Stworzenie robota poruszającego się jak człowiek, współpracującego z nim i służącego mu pomocą uważane jest za jedno z największych wyzwań technicznych XXI wieku. ASIMO, czyli humanoidalny robot najnowszej generacji stworzony przez inżynierów Hondy, należy niewątpliwie do czołówki projektów, których ostatecznym celem jest zdobycie tego „technicznego Everestu”.
Uznawany przez wielu czołowych naukowców za milowy krok w
dziedzinie konstrukcji robotów humanoidalnych, ASIMO został po raz pierwszy
przedstawiony naukowej społeczności Europy na sympozjum poświęconym rozwojowi
robotów humanoidalnych i sztucznej inteligencji, zorganizowanym przez
Politechnikę w Darmstadt 30 czerwca 2003 roku.
Od tego czasu ASIMO podróżuje po Europie, uczestnicząc w
wielu prestiżowych imprezach poświęconych nauce i robotyce. Służy także
inspiracji młodych ludzi zainteresowanych nauką i inżynierią, uczestniczących w
takich imprezach jak „Noc Badacza” organizowana przez Komisję Europejską czy
Zlot Młodych Inżynierów w Wielkiej
Brytanii.
Znaczący udział Europy w pracach nad rozwojem kolejnych
generacji ASIMO związany jest przede wszystkim z Europejskim Instytutem
Badawczym Hondy, który skupia się na poprawieniu możliwości robota w zakresie
inteligencji. Instytut mieści się w Offenbach w Niemczech i stale współpracuje
z 17 uczelniami i ośrodkami badawczymi z Europy. Współpraca dotyczy układów
inteligentnych oraz inteligencji poznawczej.
Prezentacja najnowszej wersji ASIMO w Barcelonie we
wrześniu 2007 roku jest dla robota Hondy krokiem milowym w Europie, świadczącym
przede wszystkim o stałym zaangażowaniu japońskiego koncernu w dziedzinie
współpracy z europejskimi ośrodkami badawczo – naukowymi w kwestii budowy
robotów humanoidalnych.
ASIMO – cel stworzenia humanoidalnego robota
Honda pracuje nad konstruowaniem robotów humanoidalnych
już od dwóch dekad, a o zaangażowaniu w te prace zadecydowali pracownicy
koncernu, którzy postanowili sprostać niezwykłemu wyzwaniu w dziedzinie
mobilności. Pierwszy dwunożny robot Hondy powstał w roku 1986. Niezwykły pod
względem nowatorstwa technicznego program realizowany w latach późniejszych,
inspirowany był tradycyjnym już zaangażowaniem Hondy w poszukiwanie
innowacyjnych rozwiązań i tworzenie produktów przynoszących ludziom wymierne
korzyści.
Wizją Hondy jest stworzenie robota humanoidalnego,
zdolnego do współdziałania z ludźmi i niesienia im pomocy, a tym samym
ułatwiania i uprzyjemniania im życia. Chociaż daleko jeszcze do przydzielenia
tym robotom określonych ról, to pomoc, jakiej mogłyby już teraz udzielać
ludziom niepełnosprawnym i starszym jest całkiem możliwa. Dzięki nim czuliby
się oni bardziej niezależni.
Chociaż potencjał rynkowy i praktyczne zastosowanie
produktu pozostają w przypadku ASIMO jeszcze nieokreślone, to Hondzie przyniósł
on już wymierne korzyści. Przede wszystkim stanowi unikalny dowód światowej
klasy możliwości Hondy w zakresie inżynierii i technologii, co z kolei ułatwia
koncernowi osiągnięcie celu, jakim jest nawiązywanie współpracy z najlepszymi
inżynierami i naukowcami. Rozwiązania techniczne, opracowane w trakcie badań
nad ASIMO, znajdą również zastosowanie w takich dziedzinach aktywności Hondy
jak np. systemy bezpieczeństwa jazdy. Zaliczyć można do nich sterowanie pozycją
siedzących w kabinie pojazdu czy rozpoznawanie obiektów na drodze. Ponadto
elementy konstrukcji pojazdów będą mogły być mniejsze i lżejsze. Honda liczy
również, że pozytywny odbiór ASIMO na świecie, szczególnie wśród młodych ludzi,
będzie inspiracją dla kolejnych generacji inżynierów.
ASIMO – najbardziej zaawansowany na świecie robot
humanoidalny
ASIMO (ang. Advanced Step in Innovative
Mobility, czyli Postęp w
Innowacyjnej Mobilności) uznawany jest często za najbardziej zaawansowanego
pod względem technicznym, dwunożnego robota humanoidalnego.
Opracowując mechanikę ruchu ASIMO jego konstruktorzy
wzorowali się na mechanizmach ruchowych organizmu ludzkiego. Dlatego proporcje
ASIMO i umiejscowienie jego mechanicznych stawów przypominają ludzkie i pod
wieloma względami robot ten posiada zakres ruchów porównywalny z człowiekiem.
Dzięki zastosowaniu najnowocześniejszych rozwiązań
technicznych w zakresie mechanizmów odpowiedzialnych za ruch, ASIMO może nie
tylko poruszać się do przodu i do tyłu, ale również skręcać, pokonywać zakręty
i chodzić po schodach. ASIMO jest najwierniejszą repliką człowieka, jeśli
chodzi o sposób i możliwości poruszania się.
Przede wszystkim jednak, najnowsze rozwiązania Hondy
pozwalają ASIMO poruszać się płynnie w czasie rzeczywistym. Robot potrafi
przewidywać rozwój sytuacji na swojej drodze i dostosować do niej odpowiednio
swoje ruchy. Wychodząc na przykład zza rogu/pokonując zakręty, potrafi tak jak
człowiek przenieść odpowiednio swój środek ciężkości pochylając się w stronę
zakrętu. Przewidując kolejny krok przenosi odpowiednio swój środek ciężkości.
Ta umiejętność przewidywania kolejnych ruchów w czasie rzeczywistym pozwala
ASIMO poruszać się elastycznie i płynnie, bez zatrzymywania się przed każdą
zmianą kierunku ruchu.
W grudniu roku 2005 Honda ogłosiła zamiar zastosowania
szeregu najnowocześniejszych rozwiązań technicznych w pracach nad ASIMO
najnowszej generacji – robota, który jest obecnie prezentowany w Europie. ASIMO
potrafi przenosić i odbierać przedmioty, manewrować wózkiem i automatycznie
współpracować z człowiekiem, np. chodząc z nim ręka w rękę. Poprawiła się
wydatnie mobilność nowego ASIMO, który potrafi biec z prędkością 6 km/h po
prostej i 5 km/h po okręgu. ASIMO uznawany jest za najszybszego humanoida na
świecie.
ASIMO – krok w kierunku robota inteligentnego
Konstruktorzy Hondy skupili się nie tylko na mechanice
nowego ASIMO. Ich wysiłki poszły również w kierunku poprawy zdolności
inteligentnego zachowania się robota.
Honda definiuje inteligencję jako „zdolność rozwinięcia
strategii rozwiązywania problemów w celu osiągnięcia konkretnych celów, poprzez
rozpoznanie i analizę, kojarzenie i łączenie faktów, planowanie i podejmowanie
decyzji”. Honda przyznaje, że ASIMO daleko jeszcze do zdobycia tych
umiejętności, ale istotny postęp został już dokonany.
ASIMO posiada już pewne cechy, które określić można
mianem inteligencji. Potrafi rozpoznawać ludzi, przedmioty i gesty, obliczać
odległość, kalkulować kierunek poruszania się pewnej liczby obiektów oraz
wybrać optymalną drogę do celu. Otrzymywane informacje wizualne są
rejestrowane, interpretowane i przekładane na konkretne działania. Dzięki temu
ASIMO jest w stanie uniknąć przeszkód znajdujących się na jego drodze,
zorientować się, że ktoś chce się z nim przywitać podając mu rękę i odwzajemnić
ten ruch
W pewnym stopniu ASIMO potrafi również mówić i słyszeć.
Umie rozpoznać głosy, odróżnić dźwięki od słów, zareagować odpowiednio na pewne
polecenia oraz wyartykułować proste zdania i pozdrowienia. ASIMO najnowszej
generacji rozumie około 50 zwrotów ( w tym zwrotów powitalnych) oraz 30
poleceń.
Daleko mu jednak jeszcze do zachowania inteligentnego.
Brak dostatecznej wiedzy o naszym mózgu uniemożliwia zastosowanie odpowiednich
rozwiązań w zakresie przetwarzania informacji w „mózgach” robotów
humanoidalnych. Biorąc pod uwagę postęp w tej dziedzinie badań, Honda
przewiduje, że minie co najmniej 10 – 15 lat zanim ASIMO pochwalić się będzie
mógł inteligencją dorównującą poziomem jego obecnej mobilności.
Aby osiągnąć ten cel, Honda powołała trzy instytuty
naukowo-badawcze – w Japonii, Niemczech i Stanach Zjednoczonych. Współpracują
one z szeregiem ośrodków prowadzących podobne badania. Tylko w Europie Instytut
Badawczy Hondy współpracuje z 17 uczelniami i niezależnymi ośrodkami naukowymi
w zakresie lepszego zrozumienia mechanizmów inteligencji.
Historia
rozwoju ASIMO i wcześniejszych robotów humanoidalnych Hondy
Tak jak w przypadku konstrukcji samochodowych,
motocyklowych czy produktów elektrycznych, inżynierowie Hondy nie wahali się
podjąć realizacji nowego wyzwania w zakresie mobilności – skonstruowania
dwunożnego robota humanoidalnego.
Badaniom naukowym i pracom konstrukcyjnym prowadzonym
przez inżynierów Hondy przyświecał jeden cel: stworzenie robota na tyle
mobilnego, by mógł pomagać ludziom i żyć z nimi w pełnej harmonii.
Rozpoczynając badania ustalono, czym powinien
charakteryzować się robot idealny do wykorzystania w społeczeństwie. Uznano, iż
w pierwszej kolejności powinien on umieć poruszać się pomiędzy przedmiotami
znajdującymi się w typowych pomieszczeniach oraz wchodzić i schodzić po
schodach. Z tego powodu powinien, tak jak człowiek, być dwunożny.
Kolejnym celem, który postawili sobie konstruktorzy było
zapewnienie mu możliwości poruszania się po powierzchniach pochyłych, a także
funkcjonowania w środowiskach o różnym charakterze.
Chociaż realizacja powyższych celów wydawała się wówczas
niezmiernie trudna, inżynierowie Hondy przystąpili do pracy i osiągnęli
założony cel. Opracowane i odpowiednio zastosowane rewolucyjne rozwiązania
techniczne pozwoliły stworzyć dwunożnego, chodzącego robota.
Pierwsze modele eksperymentalne powstały w 1986 roku.
Mogły one poruszać naprzemiennie nogami, ale przemieszczały się bardzo statycznie
tylko w jednym kierunku, w powolnym tempie około 5 sekund na krok. Kluczem do
zwiększenia ich prędkości i umożliwienia poruszania się po powierzchniach
nierównych (wyboje, płaszczyzny pochyłe itp.) było stworzenie mechanizmów
zapewniających „chód dynamiczny”. W grudniu 2004 roku, prawie 20 lat po
rozpoczęciu programu, inżynierowie Hondy dokonali w swoich pracach potężnego
przełomu – stworzyli robota biegającego. Początkowo, odrywając od podłoża obie
kończyny jednocześnie, robot Hondy biegł z prędkością ograniczoną do 3 km/godz.
po linii prostej. Kolejna wersja ASIMO, zaprezentowana w grudniu 2005 roku,
była już zdecydowanie szybsza. „Nowy ASIMO” mógł biec z prędkością 6 km/h po
linii prostej i 5 km/h slalomem i po okręgu.
Biegający robot nie był jednak głównym celem Hondy w
pracach nad stworzeniem robota humanoidalnego. Robot, który ma pomagać ludziom
powinien być zwinny, stabilny i musi szybko reagować. Ruchowe możliwości ASIMO
pokazują, że jest on bardzo bliski osiągnięcia mobilności pozwalającej mu działać
w dynamicznym i złożonym środowisku człowieka.
1986
Model eksperymentalny 0 (E0)
prymitywny).
1987 – 1991
Model eksperymentalny 1 (E1)
Wczesny prototyp późniejszych modeli, poruszał się z
niewielką prędkością 0,25 km/h, demonstrując pewne różnice w ruchu obu nóg.
Model eksperymentalny 2 (E2)
Po raz pierwszy ruch dynamiczny, prędkość chodu 1,2 km/h,
podobieństwo do chodu człowieka.
Model eksperymentalny 3 (E3)
Kończyny przypominające nogi człowieka (część udowa),
chód z normalną „ludzką” prędkością 3 km/h.
1991 – 1993
Model eksperymentalny 4 (E4)
Część kolanowa wydłużona do 40 cm, co umożliwiło robotowi
stawianie szybkich kroków z prędkością 4,7 km/godz.
Model eksperymentalny 5 (E5)
Pierwszy niezależny pod względem ruchowym model robota.
Posiadał dużą pokrywę na głowę.
Model eksperymentalny 6 (E6)
Niezależna kontrola równowagi w trakcie chodzenia po
schodach, powierzchniach pochyłych i pokonywania przeszkód leżących.
1993 – 1997
Prototyp – model 1 (P1)
Prototyp modelu przypominającego swoim wyglądem człowieka
– kończyny górne i tułów.
Prototyp – model 2 (P2)
Pierwszy na świecie niezależny humanoid zadziwił
publiczność naturalnością swoich ruchów.
Prototyp – model 3 (P3)
Ewolucja w zakresie rozmiarów i wagi.
2000 – ASIMO
Podstawowe modyfikacje
1. Zastosowanie mechanizmu umożliwiającego inteligentne,
płynne chodzenie w czasie rzeczywistym.
2. Przyjazny wygląd, mniejsza waga i wzrost.
3. Zwiększenie zasięgu działania ramion.
Pierwszy etap ewolucji ASIMO (grudzień 2002)
Duże możliwości komunikacji dzięki technologii
rozpoznawania:
1. Rozpoznanie poruszających się obiektów
2. Rozpoznanie postaw i gestów
3. Rozpoznanie otoczenia
4. Rozpoznanie dźwięku
5. Rozpoznanie twarzy
Połączenia sieciowe:
1. Zintegrowanie z sieciowym systemem użytkownika.
2. Połączenie z Internetem.
Drugi etap ewolucji ASIMO – „ASIMO następnej generacji”
(grudzień 2004)
1. Mechanizm kontroli pozycji tułowia („Posture Control”)
pozwala robotowi biec
w naturalny,
„ludzki” sposób.
2. Mechanizm zapewniający ciągły i niezależny ruch
(„Autonomous Continuous Movement”) umożliwia płynne dotarcie do celu.
3. Ulepszone czujniki siły i obrazu pozwalają robotowi
lepiej współpracować z ludźmi.
Trzeci etap ewolucji ASIMO – „Nowy ASIMO” (grudzień 2005)
1. Nowe zdolności automatycznego harmonijnego wykonywania
zadań razem z ludźmi, na przykład chodzenie ręka w rękę z człowiekiem.
2. Umiejętność przewożenia przedmiotów wózkiem lub na
stoliku na kółkach
3. Poprawiona zdolność biegania. ASIMO potrafi biec po
linii prostej z prędkością 6
km/h, a także
biegać po okręgu.
Podstawowe dane techniczne „Nowego ASIMO”:
|
Prędkość biegu Czas pozostawania w powietrzu (stopy oderwane od podłoża) Odległość pokonywana w powietrzu |
6km/h 0.08 sekundy 50mm |
|
Prędkość |
2.7km/h |
|
Prędkość |
5km/h |
|
Prędkość chodu podczas przenoszenia przedmiotów |
1.6km/h |
|
Wysokość |
130cm |
|
Ciężar |
54kg |
|
Liczba |
34 |
2007-10-01
