Гуманоид — человекоподобный робот¶

Гуманоид — человекоподобный робот или андроид, конструкция которого воспроизводит основные анатомические пропорции и движения человека: прямохождение, манипуляции руками, мимические реакции. Термин происходит от латинского humanus («человеческий») и греческого oeides («подобный»). Гуманоиды относятся к классу социальных роботов и проектируются для взаимодействия с людьми в среде, созданной для человека.

¶История

Первые механические фигуры, имитировавшие человека, создавались ещё в античности: в III веке до н. э. инженер Ктесибий Александрийский изготавливал автоматоны, а в I веке н. э. Герон Александрийский описал механизмы для имитации движений. В эпоху Возрождения Леонардо да Винчи спроектировал рыцаря-автомата с внутренним приводом.

В 1927 году японский инженер Гэсиро Ёкои создал куклу-автомат «Гакутэнсоку», а в 1929 году — «Иситаро», одного из первых роботов, реагировавших на звук. В СССР в 1930-е годы на заводе «Электрик» под руководством Владимира Сорокина был разработан робот-телевизионный диктор «Иван Иванович», демонстрировавшийся на Всесоюзной сельскохозяйственной выставке.

В 1966 году в СССР был создан гуманоид «Иван Иванович» (робот-диктор), способный произносить заранее записанные фразы. В 1973 году японская компания Waseda University разработала гуманоида WABOT-1, оснащённого камерами, микрофонами и манипуляторами.

¶Устройство

Современный гуманоид, как правило, включает:

• Скелет — каркас из алюминия, титана или композитных материалов, воспроизводящий пропорции человеческого тела.
• Приводы — сервомоторы, пневматические или гидравлические актуаторы, обеспечивающие движение суставов.
• Сенсоры — камеры, лидары, гироскопы, акселерометры, микрофоны, датчики силы.
• Вычислительный блок — компьютер, управляющий балансом, походкой и манипуляциями.
• Оболочку — силиконовую или полимерную «кожу», имитирующую внешний вид человека.

Ключевая инженерная задача — устойчивое прямохождение. Решается она с помощью динамической балансировки: центр масс системы контролируется в реальном времени, а алгоритмы ходьбы адаптируются к неровностям поверхности.

¶Классификация

¶Гуманоиды в России

Российские разработки в области гуманоидных роботов включают:

• «Максим» — робот-дублёр, созданный в Институте проблем трансплантологии им. А. В. Шумакова для работы в условиях радиационного заражения. Имеет антропоморфную конструкцию и управляется оператором.
• «Арина» — социальный робот для образовательных учреждений, разработанный в России.
• «Федор» (Скарабей) — гуманоид, созданный фондом «Андроидная техника»; в 2019 году был отправлен в космос на борту корабля «Союз МС-14».
• Робототехнические комплексы НПЦ «Робототехника» — гуманоидные платформы для промышленного применения.

¶Применение

Гуманоиды применяются в областях, где среда рассчитана на человека:

• Медицина и уход — помощь пожилым, реабилитация, дезинфекция помещений.
• Промышленность — работа в опасных зонах (аварии на АЭС, химические производства).
• Космос — обслуживание станций, выходы в открытый космос.
• Образование — преподавание, развитие навыков программирования.
• Развлечения и сервис — гостиницы, выставки, музеи.

¶Проблемы и перспективы

Основные технические сложности — автономность, энергоэффективность и стоимость. Гуманоиды потребляют значительно больше энергии, чем колёсные роботы, а цена серийных экземпляров остаётся высокой. Прогресс в машинном обучении, батареях и материалах позволяет ожидать снижения стоимости и расширения функционала в 2020-х годах.

Источники:

• «Робототехника: учебник» / под ред. А. И. Глазова. — М.: Юрайт.
• История робототехники: от античных автоматонов до современных гуманоидов.
• Материалы журнала «Робототехника и техническая кибернетика».
• Справочник «Роботы и робототехнические комплексы» (НПЦ «Робототехника»).