«У нас есть мечта. Чтобы у каждого был свой робот, который следовал бы за человеком повсюду. Сегодня все привыкли к смартфонам, которые заменяют десятки устройств. Так вот, роботы-помощники — это смартфоны будущего», — рассказали нам создатели универсального робота AnyWalker.1
AnyWalker: робот-помощник из России
Игорь Рядчиков — автор идеи AnyWalker, Семён Сеченев — разработчик программного обеспечения

Робот-помощник сходит с вами в магазин и поможет донести покупки, поиграет в футбол с детьми и возьмет на себя любую другую рутинную работу. Алгоритмы для реализации конкретных действий создатели AnyWalker оставляют сторонним разработчикам, как это делают и производители смартфонов. Их задача — построить универсальную платформу, подходящую для самых разных применений. Конечно, в первую очередь такие роботы отправятся туда, где человеку лучше не появляться: в пламя пожара, в урановые шахты, в завалы, оставшиеся после землетрясений… Но затем освоят они и наши дома: «Робот наведет за вас порядок в комнате и даже отыщет пару для каждого носка», — обещает Игорь Рядчиков, заведующий лабораторией робототехники и мехатроники Кубанского госуниверситета.

Пока что AnyWalker — только прототип, но он уже способен ходить и по ровному полу, и по лестнице, и через пороги. Подняв одну ногу над своей шарообразной «головой» и зацепившись за опору, робот забирается на препятствия в полтора раза выше собственного роста. Конструкция AnyWalker легко масштабируется, и такая система вдесятеро большего размера сможет двигаться по любой пересеченной местности. «Хотелось бы, чтобы одна из следующих моделей когда-нибудь полетела на МКС, — продолжает Игорь Рядчиков. — Если его «ноги» заменить захватами-манипуляторами, они позволят ему двигаться, отталкиваясь от стен станции, как это делают космонавты».

AnyWalker – финалист трека Robotics федерального акселератора GenerationS-2015 AnyWalker — финалист трека Robotics федерального акселератора GenerationS-2015

Содержание и форма

Многие разработчики пытаются воспроизвести в своих аппаратах движения человека, но создатели AnyWalker сразу отказались от такого подхода. По их мнению, кинематика нашего тела избыточно сложна. «Делая шаг, вы теряете равновесие, используете спину, движения рук и ног для стабилизации положения тела, — объясняет Семен Сеченев. — А ведь только у позвоночника 34 степени свободы! Для робота это чересчур замысловато».

В AnyWalker двигательная система реализована отдельно от системы динамической стабилизации. Действует она с использованием пары ортогональных маховиков, скрытых в шарообразной «голове». Запатентованная система способна вовремя компенсировать изменения распределения массы, сохранив баланс. Управляет движением контроллер, разработанный российской компанией TRIK и включающий ARM-процессор, отдельный сигнальный процессор, контроллер периферии, модуль беспроводной связи и парный видеоинтерфейс. Сюда поступают команды оператора, сигналы от датчиков распределения веса, данные с гироскопов, акселерометров и ультразвуковых датчиков расстояния, которые помогают роботу ориентироваться.

«Мы вдохновлялись Cubli, созданным в Швейцарской высшей технической школе, а также отечественными разработками», — признается Игорь Рядчиков. Cubli — шестигранник, способный балансировать на любом из углов (даже на наклонных поверхностях) и перекатываться с грани на грань. Но если цюрихский «кубик» стал лишь забавным демонстратором технологий, то AnyWalker создается для решения реальных задач.

Фото

Шагая в будущее

Прежде чем AnyWalker зашагает бок о бок с человеком, ему предстоит выдержать немало испытаний. Бортовая электрика, электроника и энергосистема должны быть адаптированы под жесткие условия эксплуатации: существующий прототип то и дело путается в собственных проводах, свисающих из его «суставов». Разработчики планируют заменить их на скользящие контакты, позволяющие прокручивать конечности как и сколько понадобится. Кроме того, появится третий маховик, который даст системе стабилизации возможность компенсировать отклонения в любую сторону.

Ноги станут более сложными, позволяя роботу пользоваться ими как манипуляторами, ходить на них — или, сложив, катиться, как BB-8 из «Звездных войн». AnyWalker будет оснащаться камерами и сможет снимать 360-градусные панорамы. Дополнив вездеходного робота устройством виртуальной реальности, мы получим готового гида, который пройдет за нас по любому маршруту, проведет экскурсию по ядерному реактору или поднимется на Эверест. Пока его собрат будет сортировать носки, нам останется лишь, устроившись на диване, путешествовать в очках виртуальной реальности.

Даже для создания простого робота требуется обладать знаниями людей разных профессий Даже для создания простого робота требуется обладать знаниями людей разных профессий

Специалист по математическому моделированию Знания: физика, математика. Задачи: создать кинематическую модель робота, продумать узлы и детали.

Инженер-конструктор, технолог Знания: инженерия, физика, математика, теория управления. Задачи: подобрать материалы и узлы, скомпоновать систему.

Электротехник Знания: физика, инженерия, математика, электротехника. Задачи: рассчитать цепи, работу батарей, потребление энергии.

Программист Знания: математика, программирование, электротехника. Задачи: разработка кода низшего (управление моторами и проч.), среднего (интерфейс управления) и высшего (алгоритмы поведения робота) уровней.

Статья «Робот должен быть у каждого» опубликована в журнале «Популярная механика» (№11, Ноябрь 2016).