автономно воспринимать окружающую среду, планировать маршрут навигации и выбирать правильные точки опоры во время передвижения. Он может даже подниматься по лестнице и проникать в труднодоступные места, которые недоступны традиционным колесным роботам.

 
С 2016 года ANYmal прошел несколько этапов разработки, а с 2021 года стал доступен в продаже. В настоящее время компания ANYbotics работает над модернизированной версией своего робота, предназначенной для использования в потенциально взрывоопасных средах.

 
Разработчик: ETH Zurich и ANYbotics
Использование: Дистанционный осмотр небезопасных сред

2021: Vision 60  
 

Одной из последних разработок в области четвероногих роботов является роботизированная собака Ghost Robotics Vision 60, которая недавно была протестирована на военной базе Scott Air Force ВВС США в штате Иллинойс (США) в рамках годовой программы экспериментальных испытаний. Созданный для снижения рисков, с которыми сталкиваются пилоты ВВС, Vision 60 оснащен винтовкой, установленной на спине в оружейном отсеке, и оснащен датчиками, которые позволяют ему работать в самых разных условиях нестабильной местности. Он также способен создавать тепловизионные изображения, настраивать инфракрасное излучение и передавать потоковое видео высокой четкости.

Vision 60 может переносить груз максимум 13 кг и перемещаться со скоростью до 1,6 м/с. Он считается полуавтономным роботом из-за прилагаемой винтовки: и хотя робот может самостоятельно и точно навести винтовку на цель, но он не может открыть огонь без действий со стороны оператора-человека (в соответствии с политикой автономных систем вооруженных сил США, запрещающей автоматическое поражение цели).

 
Разработчик: Ghost Robotics
Использование: Военные операции и операции по обеспечению национальной безопасности

2021: CyberDog (Кибер-собака)

Поскольку все больше компаний занимаются разработкой четвероногих роботов, компания Xiaomi Global последовала их примеру и выпустила свою версию под названием Cyberdog. CyberDog – это экспериментальный робот с открытым исходным кодом, продвигаемый как дружественный человеку компаньон, так и инструмент для правоохранительных органов и военных. Cyberdog изящнее и меньше, чем другие его предшественники среди роботов-собак: его грузоподъемность составляет всего 3 кг, а скорость бега превышает 3 м/с.

CyberDog оснащен несколькими камерами и датчиками изображения, расположенными по всему корпусу, включая сенсорные датчики и сверхширокий объектив "рыбий глаз". Cyberdog может вместить 128 гигабайт памяти и оснащен платформой искусственного интеллекта Jetson Xavier от Nvidia для анализа окружающей среды в реальном времени, создания навигационных маршрутов, определения места назначения и обхода препятствий. Cyberdog также может выполнять сальто назад и отвечать на голосовые команды благодаря своим шести микрофонам.

Сделав CyberDog проектом с открытым исходным кодом, Xiaomi надеется расширить свои возможности в области разработки роботов и инноваций в будущем. Его природа с открытым исходным кодом призвана побудить энтузиастов робототехники попробовать свои силы в написании кода для Cyberdog, что сделает проект более популярным и укрепит репутацию Xiaomi в сообществе робототехники.

Разработчик: Xiaomi Global

Использование: Платформа с открытым исходным кодом, которую могут использовать другие разработчики

Хотя рынок четвероногих роботов все еще находится на ранней стадии своего развития, интерес к ним неуклонно растет в широком спектре отраслей промышленности. Что касается опасений, что роботы вытеснят человека в традиционно выполняемых людьми работах, то эти машины больше предназначены для поддержки людей при выполнении их работы, а не для их полной замены.

С другой стороны, нельзя игнорировать проблемы конфиденциальности, связанные с роботами. Как и в случае любого другого технологического устройства, всегда возможен их взлом , особенно для роботизированных моделей с открытым исходным кодом, которые могут подвергнуть риску персональную информацию пользователей . Это относится не только к четвероногим роботам, рассмотренным выше, но и к более распространенным коммерческим роботизированным системам, таким как радионяни , системы безопасности и другие устройства, подключенные к Wi-Fi . Важно обеспечить максимальную надежность и безопасность вашей домашней сетевой системы с помощью надежного домашнего антивируса .