Аватары  --  Классификация роботов по-конструкции  --  Телеприсутствие. Роботы телеприсутствия  

Определение

Аватары - это роботы телеприсутствия, обладающие возможностью не только получать информацию посредством различных сенсоров, но и двигаться по желанию оператора, а также использовать манипуляторы и другие устройства, которыми может оснащаться аватар.

Ключевое отличие аватаров от обычных роботов телеприсутствия - оператор управляет движением аватара не с помощью пульта, аватар "синхронизирован" с оператором и повторяет его движения, повинуясь управляющим командам, которые формирует автоматика на стороне оператора, после чего они проходят через канал связи (сотовой, спутниковой и т.п.) и заставляют двигаться аватар соответствующим образом.

Оператора и аватар могут разделять значительные расстояния, однако следует понимать, что по мере роста расстояния растет и задержка между действиями оператора и действиями аватара. 

Аватары могут действовать в среде, опасной или неприемлемой для человека, например, где есть сравнительно высокая радиация, высокая или низкая температура, например, в космическом пространстве или под водой на больших глубинах, что обеспечивает возможности их коммерческого применения. 

В оснащение аватара могут входить обычные и специальные камеры, дальномеры, прожектора, руки-манипуляторы, ноги или другой движетель, оружие, инструменты и приспособления.

Обратная связь "аватар-человек" может быть не только визуальной, но и, например, с использованием других сигнальных систем человеческого тела. Например, аватар может быть оснащен системой тактильных сенсоров, передающих "ощущения" оператору. Для этого человек, например, может быть одет в специальный костюм с актуаторами, воздействующими на тело человека на основе информации, переданной по каналу связи аватара и робота. Передавать можно ощущения давления, шероховатости, тепла, тяжести и т.п. Следует позаботиться о том, чтобы обратная связь не могла причинить вред человеку за счет чрезмерно интенсивных воздействий на его тело и сигнальные системы. 

Опасности использования аватаров связаны, например, с перехватом управления аватаром посторонними. Также при потере связи с оператором, аватар не должен, например, падать или производить какие-либо разрушения в окружающей среде - он должен, например, автономно занять какое-то стабильное положение до момента восстановления связи. 

Пример аватаров в кино: Суррогаты (Surrogates), 2009. Телеуправляемые андроиды-"аватары" людей. 

Видео аватаров (Youtube)

История роботов-аватаров

Известен робот-аватар MASCOT (MAnipulatore Servo COntrollato Transistorizzato), разработки которого начались в 1958 году в Италии. Разработка длилась 8 лет. Слово аватар в отношении робота тогда не использовалось, его именовали "дистанционным серво-манипулятором". Суть от этого не менялась - оператор управлял подвижными манипуляторами стационарной конструкции (slave), напоминающей робота, а робот на подвижной платформе повторял движения оператора. Описание данного робота попало в Большую советскую энциклопедию. Предназначен робот-аватар был для использования на объектах с высоким уровнем радиации. Его, в частности, показывали на выставке современной электроники в Риме в 1962 году, на конференции Атом за мир в 1965 году. В дальнейшем на базе этого робота продолжались разработки, выпускались роботы семейства  Mascot Mk I, Mk II и Mk IV. 

Разработчики аватаров и примеры продуктов

Россия

Андроидная техника (НПО "Андроидная техника"), Москва

Аватар, Андроидная техника (НПО "Андроидная техника"), Москва

То же, что и FEDOR, Федор, Спасатель. 

Final Experimental Demonstration Object Research - Финальный экспериментальный демонстрационный объект исследований. Разработка антропомофного робота в рамках проекта "Спасатель". Иногда также называется Аватар, поскольку имеет режим телеуправления с помощью "костюма", захватывающего движения оператора и формирующего соответствующий поток управляющих команд для робота. Кроме того, робот имеет элементы автономности - может самостоятельно совершить толчок, прыжок, подниматься после падения.  Автономность ограничена рядом других "сценариев". Процедура самообучения демо-модели не предусмотрена.

2016.07 В июле 2016 года идут подготовительные работы и усовершенствование систем. В частности, отрабатывается управление автомобилем. 

SAR-401, Андроидная техника (НПО "Андроидная техника"), Москва

Телеуправляемый андроид для работы на борту КА или в космосе. Дистанционно управляется оператором с помощью костюма-повторителя.  Послужил основой для проекта FEDOR / Спасатель / Аватар

Центр подготовки космонавтов имени Ю.А.Гагарина, Россия

Андронавт, Центр подготовки космонавтов имени Ю.А.Гагарина, Россия

Телеуправляемый андроид для работы на орбитальных космических станциях.

Зарубеж

США

MIT, США

Hermes, MIT, США

2015.08 Разработка Массачусетского технологического института - экзоскелет с обратной связью для оператора и подключенный к нему робот-исполнитель. Оператор в экзоскелете совершает движения, робот их повторяет. Снятием "команд" с костюма, соответствующих движениям человека занимаются два встроенных в экзоскелет контроллера. Обратная связь обеспечивает передачу оператору тактильной информации о ситуации с роботом. Например, если робот споткнулся, экзоскелет оператора смоделирует толчок и оператор рефлекторно сдвинется так, чтобы восстановить равновесие робота. Планируется, что изображение с встроенной в робота камеры в реальном времени будет поступать на компьютерные очки оператора, что повысить ощущения телеприсутствия. В перспективе снимать управляющие роботом команды можно будет не с мышц, а с мозга оператора.  2015.08.08 Робот-аватар пробивает перегородку, повторяя движения оператора. 

Sarcos Robotics, США

Guardian XT, Sarcos Robotics, США

2021.09.01 Американская компания Sarcos Robotics обкатывает телеуправляемые платформы-аватары Guardian XT - человекоподобные “роботы” с руками и головой, повторяющие и, при необходимости, усиливающие движения оператора. Широкая коммерциализация систем намечена на конец 2022 года. Sarcos также выпускает классические экзоскелеты, снижающие нагрузку на организм владельца и расширяющие его физические возможности. / RoboTrends.ru 

2017.02.21 активный самоходный тяжелый экзоскелет для промышленного или коммерческого использования. Грузоподъемность до 180 кг. Две руки, управление от копирующего экзоскелета. У каждой руки 7 степенй свобод DOF. Могут использоваться различные полезные нагрузки. Может дотягиваться вперед на расстояние до 1,2 м. Может управляться человеком, стоящим на мобильной гусеничной платформе или удаленно по оптоволоконному кабелю или радиоканалу. Платформа может быть любой, в 2017 году это была платформа с приводом от дизельного двигателя, способная двигаться со скоростью 4 км/ч. 

OceanOne, Oussama Khatib и другие специалисты Стэнфордского Университета, США

В разработках также принимали участие Meka Robotics и King Abdullah University of Science and Technology (KAUST).

2016.04.29 Подводный телеуправляемый робот (ROV), способный взаимодействовать с различными объектами при помощи двух рук-манипуляторов. Робот-аквалангист по кабелю получает команды от оператора, находящегося на поверхности - аватар-система управляет манипуляторами робота, повторяя движения рук оператора. Руки робота обеспечивают возможность аккуратных прикосновений даже к хрупким предметам, поскольку встроенные датчики и система управления обеспечивают пилоту обратную тактильную связь - это позволяет пилоту ощущать, например, вес предмета.  2016.04.29 Аквалангист-аватар успешно прошел испытания. 

Япония

Honda, Япония

2022.11 Компания Honda Motors продолжает совершенствовать роботизированную руку, которая была разработана для робота Asimo. В рамках нового многолетнего проекта в Honda стремятся создать руку с аватарным управлением, которая будет достаточно ловкой и сильной, чтобы справляться с откручиванием крышек, открыванием банок и т.п. сложными операциями. Руки планируется использовать в составе гуманоидного полезного робота с аватарным управлением. Впрочем, если они получатся хорошими, их востребованность будет высокой.  / RoboTrends.ru

Azimo, Honda, Япония

2021.10.01 Японская Honda рассказала о новом концепте робота-аватара Asimo. Это робот-помощник с аватарным управлением, который позволяет специалисту производить те или иные действия удаленно, получая обратную связь через очки VR и хептические перчатки. Робот по-задумке будет способен повторять движения человека с высокой точностью. Идет речь даже о удаленной хирургии... последнем, что кажется реалистичным.
Основное, что необходимо, чтобы сделать реальным создание такого робота - это многофункциональная роботизированная рука-манипулятор, схожая с человеческой, способная на выполнение сложных задач с интуитивным управлением со стороны пользователя за счет ИИ.
Honda уже занималась разработками робота Asimo прежней версии, но до коммерциализации дело не дошло.
В Honda намерены провести тестирование новой версии робота до 31.03.2024 с планами коммерциализации в 30-е годы. 

Meltin, Япония 

MELTANT-α, Meltin, Япония

2018.03.19 Японская компания Meltin, специализирующаяся на разработке роботов-аватаров, показала возможности своего первого робота MELTANT-α. / edurobots.ru 

Telexistence, Япония

Model-H, Telexistence, Япония

2018.06.02 Японцы представили робота-аватара Model-H. 

Toyota, Япония  

T-HR3, Toyota, Япония 

Телеуправляемый сервисный робот-аватар гуманоидного типа с поддержкой обратной связи. Представлен в 2017 году. В конце 2019 года компания показала улучшенный вариант сервисного робота гуманоидного типа T-HR3. Теперь пальцы движутся быстрее и более плавно за счет того, что управляющее устройство стало легче и проще в использовании. 

2019.12.20 Компания Toyota показала улучшенный вариант робота-гуманоида T-HR3. Теперь пальцы движутся быстрее и более плавно за счет того, что управляющее устройство стало легче и проще в использовании.   / ixbt.com

Новости

2021.10.01 Японская Honda рассказала о новом концепте робота-аватара Asimo. Это робот-помощник с аватарным управлением, который позволяет специалисту производить те или иные действия удаленно, получая обратную связь через очки VR и хептические перчатки. Робот по-задумке будет способен повторять движения человека с высокой точностью. Идет речь даже о удаленной хирургии... последнем, что кажется реалистичным.
Основное, что необходимо, чтобы сделать реальным создание такого робота - это многофункциональная роботизированная рука-манипулятор, схожая с человеческой, способная на выполнение сложных задач с интуитивным управлением со стороны пользователя за счет ИИ.
Honda уже занималась разработками робота Asimo прежней версии, но до коммерциализации дело не дошло.
В Honda намерены провести тестирование новой версии робота до 31.03.2024 с планами коммерциализации в 30-е годы. 

2021.09.01 Американская компания Sarcos Robotics обкатывает телеуправляемые платформы-аватары Guardian XT - человекоподобные “роботы” с руками и головой, повторяющие и, при необходимости, усиливающие движения оператора. Широкая коммерциализация систем намечена на конец 2022 года. Sarcos также выпускает классические экзоскелеты, снижающие нагрузку на организм владельца и расширяющие его физические возможности. / RoboTrends.ru 

2018.06.02 Японцы представили робота-аватара Model-H. 

2018.03.16 В XPrize решили ускорить разработки роботов-аватаров. Для этого компания объявила о старте конкурентной гонки продолжительностью в 4 года. Как ожидается, предложение приза в $10 млн привлечет к участию в соревнованиях команд из самых разных стран. В предстоящих соревнованиях команда победитель должна будет показать, как гуманоидный робот-аватар под управлением ранее не имевшего с ним дела оператора, который находится на расстоянии не менее 100 км от робота, сможет выполнить целый ряд простых и сложных заданий. 

2016.07 "Аватар". Так называется проект создания робота-андроида, действующего по-принципу аватара. По словам Виталия Давыдова, замдиректора отдела перспективных исследований в июле 2016 года идут подготовительные работы и усовершенствование систем. В частности, отрабатывается управление автомобилем. Технология ориентирована на ВПК. Не позднее 3q2016 пройдут "опытные исследования" Аватара. Непонятно, чем это "исследование" отличается от проекта "Спасатель", ФПИ. 

2016.04.29 Аквалангист-аватар успешно прошел испытания. Подводный телеуправляемый робот (ROV), способный взаимодействовать с различными объектами при помощи двух рук-манипуляторов. Робот-аквалангист по кабелю получает команды от оператора, находящегося на поверхности - аватар-система управляет манипуляторами робота, повторяя движения рук оператора. Руки робота обеспечивают возможность аккуратных прикосновений даже к хрупким предметам, поскольку встроенные датчики и система управления обеспечивают пилоту обратную тактильную связь - это позволяет пилоту ощущать, например, вес предмета.

2016.02.21 Сообщается о создании двух макетов "боевых роботов Спасатель" в Фонде перспективных исследований в России. Один из них - это только верхняя часть тела робота, предназначенная для отработки движений манипуляторов - рук. Второй является платформой, которую попытаются научить ходить, держа равновесие и не падая. ПО поддерживает работу группы таких роботов, позволяя им выбирать "старшего", подменять вышедших из строя, занимать выгодные позиции, вести поиск целей, запрашивать у оператора разрешение на поражение цели и поражать цели в автоматическом режиме. Роботы телеуправляются оператором, одетым в специальный костюм с которого снимаются движения, но также имеют элементы автономности - могут самостоятельно совершить толчок, прыжок, подниматься после падения. Фотографии в источниках отсутствуют. 

2015.08.08 Робот-аватар пробивает перегородку, повторяя движения оператора. 

+ +