Почему для работы в зоне пожара и/или ЧС нужен именно аватар антропоморфного робота-андроида?
Ранее в статье на портале (https://portal.edufire37.ru/news/469) описан Японский робот-спасатель. Ещё раньше, в другой статье, «Спасатели будущего. Как в МЧС используют роботов» (https://portal.edufire37.ru/articles/96) была дана информация о реализованных и применяемых в настоящее время на практике МЧС России роботах.
Вместе с тем, следует отметить, что ещё на международном салоне «Комплексная безопасность – 2014» общественности было сообщено о работах НПО «Андроидная техника» под руководством Фонда перспективных исследований и при участии ВНИИ ГОЧС МЧС России над проектом антропоморфного аватара-андроида, который сможет функционировать в опасных для человека условиях.
Первые испытания человекоподобного робота-спасателя в России были проведены в 2015–2016 годах на полигоне 179-го спасательного центра МЧС в Ногинске.
https://skillbox.ru/upload/setka_images/17425501112021_b629b7dc02fe6f5723da7d5f3dd63eb28fb5f3e4.jpg
Человекоподобный робот "Федор", созданный компанией "Андроидная техника" и Фондом перспективных исследований по техническому заданию МЧС, получил имя Skybot F-850, где F обозначает принадлежность к семейству роботов "Федор".
Робот отправился к МКС 22 августа 2019 года с космодрома Байконур на корабле «Союз МС-14», стыковка которого с МКС состоялась 27 августа. 07 сентября 2019 года, после завершения основной программы тестирования, модуль с FEDOR'ом был возвращён на Землю.
Вместе с тем, в новостях из Китая говориться, что первая в мире платформа с колёсно-шагающим шасси уже осенью 2025 года начнёт заменять людей в зонах ЧС (т.е. робот с искусственным интеллектом (AI). Такой новый гибридный робот компании Deep Robotics готов выйти в опасные зоны вместо людей (его предназначение - спасать, тушить, исследовать).
https://www.ixbt.com/img/x780/n1/news/2025/4/5/converted%20-%202025-05-02T183536.773_large.jpg
Платформа Lynx M20 компании Deep Robotics предназначена для инспекции ЛЭП, логистики, ликвидации ЧС, пожаротушения и научных исследований. Её защита по стандарту IP66 обеспечивает работу при температурах от –20 °C до 55 °C, а 96-лучевой лидар позволяет ориентироваться в полной темноте. Ключевая особенность Lynx M20 — гибкие режимы движения. В конфигурации «передний локоть, заднее колено» робот с изогнутыми задними «ногами» проходит в коридоры шириной 50 см, что идеально для тоннелей или трубопроводов. В режиме «полный локоть» он преодолевает лестницы и резкие перепады высот. Система с горячей заменой батареи поддерживает непрерывную работу, а расширяемые интерфейсы позволяют интегрировать дополнительное оборудование. Сфера применения робота расширяется за счёт 360-градусного обзора лидара, точного картографирования и обхода препятствий. Платформа также совместима с автоматической зарядкой, что критично для задач в удалённых локациях. По словам разработчиков, Lynx M20 не только заменяет людей в опасных условиях, но и ускоряет цифровизацию отраслей — от энергетики до спасательных операций.
Однако в соответствии с постулатами Николая Александровича Бернштейна (создатель теории по физиологии активности и основ биомеханики), сформулированными ещё в 1922 году, «…успех в процессе эволюции в формировании двигательного контроля и управления у человека будет связан с полным представлением о структуре и составе осваиваемого движения. Поэтому наиболее эффективно человек может развить двигательное умение и маневренность применительно именно к антропоморфному телу…».
Поэтому в Британии в 2024 уже создали универсального робота-андроида HMND 01 для бизнеса и дома (стартап Humanoid), но не аватара. Этот антропоморфный робот будет постепенно внедряться в повседневную жизнь, чтобы роботы дополняли человеческий труд, а не заменяли его.
https://naukatv.ru/upload/resize/bestfit/260/146/d2/d2557de15f2b37a4970631a267e9a3165a916f2f.jpg
Разработчик предполагает, что HMND 01 — это «устройство автоматизации труда следующего поколения», способное выполнять сложные задачи с высокой точностью. Робот имеет рост 175 см, весит 70 кг и способен передвигаться со скоростью 1,5 м/с (5,4 км/ч). Он может поднимать грузы до 15 кг, а его аккумулятор рассчитан на 4 ч работы. Одной из ключевых особенностей является высокая скорость выполнения задач — как у человека или даже быстрее. Кроме того, модель оснащена широким спектром взаимозаменяемых предметов одежды, которые защищают как его системы, так и окружающую среду. «HMND 01 достигает скорости выполнения сложных задач на уровне человека и выше и может перемещаться в ограниченном пространстве с исключительной точностью», — говорится в пресс-релизе Humanoid. Робот выполнен по модульному принципу: пользователи могут выбирать различные детали, адаптируя его под конкретные задачи. Это позволяет снизить стоимость и упростить массовое внедрение технологии. Компания позиционирует HMND 01 как решение для работы на складах, в розничной торговле и в домашних условиях. Humanoid стремится интегрировать гуманоидных роботов в повседневную жизнь, чтобы они дополняли человеческий труд, а не заменяли его.
Такие роботы предназначены, в первую очередь, для решения проблемы нехватки рабочей силы и старения населения, а также для освобождения людей для более творческой работы. Humanoid активно разрабатывает новые прототипы и уже ведет переговоры с крупными розничными сетями, по их прогнозам, роботы поступят в продажу уже 2025 году.
Наиболее быстрое реагирование на происходящее и возможность прямого интерактивного влияния на активность роботов даёт ощутимый выигрыш в предотвращении нестандартно развивающейся ситуации, например, пожара. Следовательно, робот-аватар должен быть максимально антропоморфным (URL: http://streltsovaleks.narod.ru/).
Такой робот-андроид для работы в зоне ЧС - это гуманоидный робот, который может и должен быть разработан для тушения пожаров, выполнения спасательных и других задач в чрезвычайных ситуациях. Подобные роботы могут быть удалённо управляемыми или автономными и должны обладать способностью перемещаться в сложных условиях. Они должны использоваться для разведки, поиска пострадавших, транспортировки грузов и оказания помощи в зонах бедствия.
Возможный облик робота-аватара, предназначенного для работы в агрессивных средах обитания
Для осмысленных и быстрых действий во враждебной для человека среде, необходимо максимально возможное соответствие между сенсорными системами и исполнительными органами робота и человека: принятие решений и действия в экстремальных условиях больше основаны на рефлексах, спонтанных, интуитивных действиях, а не на действиях, четко осмысленных и осознанно спланированных.
Режим копирующего человека управления, основанного на рефлексах и естественных манипуляциях своим телом, даёт кратный выигрыш в скорости и точности по сравнению с управлением при помощи кнопок или джойстиков. Антропоморфного робота-аватара, управляемого дистанционно в копирующем режиме, можно было создать уже в конце прошлого века: уровень развития науки и техники вполне позволял это сделать. Проблема в постановке такой задачи и организации её решения.
https://www.vesvks.ru/public/wysiwyg/images/Р®б%201.JPG
Ключевое отличие аватаров от обычных роботов телеприсутствия заключается в том, что аватар должен быть «синхронизирован» с человеком-оператором: передавать полный спектр сигналов – данных об окружающей обстановке – и повторять его движения, повинуясь управляющим командам, формируемым интерфейсом «робот-аватар – человек-оператор». При этом информационные сигналы могут передаваться через канал сотовой или спутниковой связи с соответствующей задержкой, возрастающей по мере роста расстояния между роботом и человеком.
Интерфейс между человеком-оператором и роботом-аватаром
В настоящее время рассматриваются два возможных направления реализации интерфейса между роботом-аватаром и человеком:
- на основе повторения роботом реальных физических движений человека (человек находится в специальном костюме телеприсутствия)
- на основе нейроинтерфейса (человек неподвижно лежит или сидит).
Костюм телеприсутствия – это устройство, обеспечивающее двустороннюю связь «человек – аватар» и «аватар – человек». Система воссоздания реальности должна быть максимально точной. Очевидно, что при этом реальные условия, в которых будет находиться робот, для человека, находящегося в режиме оператора аватара, будут являться виртуальными. Сложнейшая задача кроется в передаче информации о реальном взаимодействии со средой от робота к человеку и адекватном восприятии ее человеком.
Костюм телеприсутствия представляет собой экзоскелет или мягкую экзооболочку со встроенными сенсорами и VR-шлем или VR-очки.
https://www.vesvks.ru/public/wysiwyg/images/iss023e042396(2).jpg
Прототипом костюма телеприсутствия может являться костюм-экзоскелет («внешний» скелет), представляющий собой автоматическую конструкцию, предназначенную для восстановления утраченных или усиления имеющихся функций опорно-двигательного аппарата человека. Экзоскелет в режиме костюма телеприсутствия выполняет обратную (по отношению к упомянутой выше) функцию: передачи сигналов от опорно-двигательного аппарата человека-оператора роботу-аватару. При этом робот-аватар передает человеку информацию от своих сенсорных датчиков, по сути, усиливая сенсорные способности оператора. VR-шлем или VR-очки предназначены для приема человеком-оператором аудиовизуальной информации от робота-аватара.
В 2026 году, возможно, и в России будут разработаны и использоваться андроиды (человекоподобные роботы) для работы в зонах ЧС. Выше мы говорили, что Фонд перспективных исследований и НПО «Андроидная техника» уже разработали прототип на базе антропоморфного робота-спасателя FEDOR (Skybot F-850), который может быть применен в таких ситуациях.
Практически всеми исследователями предполагается, что уже к 2030 году аватары роботы-андроиды станут более продвинутыми и будут использоваться для работы в зоне ЧС. Они будут обладать улучшенными возможностями для работы в сложных и опасных условиях, таких как высокая температура, радиация, токсичные вещества и другие угрозы. Они смогут самостоятельно оценивать ситуацию, принимать решения и выполнять задачи в соответствии с заданными параметрами.
Выводы
1. Чтобы разобраться, как учитывать человеческий фактор при создании аватаров для пожарных, лучше всего использовать имитационное моделирование. Это позволяет очень точно воссоздать визуальную обстановку и изучить, как пожарные выполняют сложные задачи в реальных условиях.
2. Современные технологии позволяют создать виртуальную среду, которая почти неотличима от реальной. В этой среде можно воспроизводить физические процессы и условия работы, а также взаимодействовать с ней, что помогает лучше понять, как действовать в чрезвычайных ситуациях.
3. Виртуальное моделирование сейчас считается очень важным для улучшения восприятия ситуации руководителями тушения пожаров. Это помогает им принимать более обоснованные решения во время работы.
4. Уже есть много теоретических и методических разработок в области виртуальных сред для пожарных и спасателей. Они помогают учитывать человеческий фактор и отрабатывать новые методы работы в чрезвычайных ситуациях.
.jpg){kind=link}