SOCIAL ROBOT ASSISTANTS IN THE INDUSTRY.pdf Сегодня особого внимания заслуживают актуальные тенденции раз- вития робототехники и ее применение в различных областях. Уже доста- точно долгое время роботы используются во многих отраслях промыш- ленности, космонавтике, медицине, обороне, сельском хозяйстве и т.д. Тем не менее до недавнего времени не наблюдалось широкой социализа- ции робототехники. С 1990-х гг. наметились новые тенденции, связанные с разработкой сервисных роботов (уборщики, сиделки, няни, гиды и т.п.), что в итоге привело к появлению нового направления – социальной ро- бототехники, делающей акцент на включении робототехнических систем в социальные взаимодействия. В настоящее время представлено большое количество социальных роботов, направленных на выполнение различ- ных функций в тесном контакте с людьми. Одной из категорий социальных роботов являются так называемые роботы-помощники, которые способны самостоятельно выполнять раз- личные на первый взгляд простые работы – приготовление пищи, мытье посуды, уборку помещений, шитье и ремонт одежды, уход за детьми и т.д. Помимо выполнения основных функций эти роботы способны осу- ществлять социальное взаимодействие с человеком: использовать вер- бальные и невербальные средства коммуникации в соответствии с соци- альными нормами, распознавать эмоции и, в зависимости от результата, менять стратегии поведения. Конечно, пока рано говорить о создании полноценного социального поведения робота (эта задача сегодня явля- ется одной из наиболее актуальных в социальной робототехнике), но можно привести ряд примеров подобных роботов, которые уже вполне успешно справляются со своей работой. Компания «i-Robot» представила гуманоида «AVA» [1]. Кроме уборки в доме «AVA» способен самостоя- тельно вызвать, при необходимости, «скорую помощь», вести поиск предметов в помещении, работать в Сети и т.д. Также робот ведет сбор информации о медицинском состоянии своего владельца и передает эти данные лечащему врачу. Робот-бармен ARMAR (разработчик Karlsruhe Institute of Technologys) [5] в зависимости от заказа приносит напитки и еду, умеет самостоятельно определять количество напитка в пакете, учитывая его вес, после чего наливать его в стакан. Робот Humanoid Robot Octavia (разработчик US Naval Research Laboratory) задействован в тушении пожаров. Робот оснащен самыми основ- ными средствами для тушения пожара, может найти огонь с помощью встроенных инфракрасных камер. Целью разработчиков является также обучить робота работать в команде с людьми. На данном этапе робот вза- имодействует с человеком, пытается понять и правильно интерпретиро- вать его речь и жесты [6]. В 2012 г. начался эксперимент по использованию роботов-надзира- телей в корейских тюрьмах. Проект ведёт исследовательская группа Asian Forum for Corrections (университета Kyonggi,) Роботы-надзиратели имеют корпус, голову и четырёхколёсную базу. В их обязанностях осу- ществлять посредничество при переговорах между заключёнными и охранниками, а также наблюдение за поведением осуждённых: проявле- ния жестокости и насилия или попытки суицида [9]. Социальные роботы помощники часто противопоставляются про- мышленным роботам, которые появились значительно раньше. Еще в 20- х гг. XX в. конструкторы пытались создать роботов-андроидов, полагая, что они смогут заменить людей в производстве. Можно привести такие примеры, как «Мистер Телевокс» Дж. Уэсли, «Естествоиспытатель» Ни- симуры Макото, «Альфа» Гарри Мея и др. Скоро стало очевидным, что промышленные роботы не нуждаются в антропоморфном интерфейсе и социальных функциях для выполнения поставленных задач. Начиная с 50-х гг. программируемые манипуляторы американской кампании Unimation Inc. активно включаются в производство. С появлением мик- ропроцессора в 70-х гг. стоимость роботов снижается, что позволило мас- сово внедрить их в промышленность, полностью заменяя человека на производстве. Итак, перед нами два типа роботов: промышленные и социальные ро- боты-помощники. Их создание было мотивировано стремлением чело- века рационализировать свой труд и назначить роботов для выполнения той или иной работы. Различия роботов – в сфере их применения и их принципах взаимодействия с человеком. Так, промышленные роботы предназначены для замены человека в производственных процессах и со- здавались исключительно в функциональных целях как инструмент. Роль человека состоит лишь в управлении и контроле. Социальные же роботы- помощники призваны выполнять сервисные функции и при этом взаимо- действовать с человеком в другом качестве, выполняя (в отличие от про- мышленных или бытовых, например, роботов-пылесосов) определенные социальные роли: коллега, друг, учитель и даже начальник. Социальный робот не заменяет человека, наоборот, находится рядом с ним во многих сферах жизни. Это корреляция сохранялась в последнее десятилетие, но сегодня среди новых проектов промышленных роботов мы все чаще встречаем модели, ориентированные на работу вместе с человеком на производстве. Безусловно, это следствие в том числе и смены рынка сбыта промышлен- ных роботов. Если раньше таковым являлась автомобильная отрасль, то сейчас в качестве потребителей рассматриваются предприятия малого и среднего бизнеса. Большинство из таких потенциальных потребителей нуждаются в другом типе роботов: менее дорогостоящих и адаптирую- щимся к разным задачам [2, с. 85]. В качестве примеров можно привести роботов Nextage, Motoman's SDA-Series Dual Arm Robots, M1 Мобильный манипулятор и т.д. «Новые» промышленные роботы помимо своих «профессиональ- ных» функций взаимодействовуют с человеком, в том числе и на соци- альном уровне. В последние два года компании представили новых соци- альных роботов для производства: компания PI4 rbotics – PI4 Workerbоt, ABB – FRIDA и Rethink Robotics – Baxter. Перед исследователями и раз- работчиками встают новые задачи: каково будет взаимодействие робота и человека; как обеспечить безопасность такого взаимодействия; как обу- чать таких роботов новым функциям; каков должен быть интерфейс ро- бота и др. Необходимо определить место данных роботов среди социаль- ных и промышленных роботов. Рассмотрим подробнее примеры новых промышленных роботов и определим их специфику в сравнении с уже традиционными промышленными моделями. Во-первых, большое внимание разработчиков направлено на обеспе- чение безопасности людей при взаимодействии с роботом. Промышлен- ные роботы часто имеют мощные двигатели и большой размер. Рассмат- риваемые устройства небольшие, примерно в человеческий рост, и требуют столько же рабочего пространства, что и человек. Например, вес робота Baxter всего около 75 кг. Система обеспечения безопасной работы включает в себя «корону» сонаров, которая позволяет роботу зафиксиро- вать приближение человека и автоматически замедлить своё движение. При этом экран-лицо робота становится красным, чтобы пользователь знал, что робот осведомлён о его присутствии. Также робот имеет боль- шую красную кнопку «стоп», вызывающую его незамедлительное от- ключение. Робот FRIDA покрыт мягким материалом, вся проводка рас- положена внутри корпуса, а в конструкции отсутствуют зазоры, в которые потенциально может попасть палец или элемент одежды. Кроме того, робот оснащен ограничителем мощности и скорости. Система, кон- тролирующая траекторию движения, работает по алгоритму автоматиче- ского предупреждения столкновений. Во-вторых, для работы с такими роботами необходимо обеспечить простоту взаимодействия с человеком. В качестве культурного интер- фейса в большинстве роботов используется гуманоидный образ, что поз- воляет сделать взаимодействие более интуитивным. Также роботы осна- щены интерактивными интерфейсными элементами, которые дают возможность проявлять понятные пользователю коммуникативно значи- мые эмоции (улыбка – все хорошо, нахмурился – есть проблемы, если робот не понимает, что от него хотят – смущение), чаще всего таковым элементом является экран, как у роботов PI4 Workerbot и Baxter. Необходимо также изменить технологии обучения робота, чтобы он мог легко адаптироваться к смене задач разного типа. Традиционно про- мышленные роботы выполняют свои функции согласно ранее заданной программе. Человек должен обладать достаточно большим объемом зна- ний и навыков, чтобы переориентировать робота на выполнение нового типа задания. Рассматриваемый робот Baxter после подключения к обыч- ной розетке может быть запрограммирован человеком, не имеющим опыта работы, на новую задачу. Достаточно поставить робота рядом с линией конвейера, присоединить к манипуляторам подходящие захваты и просто показать, что надо делать. Baxter может выполнять все типич- ные операции: загрузку/выгрузку, сортировку, упаковку/распаковку, шлифовку, полировку и многое другое. Чтобы обучить робота распозна- вать объект, нужно подержать его перед камерами робота, расположен- ными в голове, грудной клетке и на концах обеих рук-манипуляторов. Сегодня мы можем констатировать, что роль промышленных робо- тов меняется – от инструмента к помощнику и коллеге, а это совершенно иная форма взаимодействия, прежде всего, социальная. Соответственно, «новый» тип промышленных роботов, безусловно, может быть отнесен к группе социальных роботов-помощников. Специфика промышленных помощников связана со сферой примене- ния, большим упором на компоненты безопасности взаимодействия и простоты обучения. Некоторые исследователи полагают, что именно со- циальные промышленные роботы должны также обладать и некой мо- ральной ответственностью, чтобы взаимодействие с человеком было дей- ствительно эффективным и положительно сказывалось на результатах труда. В данном случае моральная ответственность понимается не как индивидуальный компонент, а как система правил, механизм, регулиру- ющий работу в группе [2, с. 86]. Такой функциональный подход рассмат- ривает интеллектуальных агентов как часть социально-технологической системы с распределением обязанностей. Таким образом, делегирование задачи машине влечет ее ответственность за выполнение. Моральная от- ветственность как регулятивный механизм будет гарантировать соответ- ствующее поведение системы. В том числе при планировании задач с участием роботов и людей машина должна учитывать ограниченность возможностей человека. Итак, стремление человека рационализировать свой труд привело к созданию автоматического помощника, который выполняет работу быст- рее и эффективнее, чем человек. Сегодня сфера использования социаль- ных роботов-помощников расширяется: теперь они используются и в промышленности. Возникает много вопросов, на которые необходимо ответить. Каково место данных роботов в системе уже представленных моделей? Какова роль человека во взаимодействии с такими роботами? Насколько такие социальные роботы будут востребованы в сфере про- мышленности? Какие элементы социальности необходимо разработать для них? Основные проблемы, которые наиболее актуальны для исследо- вателей и разработчиков касаются взаимодействия человека и робота. Очевидно, что оно должно быть безопасным и интуитивно понятным. Последнее связано с социальным поведением робота: невербальные эле- менты коммуникации – эмоциональность используется как основа интер- активности, а имитация – для обучения. Кроме этого, разработчики ста- вят такую задачу, как эффективность взаимодействия для достижения результата совместного производства продукта.

Скачать электронную версию публикации