Российский робот Федор первым в мире научился садиться на шпагат

Российский человекоподобный робот Федор стал первым в мире роботом, способным сесть на шпагат, сообщили РИА Новости в Фонде перспективных исследований (ФПИ).

Федор (FEDOR — Final Experimental Demonstration Object Research) — первый отечественный человекообразный робот, созданный в рамках проекта ФПИ. Он должен заменить человека в местах повышенного риска — например, в спасательных операциях и в космосе. Планируется, что Федор в 2021 году отправится на орбиту на новом российском космическом корабле "Федерация".

"Робот Федор обладает лучшей в мире кинематикой среди роботов-андроидов: он является единственным в мире антропоморфным роботом, способным сесть и на продольный, и на поперечный шпагаты. Механика других существующих в мире андроидов не обеспечивает такой свободы действия", — отметили в фонде.

Как пояснили в ФПИ, гибкость конструкции робота-спасателя необходима для того, чтобы дать ему возможность преодолевать разнообразные препятствия, например, завалы.

"Кроме того, Федор — единственный в мире андроид, способный смотреть как вертикально вверх, так и строго вниз, опустив голову за счет ее подвижности. Это не причуда разработчиков: высокая подвижность головного модуля позволяет ему смотреть вперед даже тогда, когда робот передвигается "по-пластунски", — рассказали в ФПИ.

Взаимодействие с оператором

Еще одно уникальное качество робота Федора — система обратной силомоментной или сенсорной связи. Она позволяет создать эффект погружения оператора в те физические обстоятельства, в которых находится робот. Когда речь идет о таком сложном устройстве, как антропоморфный робот с несколькими режимами управления, сенсорная система должна регулировать сложные механические движения, связанные, например, с равновесием и динамикой.

"Управляющий костюм обеспечивает связь оператора с роботом: в прямом направлении человек управляет приводами робота, в обратном — получает информацию о внешних нагрузках на робота. При этом приводы управляющего костюма вступают во взаимодействие с мышцами человека, так что оператор может чувствовать и управлять той силой, которую робот прилагает к выполняемым действиям", — отметили в ФПИ.

Так, от сенсоров робота, которые измеряют скорость, угловое и линейное положение и многие другие данные, информация поступает на управляющий компьютер. Если робот упирается рукой в стену и не может продвинуться далее, то человек через приводы управляющего костюма получает сопротивление, эквивалентное усилию своей руки.

"Если добавить сюда данные, получаемые от "органов зрения" и "органов слуха" робота, то эффект присутствия оператора в месте действия робота будет практически полным. Зарубежных технологий такого уровня проработки на сегодняшний день не существует", — подчеркнули в ФПИ.

Видимая часть айсберга

Робот Федор умеет самостоятельно перемещаться в городе и по пересеченной местности, работать с инструментами и управлять транспортными средствами. Управление им может производиться как в автономном режиме, так и в комбинированном, когда часть функций выполняется роботом автоматически, а часть задается оператором.

"Сам робот Федор — это только видимая часть айсберга. Сложность разработки антропоморфных роботов сегодня обусловлена высокими требованиями к техническим решениям как в области механики, так и в области алгоритмов управления", — рассказал руководитель проекта ФПИ Сергей Хурс.

Так, помимо робототехнической платформы в состав комплекса входит комбинированная система дистанционного управления с так называемым "управляющим костюмом". В основе этой системы лежит математическая модель комбинированного управления, ее особенностью является согласование физических и математических моделей тела человека, "управляющего костюма" и конструкции робота.

"Если отдельные разработки подобного рода и существовали до этого, замкнутой математической модели для антропоморфного робота ранее не было", — подчеркивают в фонде.

В рамках математической модели первое согласование обеспечивает пересчет показаний сенсоров "управляющего костюма" на модель тела человека, так как его суставы и шарниры механизмов робота не совпадают. Второе согласование устраняет различие конструкций "управляющего костюма" и робота.

"Развитая сенсорная система робота включает силомоментные датчики, информацию от которых необходимо передать на тело оператора в виде внешних нагрузок, давая ему представление о силовом взаимодействии робота с окружающими предметами. В итоге появляется модель с прямыми и обратными сенсорными связями, которая позволяет оператору управлять роботом на основе собственных ощущений", — рассказали в ФПИ.

Робот-автолюбитель

Робота Федора отличает высокий уровень проработки автономных программ, связанных с управлением транспортным средством. Сегодня робот способен самостоятельно сесть в автомобиль, снять транспортное средство со стояночного тормоза и управлять им через ручную коробку передач, рулевое колесо, педали газа, сцепления и тормоза, а также поворачивать рулевое колесо с перехватом. Все эти действия андроид выполняет автономно, без участия оператора.

При этом видеоканалы стереоскопической системы технического зрения Фёдора могут работать как совместно, так и раздельно. Совместная работа каналов позволяет определять расстояние до объектов, а раздельная — решать не менее двух функциональных задач одновременно. К примеру, это позволяет роботу выполнять действия двумя разными инструментами одновременно: робот получает данные от правого и левого видеоканалов, анализирует информацию о нескольких объектах и об их движении, сопоставляет дальность и производит другие вычислительные операции.

"Механика робота позволяет воспроизвести практически любые движения человеческого тела, а программное обеспечение, включая пополняемые библиотеки, позволяет расширять профессиональные навыки робота. При этом самой трудоемкой задачей является обучение только первого робота: остальные экземпляры будут получать "знания" методом копирования", — заключили в ФПИ.

https://ria.ru/technology/2017...