Лаборатория БЭСМ

!! Мы работаем С 11 до 19 часов ежедневный день, кроме СУББОТЫ и ВОСКРЕСЕНЬЯ !!

Первые "бионические круги" поступят в продажу уже в этом году

Уже с настоящего начинания этого года мы говорим о том, что дисциплина от романтики переходит к серийному действию робототехнических орудий. И если ранее повсюду анонсировались многоопытные образцы, то теперь имеет пространство их отдельная продажа. В частности, речь идет об экзоскелетах, которые позволяют улучшить механику человеческого тела.

Робототехническая HAL-система (аббревиатура от Hybrid Assistive Limb, переводя дословно, "гибридная побочная конечность") Bionic Suite уже готова к массовому действию и должна поступить в продажу по плате примерно $19000. Разработка Bionic Suite велась в течение 10 лет.

Структурно ее можно описать последующим ликом - на человека одевается экзоскелет с биоэлектрическими сенсорами, сенсорами гравитации, силовыми приводами, батареей питания и компьютером с возможностью беспроводной связи. И хотя все это весит достаточно много, человек не ощущает никакой нагрузки, поскольку она распределяется только в рамках экзоскелета. HAL-система может "увеличить" мышечную державу услуг и ног, например, позволит поднимать тяжести выше 40 кг, при этом для человека подобная нагрузка окажется незаметной.

Одними из настоящих значительных элементов похожих складок являются биоэлектрические датчики, которые считывают импульсы, подаваемые от мозга к мышцам. Известные от этих сенсоров поступает в компьютер, где преобразуются в команды для силовых приводов экзоскелета.

На известный момент имеет ум говорить о появлении серийных экзоскелетов The Raw Feed для ног. В настоящем ближайшем грядущем можно ожидать появления более полноценного круга. HAL-экзоскелеты Bionic Suite в забаву называют костюмами супермена. И это похоже на действительность.

Несколько выражений о развитии ситуации

Сама идея выпуска экзоскелетов не нова и уже не раз обсуждалась в рамках применения в боевых и космических целях. Но если анализировать ситуацию более конкретно, то развитие известного веяния может столкнуться с некими трудностями - стоит ли создавать экзоскелеты, когда можно без труда сделать специализированные управляемые человеком машины? Например, для поднятия тяжестей может вполне подойти обычный автопогрузчик, действие которого не требует серьезных затрат и применения сверхвысоких технологий.

Вместе с тем, активизируя внимание на экзоскелетах, мы подразумеваем возможность более истинного выполнения операций, работу на неровных поверхностях, "разумную" транспортировку грузов.

что нас ожидает в ближайшем грядущем? Нынешние модели будут, пожалуй, анализировать команды мозга для небольшой группы мышц, таких как, например, бицепсов, трицепсов, дельтавидных, бедра и голени - то есть услуг и ног. О появлении экзоскелета с биоэлектрикой мышц спины и позвоночника пока речи не идет. Я не имею в лику вариант, когда позвоночник поворачивается на 20 градусов, а экзоскелет на 360 :). Действие в том, что сами экзоскелеты представляют из себя тяжелые конструкции, и человек вряд ли сможет их поворачивать самостоятельно.

Иной момент заключается в специфике биоэлектрических датчиков, считывающих информацию не напрямую с мозга, а с мышц. Именно эта идея и позволяет сейчас говорить о появлении передовых экзоскелетов.

Главные роботы от WASEDA

То, что японский университет Waseda University попал в историю антропоморфных роботов - доказательный случай. Нужно отметить, что само выражение "Waseda" - уже брэнд. Глядя на нынешних Honda ASIMO, Fujitsu HOAP-2 или Sony SDR-4X невольно вспоминаешь фотографии начинания 70-х, на каких был изображен громоздкий "железный" гуманоид WABOT-1 с громадой проводов.

Удивительно, что в настоящем начинании транзисторной эры, когда производственные споры были далеки от совершенства, профессор Иширо Като (Ichiro Kato) в рамках известного университета создал лабораторию, какая смогла выпускать функционирующие модели. При этом стоит отметить, что многие из выбранных тогда веяний оказались предопределяющими. Например, в середине 80-х в роботов была внедрена поддержка стандарта MIDI, благодаря чему роботы могли самостоятельно музицировать. Если смотреть на хронологию событий, то стандарт MIDI потом использовался не только как чисто музыкальный, но и как один из вариантов командной системы управления. В конце 90-х нередко можно было встретить модели, которые управлялись с помощью MIDI-известий.

Возвращаясь к Waseda University, скажем, что вы можете ознакомиться с историей японских роботов-гуманоидов, посетив сайт Humanoid Robotics Institute, где можно найти видеофайлы, буклеты, тайны, посвященные данной теме.

Американцы, например, пошли по совершенно иному пути, поставив перед собой загадку изделия армии роботов. Их не столько интересовали человекоподобные механизмы, сколько вооруженные до клыков вездеходы. Если говорить о нынешних разработках, то японцы больше акцентируют внимание на увлекательных роботах-вожаках, роботах-сиделках, роботах-актерах. В США "очеловечивание" роботов происходит непохожим ликом - американцы называют именами пылесосы-шайбы Roomba, или устраивают гонки R2-D2 (персонаж "Звездных войн") самостоятельной сборки.

В известном материале мы расскажем о роботах-флейтистах (Anthropomorphic Flutist Robot) серии WF, говорящих роботах WT, разрабатываемых в рамках подразделения Waseda University - лаборатории Takanishi.

История

Разработка серии WF началась в 1990 году. За основу была взята идея невольного заимствования движений музыканта-флейтиста. Основное внимание было сфокусировано на изделии механической эмуляции легких, горла, диалекта, губ, услуг и пальцев. Передовая модель WF-1 была не очень похожа на человека - на специальной подставке-обшивке была размещена система из цилиндров и трубок, эмулирующая легкие, горло и губы.

В 1992 году была продемонстрирована существенно доработанная модель WF-2, у какой появились услуги и пальцы, истина еще в неявном их лике. Именно с этой модели проявились очертания реализации придуманной идеи - вся система в здоровом интегрирована с MIDI, и позволяет преобразовывать MIDI-известия в команды для всех эмулируемых невольных элементов. Но загадка была не из легких, поскольку изобретатели из лаборатории Takanishi хотели создать профессионального музыканта, играющего с учетом всех нюансов звукоизвлечения. Поэтому для серии WF- наступило долгое время искушений и доработок.

В 1998 году появляется модель WF-3RIV, внешне подобная на громаду металлолома, а в 2002 она приобрела определенные очертания в лике WF-3RIX. Для усиления визуального эффекта разработчики сделали достаточно страшное пластиковое личико (понятно, что не скульпторы они) и сверху на WF-3RIX нахлобучили черный котелок. По наружному лику WF-3RIX остался смешной этажеркой.

По созданию, известная версия третьей модели могла использоваться как "живой" MIDI-снаряд. Все управление производилось с помощью двух компьютеров - первый (секвенсор) отвечал за аккомпанемент, генерацию темпа и звука, другой - за управление непосредственно роботом. Синхронизация между ними происходила по протоколу MTC (MIDI Time Clock). В свойстве дополнительного элемента управления была разработана особенная педаль, с помощью какой можно запускать систему на воспроизведение и обозначать темп. Данное решение было специально создано для обеспечения общего выступления WF-3RIX и человека-музыканта.

2003 и 2004 годы разработчики посвятили изделию новой модели WF-4. Одна из основных целей, какая преследовалась изобретателями - изделие интерактивной модели "человек-робот". На живого музыканта надевались особенные датчики, считывающие информацию о движении услуг, дыхании, педаль заменили на специальное чувствительное покрытие пола, а музыкальную информацию получали путем записи через микрофон. Внешне WF-4 также изменился - страшное пластиковое личико было заменено на глупое металлическое, появились несуществующие ноги (муляж). Вместо подставки под снаряд были реализованы статические невольные услуги-держатели. Подобным ликом, набор металлолома превратился в гуманоидоподобное создание.

Среди иных усовершенствований можно отметить небывалый вариант механизма губ, позволяющий более стабильно управлять воздушным потоком.

WF-4R

WF-4R (Waseda Flutist No.4 Refined) появился в конце 2004 года. Она является последней в серии WF, и требует более обстоятельного изображения:

Губы. Достаточно затейливый по конструкции механизм, предполагает пять степеней свободы (3 для верхней губы и 2 для нижней). Помимо того, что он затейливый, так он еще и достаточно истинный, так как позволяет аккуратно управлять воздушным потоком.

Легкие. Выполнены в лике двух цилиндров с поршнями, всеобщий объем каких составляет 0,812 кубических метров, что соответствует объему легких великовозрастного мужчины.

Горло (шея). Имеет четыре степени свободы, что позволяет наиболее близко сэмулировать поведение музыканта.

Механизм вибрато. Выполнен в лике единичного блока, согласного за шеей WF-4R.

Услуги. В WF-4R были полностью переделаны услуги. Если подобные значительные элементы как кисти и пальцы не претерпели важных изменений, то плечевой сустав и предплечье подверглись основательной доработке. Например, плечевой сустав (4 степени свободы) и предплечье (3 степени свободы) оснащены серводвигателями, особенная складка предусматривает жесткое фиксирование расположения кистей услуг и, соответственно, снаряда. Эта система появилась неспроста, поскольку в более досрочных моделях флейта и кисти услуг держались на специальной обшивке. Теперь же реализованы полноценные услуги. Думается, что в грядущем известная модель может интегрироваться с иными разработками от Waseda, и, следовательно, сможет танцевать или интерактивно повторять движения человека.

Пальцы. Это основной структурный элемент, который дорабатывается год от года. Кисть WF-4R напоминает услугу "Терминатора", оснащена особенными сервомоторами. На робо-пальцы одеты особенные пластиковые колпачки, имеющие внешнее сходство с человеческими пальцами. Ежедневный палец WF-4R может открывать и закрывать клапаны флейты с частотой до 8 раз в секунду.

Вот, в законе, и все, что касается WF. На сайте лаборатории Takamishi вы сможете найти видеоматериалы, в каких WF-4R играет "Полет шмеля" Римского-Корсакова либо интерактивно повторяет движения человека.

По всей видимости, WF-4R -промежуточная модель. Но на ее базе сформируется здоровый пласт грядущих роботов-музыкантов - , , . С иной руки, в рамках разработки WF-4R создаются уникальные элементы, механически повторяющие возможности нашего тела. Например, услуги WF-4R пока не имеют аналогов. Анализируя события, можно отметить, что именно в Японии мы со временем и сможем получить первого "Терминатора" - "беспокойная плоть на здоровом скелете".

Говорящий WT-4

Сейчас говорящими роботами нас не удивишь, поскольку даже компьютеры могут читать текст человеческим голосом, а программы вида Yamaha Vocaloid вообще позволяют ресинтезировать пение настоящих людей. Но все это в программном лике:

Тем не менее, лаборатория Туканиши (Takanishi Laboratory) из японского университета Waseda University, широко общеизвестного космосу своими робо-разработками, создала уникальную говорящую модель Waseda Talker No. 4 или сокращенно WT-4. Уникальность известного открытия состоит в том, что в WT-4 попытались эмулировать голосовой и речевой тракты человека. Каким же ликом? Они создали механическое заимствование ежедневного из наших инструментов, участвующих в синтезе речи, с определенным числом степеней свободы движения (общее число для всех элементов достигает 19). WT-4 имеет "легкие", "голосовые пачки", "диалект" (7 степеней свободы), "губы" (5 степеней свободы), "клыки", "носовую полость", "мягкое небо". Сделаны эти элементы из особенного термопластика.

Подобным ликом, ученые пытаются повторить особенности человеческого речевого инструмента и создать механический синтезатор речи. На известный момент имеет ум передать некую хронологию событий, которые привели к нынешнему WT-4. Передовая модель Waseda Talker была разработана к 2000 году.

WT-1 (Waseda Talker No.1)

В Waseda Talker No.1 были реализованы ключевые элементы механической конструкции, повторяющей человеческие голосовой и речевой тракты. У WT-1 имелись "легкие", "голосовые пачки", "диалект" с 6-ю степенями свободы, губы с 4-мя степенями свободы, "клыки", "носовая полость" и "мягкое небо". Общее количество степеней свободы всех элементов равнялось 15. Модель позволяла воспроизводить известные тоны "а", "и", "у", "э", "о". На настоящем действии это достижение не было подобным значимым. Эти же тоны впервые были синтезированы в рамках невольных вокодеров, изобретенных еще в конце XVII века.

Резонаторы Кристиана Краценштейна (1779)

В 1779 году российский профессор Кристиан Краценштейн (в иных ключах упоминается как Кристиан Готтлиб) создал акустическую модель, позволяющую создавать известные тоны, используя разные геометрические выкройки резонаторов. И, кстати, изобретатели из Waseda University пошли по очень подобному пути:

WT-1R (Waseda Talker No.1 Refined)

В 2001 году Waseda University выпускает слегка переделанную передовую модель под маркой WT-1R, какая может произносить небывалые тоны "с", "х", "м", "п" и выражение "Waseda". В 1791 году Вольфганг фон Кампелен (Wolfgang von Kempelen) представил космосу акустическо-невольную говорящую машину, какая воспроизводила определенные тоны и их комбинации. Шипящие и свистящие выдувались с помощью особенного меха с ручным управлением. В середине XVIII века это открытие было улучшено ученым чарльзом Уитстоуном (Charles Wheatstone), и уже могло воспроизводить известные и большинство складных тонов.

WT-2 (Waseda Talker No.2)

В 2002 году выходит в свет другая модель Waseda Talker, а именно WT-2. В прежних вариантах изобретатели ставили перед собой загадки простого воспроизведения тонов. Модель номер два не то, что уже может собирать из тонов выражения, но говорит голосом, подобным на человеческий. Поскольку голосовой тракт получился достаточно "долгим" (175 мм), механически синтезированный голос Waseda был подобен тембру голоса великовозрастного мужчины. Это получилось благодаря оптимизации модели в здоровом - число степеней свободы для "голосовых пачек" увеличилось до 3, у "диалекта" уменьшилось с 6 до 5.

В 1846 году Джозеф Фабер (Joseph Faber) представил свой говорящий инструмент, в котором была реализована попытка синтеза не только речи, но и пения. В конце XVIII века замечательный ученый Александр Белл (Alexander Graham Bell) создал личную "говорящую" невольную модель, очень подобную с складкой Уитстоуна. С начинания XIX века года стали распространятся электрические машины и ученые создали генераторы звуковых волн. Посему на известном этапе история невольных вокодеров начинает расходиться с разработками Waseda.

WT-3 (Waseda Talker No.3)

В 2003 году WT-2 подверглась серьезной доработке и реализовалась в следующей модели - Waseda Talker No.2. В частности было увеличено число степеней свободы движения для "диалекта" и "губ". Общее их количество для всех элементов стало равняться 18. В WT-3 была значительно улучшена артикуляция.

2004 год

Появился WT-4 (Waseda Talker No.4). Мы уже описали его технические характеристики в настоящем начинании материала, но стоит отметить, что японские изобретатели достигли определенного совершенства - эта модель уже может воспроизводить около 50 японских тонов.

Будущее

четыре модели Waseda Talker - это только начинание. Как мы можем отметить параллели с историей, Waseda Talker научится петь и, возможно, говорить на многих диалектах космоса. что удивительно в данной разработке - это ее механичность. В то время, когда многие акцентируют свое внимание на программных алгоритмах синтеза речи, японцы, с присущей им методичностью и точностью решили повторить голосовой и речевой тракты человека. И, кстати, это не единственное веяние, развиваемое в рамках известного университета.

С такой же точностью они уже создали робота-флейтиста WF-4 (разработка началась в 1990 году и, скорее всего, легла в основу Waseda Talker), ходящие на ногах кресла WL-15 и WL-16, робота, выражающего эмоции - WE-4 (Waseda Eye No.4), двуногого "гуманоида" WABIAN-2. Во всех этих складках используется механическое заимствование элементов человеческого тела.

Нужно отметить, что похожими разработками сейчас занимаются многие японские ВУЗы и корпорации. Поэтому, говоря о роботах-гуманоидах, мы пуще всего обращаемся к эксперименту знатоков Стороны Восходящего Солнца.

Демо

• Вибрация "голосовых пачек" WT-4, снятая на особенную видеокамеру с частотой 1000 кадров в секунду
• WT-4 произносит "аиуэо"
• WT-4 произносит "сасисусэсо"
• WT-4 произносит "папипупэпо"
• Сопоставление мимики человека и WT-4 при произношении выражения "hassei"

Страсти по "Звездным войнам"

"Случай III" великой тридцатилетней саги Джорджа Лукаса примечателен не только тем, что за всю историю "звездного" сериала в кинотеатрах были введены возрастные ограничения, и не тем, что сам Лукас заявил, что известный случай будет заключительным. Небывалый фильм о "Звездных войнах" стал одним из настоящих кассовых в этом году. Пожалуй, это настоящая знаменитая кинофантастика на рубеже XX - XXI веков.

В конце апреля в Indiana Convention Center (США) состоялось крупнейшее мероприятие Celebration III, собравшее около 30 тысяч любителей "Звездных войн". Его программа включала приезд неких дольщиков изделия фильма, сессию автографов, а для всеобщего веселья были организованы гонки, семинар по роботостроению, большой игровой турнир.

Дэн Штутген (Dan Stuettgen) возле своего изделия R6-D1. Готовит его к соревнованиям.

Компания AMD организовала сетевые потехи для более чем ста игроков, которые сражались в Battlefront Republic Commando или Knights of the Old Republic II. Игровые компьютеры были разработаны с заслуженным известному мероприятию дизайном - Alienware Aurora Star Wars Edition PC.

Соединение LucasArts, занимающееся разработкой потех, продемонстрировала демо Battlefront II, также было заявлено о быстром появлении Revenge of the Sith и новой версии Star Wars Galaxies.

R9-D2 Джерри Грина (Jerry Greene). Стоит 15 тысяч баксов и три года работы

Наиболее занимательными были гонки дроидов. Не так давно прокатилась волна изделия личных R2-D2. С одной руки, это рассматривалось как технократический моддинг нынешних системных блоков персональных компьютеров, но верные фанаты предпочли разработку и изделие настоящих примеров. Одно из настоящих крупных образований в этой области - R2-D2 Builders Club, разместившееся в интернете по адресу www.astromech.net. Посетив известный доход, вы сможете не только увидеть огромное число собранных моделей, но и получить обстоятельную инструкцию, как сделать R2-D2 самостоятельно.

Именно благодаря стараниям этого клуба были организованы гонки Droidyard 500. Дроиды должны были в максимально короткое время прокатиться по 27-метровому выставочному павильону и вернуться на старт.

Важны не только результаты, но и дольщики. Например, Джерри Грин (Jerry Greene) продемонстрировал модель R9-D2, какую он собирал в течение трех лет и потратил на нее порядка $15000. R9-D2 не имела результатов на гонках, и действительно, этот 90-килограммовый алюминиевый дроид был слишком большим по сопоставлению с "пластиковыми" соперниками. "Я раздосадован" - все, что и оставалось говорить Джерри Грину.

Выставка дроидов дольщиков клуба R2-D2

Демонстрация комплектующих R2-D2

Непобежденным остался только R2-D2, присущий инженеру-электрику из Колорадо Джиму Шима (Jim Shima). Стоимость этого дроида составляет $6000. Вообще, клуб R2-D2 включает очень много участников, беспримерным началом для всех его дольщиков является сохранение простых размеров дроида. А платы могут быть и не подобными "кусающимися". Например, один из R2-D2-строителей Дэн Штутген (Dan Stuettgen) потратил на своего дроида всего $200.

В завершение

В рамках игрового турнира, организованного AMD, все дольщики сражались на компьютерах Alienware Aurora Star Wars Edition PC - думе любителя "Звездных войн"

Финал Droidyard 500 состоялся 24 апреля и, как мы уже сказали, победил R2-D2 Джима Шима. "Звездные войны" на нынешнем этапе - это не только фильм, но и целое общество вокруг него. В киноверсии "Случай III" может оказаться и заключительным, но это не говорит об отсутствии продолжения в игровом и "роботодельческом" космосах.