Человекоподобные роботы: Человекоподобные роботы: фото и технологии |

Содержание

Человекоподобные роботы: фото и технологии

За последние десятилетия промышленные кибернетические устройства практически вытеснили человека с опасных, монотонных и тяжелых производств. В ближайшее время прогнозируется экспансия сервисных андроидов. Человекоподобные роботы избавят обывателя от рутинных домашних дел, займутся уходом за пожилыми людьми, обучением детей с особенностями развития.

Первые прототипы

В 1639 году началась более чем двухсотлетняя изоляция Японии от остального мира. Вести торговлю в порту Нагасаки разрешено было немногочисленным купцам из Голландии и Китая, что позволило уникальной японской культуре развиваться собственным путем без какого-либо внешнего влияния. Именно на этот период пришелся рассвет кукол «каракури».

По сути, это первые человекоподобные роботы с часовым механизмом, хотя некоторые экзотические модели приводились в движение паром, водой или пересыпающимся песком. Куклы развлекали народ во время массовых гуляний, пользовались огромной популярностью в состоятельных домах.

Интересоваться внутренним устройством «каракури» считалось неприличным, а внешности уделялось внимания не меньше, чем приводному механизму.

Технология и психология

Японские человекоподобные роботы задают общий вектор развития разработчикам кибернетических устройств всего мира. Основная трудность при создании антропоморфных систем — необходимость проведения мультидисциплинарных исследований. В согласованном и слаженном режиме должны действовать не только инженеры и программисты, математики и физики, но и психологи, социологи, историки.

Человек немыслим без чувств. Так и для комплексной модели, кроме «железа» и программного обеспечения, очень важна третья составляющая антропоморфной системы — эмоции. Исследованиями в этой области занимаются специальные науки, тесно связанные с гуманитарными — социальная робототехника и робопсихология.

Человекоподобные роботы, кроме умения имитировать простейшие механические движения, должны обладать искусственным интеллектом, функциями самообучения и адаптации.

Что может андроид?

Человекоподобные роботы осваивают новые специальности и навыки, интерактивно взаимодействуют с человеком. Наиболее впечатляющими выглядят успехи в освоении следующих профессий:

Секретарь. Андроид встречает посетителей, рассказывает об услугах или товарах компании.
Официант. Робот принимает заказ (устно или посредством сенсорного экрана), передает информацию на кухню, доставляет блюда и рассчитывает клиента (и не требует чаевых!). Робокафе пользуются в Южной Корее огромной популярностью.
Гид. Экскурсовод. Подробно расскажет о выставке, представленных экспонатах.
Учитель. Воспитатель. Очень полезен для детей, обучающихся дистанционно, по индивидуальной программе.
Космонавт. По крайней мере, существует два действующих экземпляра: «японец» KIROBO и «американец» ROBONAUT 2. И если первый предназначен только для общения с членами экипажа (фотографирования, передачи сообщений), то второй способен автономно выполнять сложные технические задачи в открытом космосе.

Антропоморфный воин

Любимое детище фантастов становится реальностью. Воинские специальности роботы давно и успешно осваивают в США. Правда, речь пока идет об автоматизированных боевых системах, прекрасно зарекомендовавших себя во время операций в Ираке и Афганистане. Такие аппараты с успехом справляются с разведывательными и инженерными задачами.

Боевые человекоподобные роботы из-за чрезвычайно высокой стоимости существуют в единичных экземплярах в качестве выставочных образцов. Например, пилотируемый андроид METHOD1, продемонстрированный корейскими разработчиками. Шагоход умеет двигать руками и передвигаться, имитируя движения оператора. Огромный человекоподобный робот имеет высоту 4 метра и вес 1,5 тонны.

Более скромные размеры имеет российский андроид, зато он обладает гораздо большим функционалом: стрельба из пистолета, управление квадроциклом, оказание медицинской помощи. Робот представляет собой адаптированную для военных задач версию более ранней модели SAR-401 (НПО » Андроидные технологии»), созданную для нужд корпорации «Роскосмос».

Японские традиции

Ишигуру Хироши — профессор университета японского города Осаки и Института передовых технологий в Киото — получил всемирную известность в 2006 году, представив на суд общественности свою точную кибернетическую копию — джеминоида HI-1 (Geminoid HI-1). Огромное количество датчиков и серводвигателей позволяет антропоморфу имитировать не только жесты, но и мимику лица прототипа. Последующие модели (HI-2; F; HI-4; Q1) отличались еще большей реалистичностью. По сути, самые человекоподобные роботы — это марионетки, управляемые оператором по беспроводному интерфейсу.

По словам профессора, внешнего сходства добиться гораздо легче, чем научить андроида думать как человек и самостоятельно принимать решения. Созданные Ишигуру Хироши роботы-футболисты лишь схематично напоминают человека, но находят мяч и, оценив положение ворот, посылают его точно в цель. «Железная» команда Ишигуру — пятикратные чемпионы мира по робофутболу.

Обаятельный гуманоид из Поднебесной

Это прекрасное создание зовут Цзя Цзя. Распущенные черные волосы струятся по традиционному китайскому платью. Она с улыбкой поддержит простой диалог, умеет ориентироваться в пространстве и даже кокетничает с мужчинами. Имеет своих фанатов по всему миру, которые окрестили ее «роботом-богиней».

Цзя Цзя — первый китайский андроид, созданный инженерами Университета науки и технологий (Хэфэй, КНР). На разработку модели и специального операционного обеспечения потребовалось около трех лет, и она еще далека от совершенства. Руководитель проекта Чен Сяопин уверен, что у последователей «богини» большое будущее. Роботов с развитым искусственным интеллектом с нетерпением ждут в лечебных учреждениях, домах престарелых, ресторанах для выполнения несложных работ.

Европейские человекоподобные роботы

В Старом Свете гуманоидные системы создаются и совершенствуются в рамках проекта ROBOSKIN. Наиболее известные модели КАСПАР и iCub, имеют небольшие размеры. Первый разработан при Университете г. Хертфордшир (Великобритания) и предназначен для общения и обучения детей в игровой форме. Реакция КАСПАРа на прикосновения, благодаря искусственной коже с чувствительными сенсорами, может быть различной и зависит от силы тактильного контакта. При легкой щекотке робот выражает удовлетворение, при сильном толчке жалуется на болевые ощущения.

Тело робота iCub (Итальянский технологический институт, Генуя) имеет 53 степени свободы, также андроид наделен машинным осязанием. Внешне напоминает ребенка 4 — 5 лет. Может ползать, манипулировать предметами, ориентироваться на местности.

Государственный заказ США

Гуманоид PETMAN (автор проекта Р. Плейтер, Boston Dinamics) не выражает вообще никаких эмоций по той простой причине, что у него отсутствует голова. Он создан по заказу правительства для тестирования и испытания качества защитных костюмов. Робот имеет параметры среднестатистического мужчины: при росте 1,75 м его вес составляет 80 кг. PETMAN реагирует на физические нагрузки. Ходьба и бег приводят к учащению дыхания, росту температуры тела и даже выделению пота.

Робот способен выполнять простые упражнения: отжиматься от пола, приседать, ползать и т. д. В качестве движителя пока используется гидропривод и система кабелей-тросов. Разработчики обещают, что в ближайшее время создадут человекоподобный робот с автономным энергообеспечением.

В 2014 году были представлены две новые модели ATLAS и CHEETAH, обладающие большей функциональностью и подвижностью, но по-прежнему привязанные к внешнему источнику питания.

Революция грядет

Профессор Маше Варди (вычислительная инженерия, Университет Райса, Хьюстон, США) утверждает, что для автоматизации нет пределов и машины со временем станут намного умнее и совершеннее человека. С каждым годом все большей популярностью, если не сказать любовью, пользуются во всем мире человекоподобные роботы. Фото и видеоролики в Сети набирают миллионы просмотров, а между тем грядущая экспансия роботов может существенно увеличить долю безработных. В группе риска профессии и должности, которые могут быть преобразованы в двоичный код: операторы связи и пропускных пунктов, кассиры и пр.

И топ-5 лучших гуманоидных роботов тому подтверждение:

GEMINOID-F — Девушка-робот (Япония). Человекоподобный экземпляр профессора Ишигуро. Способен разговаривать, улыбаться, выражать мимически целую палитру эмоций и даже петь. Сыграл несколько ролей в театре.
ASIMO — андроид (Honda, Япония). В арсенале — бег, преодоление лестничных пролетов, игра в футбол. Имеет сложную систему машинного зрения и распределенную сенсорную сеть. Способен открыть бутылку и разлить содержимое по стаканам.
Ro-Boy — гуманоид (Федеральный институт технологий, Цюрих, Швейцария), все детали которого созданы способом 3D-печати.
FACE (Италия) — самый эмоциональный из европейских роботов. 32 привода делают мышцы тела и лица очень подвижными.
АЛИСА («Нейроботикс», Россия) — самый реалистичный андроид России. 8 приводных механизмов, управляется с геймпада.

Человекоподобные роботы) timeline | Timetoast timelines

Cо времен античности люди стали задумываться о создании механических людей, способных выполнять тяжелую и рутинную работу. В мифах есть упоминания о создании Гефестом механических рабов, выполняющих работу за человека.Но различные механизмы создавались и из научного интереса, Известен, например, механический голубь греческого математика Архита из Тарентума, построенный им около 400 года н.э. Возможно, движущийся при помощи пара, голубь был способен летать.
Леонардо да Винчи, будучи гением инженерной мысли, в своих зарисовках предложил схемы самых разных механизмов, одним из которых является фигура закованного в латы рыцаря, которая могла двигать руками и шеей, садиться и даже открывать рот. Собранный образец демонстрировался изобретателем при дворе Людовика Сфорца, герцога Миланского
В Японии создали кукол «каракури»- это первые человекоподобные роботы с часовым механизмом, хотя некоторые экзотические модели приводились в движение паром, водой или пересыпающимся песком. Куклы развлекали народ во время массовых гуляний, пользовались огромной популярностью в состоятельных домах. Интересоваться внутренним устройством «каракури» считалось неприличным, а внешности уделялось внимания не меньше, чем приводному механизму.
Первого действующего человекоподобного робота создал французский изобретатель Жак де Вокансон. Андроид представлял из себя человека в натуральную величину способного на флейте. Флейтист Вокансона имел в репертуаре 12 произведений
Известное изобретение Жака де Вокансона — пищеварительные утки. Эти роботы состояли примерно из 400 деталей, и умели хлопать крыльями, пить воду. Также утки клевали зерна и через секунду — испражнялись. Но, на самом деле, утка не переваривала пищу: съеденные зерна, помещались в специальный контейнер, а «продукт на выходе» был заготовлен в другом.
Другим известным мастером был швейцарец Пьер Жаке Дро, который создал серию человекообразных роботов .
«Писарь» – автоматическая фигура мальчика, содержащая около 4 000 деталей, была способна написать любой текст из 40 знаков, самостоятельно макая перо в чернильницу;
«Художник» – похожий автомат, только вместо текста наносивший на бумагу различные рисунки.
«Девушка-музыкант» – автомат в виде органистки, который умел наигрывать на небольшом органе 5 различных мелодий.
Был созданный американским инженером Бэббитом манипулятор, с помощью которого выхватывались заготовки из раскаленной печи.
В США инженер Дж. Уэнсли создал Мистера Телевокса – своеобразный автоответчик, которому было придано схематическое сходство с человеком. Мистер Телевокс управлялся с помощью свистков и работал благодаря громкоговорителю и микрофону, расположенному рядом с телефоном.
Еще одним претендентом на роль родоначальника роботов был Эрик, разработанный британским военным Уильямом Ричардсом. Механизм мог не только двигать конечностями, но и «осмысленно» отвечать на ряд вопросов, при этом даже умудряясь отпускать шутки.
Первенство Роя Уэсли оспаривает Макото Нисимура – японский ученый-биолог, создатель первого действующего робота в Японии . Этот управляемый по проводам антропоморфный механизм был способен по командам выполнять различные манипуляции руками, в частности писать.
Робот Альфа созданный Гарри Меем. Способен реагировать на голосовые команды. «Встать» и «Подними руку». Также Альфа мог изображать чтение газеты и стрелять из револьвера. Но не умел целиться.
Покупатели в универмаге Лондона слушают робота гадалку
В штате Огайо построили большого робота Электро, который с помощью электропривода мог выполнять 26 разных движений, в том числе делать шаги (очень медленные) и разговаривать. Его словарный запас состоял из 700 слов и помещался на нескольких проигрывателях с пластинками. Создатель Джозеф Бернетт мог управлять Электро при помощи голосовых команд, которые робот получал благодаря подключенному к нему телефону.
Робот Дениса Уэстона «Тинкер» моет машину для него. Робот содержит 120 электро двигателей и управляется дистанционно.
Робот Джефри Харпера по имени Артур. Предназначался для выгула собак.
Первый робот Asimo . Сначала производители поставили себе цель сделать шагающего на двух ногах робота, затем – повторяющего как можно больше человеческих движений. Спустя годы исследований и устройств E и P серий появился робот Asimo от Honda. Изначально он должен был помогать пожилым людям и людям с ограниченными возможностями. Сейчас компания также предлагает его как робота-секретаря: он способен встретить гостей, проводить их в нужный офис, комнату, принести и подать напитки
Созданные британской компанией Engineered Arts, эти человекоподобные роботы – уже третье поколение устройств. Он умеет петь и танцевать.RoboThespian RT3 — самая популярная модель, оснащенная панелью управления с сенсорным дисплеем и программным обеспечением с удобным интерфейсом, что делает контроль и взаимодействие с роботом интуитивно понятным.
ICub – обучаемый андроид, разработали Nao, дружелюбного гуманоида, который способен помогать в работе сотрудникам банков, университетов и лабораторий, и даже в домашних делах.
В Национальном институте наук и технологий Японии создали андроида, фигура, движения и поведение которого максимально приближены к человеческим.Гуманоид умеет распознавать речь и поддерживать разговор. Правда, походка пока «хромает»: из-за отсутствия чувства равновесия робоманекенщик двигается слишком резко и отрывисто, мимика тоже временами подвисает и AIST замирает на несколько секунд, открыв рот. Несмотря на это, антропоморфа можно успешно использовать на демонстрациях.
BINA48 – клон разума, интеллектуальный робот-гуманоид, является копией Бины Ротблатт. Взгляды и чувства женщины – настоящая Бина обучала умную машину говорить и двигаться в ее стиле, а также имитировать мимику. Андроид умеет поддерживать беседу, в том числе на сложные философские темы, и даже шутить. На загрузку своей личности у Бины ушло более 100 часов. При этом BINA48 способен обучаться – его словарный запас и знания обновляются с каждой новой беседой.
Робонавт-2 стал первым человекоподобным роботом, запущенным на орбиту. Он отправился на МКС 24 февраля и до сих пор там работает.
Позже в одном из торговых центров Токио на стойке информации появилась Айко Чихира – гуманоид в облике молодой женщины, которая разговаривает на японском и немножко на английском, а также знает язык жестов. Айко помогает покупателям ориентироваться в большом здании и отвечает на их вопросы.
Девид Хенсон спроектировал андроида с функцией голосового общения с человеком. У Джулса располагающая улыбка, он дружелюбен, артистичен и по-английски безупречно вежлив.
Антропоморфный робот удивительно складно говорит, задействуя при общении компьютерное зрение, чтобы отслеживать и распознавать лица для полной имитации человеческой коммуникации. Джулс фантастически человечно изображает стеснение, заминки, непроизвольные повторы слов, что этот небольшой минус простителен.
Надин – социальный компаньон, предназначенный для взаимодействия и общения с людьми. Таких роботов можно использовать в качестве нянь и сиделок для пожилых людей, страдающих деменцией. Особенно хорошо гуманоиды поладят с аутичными детьми, которым тяжело воспринимать живые человеческие эмоции. Ее настроение может меняться в зависимости от поведения собеседника. При взаимодействии с «особенными» детьми андроид сохраняет нейтральность, добиваясь их внимания и симпатии.
Японцы из лабораторий в Токио и Осаке создали антропоморфного робота Alter. Движения Alter лишены рваной механичной шарнирности, они невероятно плавные, завораживающие и неотличимы от человеческих.
В теле робота 42 пневматических привода, его хаотичными на первый взгляд движениями управляют алгоритмы нейронной сети, основываясь на показаниях датчиков, которые заменяют роботу человеческие чувства и реагируют на шум, влажность, приближение людей, изменение окружающей температуры и т.д.
оботесса удивительно похожа на человека, при этом сообразительна и остроумна. Ее мозг представляет собой внушительную онлайн-базу данных, позволяет обрабатывать эмоции и распознавать речь, и этот навык все время совершенствуется.
Джиа-Джиа – чудный собеседник, она быстро формирует ответ (менее чем за секунду). У робота много фанатов, есть даже неофициальное прозвище «робот-богиня» – настолько величественно и располагающе она выглядит.
Гораздо более молодой робот — это российский FEDOR. В этом году его продолжили улучшать и даже научили стрелять с двух рук, из-за чего во всём мире его окрестили «русским терминатором». Издание The Sun написало статью про «ужасающего русского робота, который умеет стрелять из пистолетов», а вице-премьер Дмитрий Рогозин рассказал, что это показатель уровня мелкой моторики у машины.

Развитие «Информационного общества» в мире

История развития телевещания

Ведьмак

Я жевачка Бабл Блю

Модный дом Prada

Эволюция детских игрушек

История развития зарубежного телевидения

Эволюция робототехники

История компьютерных игр

История зарубежного телевидения

Изобретения

История телевидения

История зарубежного телевидения

Телевидение

История развития ОС MS-DOS

История зарубежного телевидения_Артёмова

MS-DOS

Эволюция робототехники

Развитие топливных элементов

История развития автомобильного транспорта

Компания Nintendo

История Sony

История компьютерных игр

История Kodak

История телевидения

Книгопечатание в Европе

Развитие железнодорожного транспорта

Развитие компьютерной графики

История создания компьютерных игр

История игровых приставок

Goldman Sachs считает, что

роботов-гуманоидов, подобных Tesla Bot, могут стать бизнесом на 150 миллиардов долларов.

Отчет Сакса.

Идея о том, что роботы берут на себя черную работу и сокращают затраты на рабочую силу, существует уже давно, но она приобрела другое значение.

Роботы уже взяли на себя многие задачи и рабочие места, но мы говорим о специально созданных и запрограммированных роботах для конкретных задач, а не о человекоподобных роботах общего назначения, которых нам продавала научная фантастика.

Но время от времени человекоподобные роботы возрождаются, и некоторые компании объединяются вокруг проектов, таких как Honda Asimo.

Теперь Tesla возглавила еще одно возрождение роботов-гуманоидов со своим проектом Tesla Bot, и это возрождение ощущается по-другому, потому что Tesla, похоже, стремится не только создать нового робота, но и поставить за него свою производственную мощность, что делает его Tesla Bot действительно широко распространенным явлением. доступный продукт.

Goldman Sachs следит за возрождением этого робота-гуманоида во главе с Tesla, и сегодня фирма выпустила новый отчет о раннем инвестиционном примере для рынка.

В отчете фирма оценивает, что к 2035 году рынок роботов-гуманоидов может составить 154 миллиарда долларов, или примерно столько же, сколько рынок электромобилей, что было предсказано генеральным директором Tesla Илоном Маском.

Goldman Sachs написал в отчете:

Запуск прототипа робота-гуманоида Теслы «Оптимус» снова вызвал споры о финансовых возможностях такой инновации. Инвестиции в роботов-гуманоидов значительны: по нашим оценкам, через 10–15 лет рынок размером не менее 6 млрд долларов США может заполнить дефицит нехватки рабочей силы в обрабатывающей промышленности США на 4 доллара к 2030 г. и 2% мирового спроса на уход за пожилыми людьми к 2030 г. 2035Э.

Фирма также описала свой «сценарий голубого неба»:

Если препятствия, связанные с дизайном продукта, вариантом использования, технологией, доступностью и широким общественным признанием, будут полностью преодолены, мы предвидим рынок объемом до 152 млрд долларов США к 2035 г. по сценарию голубого неба (близкому к мировому рынку электромобилей и одна треть мирового рынка смартфонов по состоянию на 2021 год), что предполагает, что проблемы нехватки рабочей силы, такие как производство и уход за пожилыми людьми, могут быть решены в значительной степени.

Интересно, что, хотя Goldman Sachs признает, что Тесла стоит за возрождением человекоподобных роботов, фирма вместо этого рекомендует инвестировать в поставщиков компонентов движения, чтобы воспользоваться преимуществами этого нового рынка.

Я не возражаю против этого анализа, но я мог бы быть еще более оптимистичным.

Я согласен с общим мнением о том, что прототипы, представленные Tesla в сентябре, не впечатляют, но отчасти это связано с подходом компании к созданию робота для массового производства.

Я думаю, что такой подход приведет к быстрому улучшению сектора человекоподобных роботов.

Я вижу, что Tesla Bot достигнет ценного уровня удобства использования в течение следующих 4-5 лет, а в течение 10 лет он, безусловно, может достичь уровня, на котором он может стать универсальным роботом, способным выполнять широкий спектр задач по команде. .

Это действительно возможно, я думаю, и поэтому это может привести к сценарию голубого неба Goldman Sachs за несколько лет до 2035 года.

FTC: Мы используем автоматические партнерские ссылки, приносящие доход. Еще.

Подпишитесь на Electrek на YouTube, чтобы получать эксклюзивные видео и подписывайтесь на подкасты.

Будьте в курсе последних новостей, подписавшись на Electrek в Новостях Google.

Вы читаете Electrek — экспертов, которые день за днем сообщают новости о Tesla, электромобилях и экологически чистой энергии. Обязательно заходите на нашу домашнюю страницу, чтобы быть в курсе всех последних новостей, и подписывайтесь на Electrek в Twitter, Facebook и LinkedIn, чтобы оставаться в курсе событий. Не знаете, с чего начать? Посетите наш канал YouTube, чтобы быть в курсе последних обзоров.

Надя из IHMC — универсальный гуманоидный товарищ по команде

Как понял Верн, Гражданская война в США (во время которой
было выполнено 60 000 ампутаций) положило начало современной эре протезирования в Соединенных Штатах благодаря федеральному финансированию и волне патентов на дизайн, поданных протезистами-предпринимателями. Две мировые войны укрепили коммерческую индустрию протезирования как в Соединенных Штатах, так и в Западной Европе, а продолжающаяся война с терроризмом помогла ей превратиться в индустрию с оборотом в 6 миллиардов долларов США по всему миру. Однако эти недавние инвестиции не являются результатом непропорционально большого количества ампутаций в ходе военных конфликтов: около 1500 американских солдат и 300 британских солдат лишились конечностей в Ираке и Афганистане. Потеря конечностей среди населения в целом затмевает эти цифры. Только в Соединенных Штатах более 2 миллионов человек живут с потерей конечностей, при этом 185 000 человек ежегодно подвергаются ампутации. Гораздо меньшее число детей — от 1500 до 4500 детей в год — рождаются с разницей или отсутствием конечностей, включая меня.

Сегодня люди, разрабатывающие протезы, как правило, инженеры с добрыми намерениями, а не сами инвалиды. Мясистые обрубки мира служат хранилищем мечтаний этих дизайнеров о высокотехнологичном, сверхчеловеческом будущем. Я знаю это, потому что на протяжении всей своей жизни я был оснащен одними из самых
самые передовые протезы на рынке. После того как я родился без левого предплечья, я был одним из первых младенцев в Соединенных Штатах, которым снабдили миоэлектрическим протезом руки — электронным устройством, управляемым мышцами носителя, напрягающимися от датчиков внутри гнезда протеза. С тех пор я носил множество протезов рук, каждый из которых стремился к идеальному воспроизведению человеческой руки — иногда за счет эстетики, иногда за счет функциональности, но всегда предназначенный для имитации и замены того, что отсутствовало.

За время моей жизни миоэлектрические руки превратились из когтеобразных конструкций в мультизахватные, программируемые, анатомически точные копии человеческой руки, большинство из которых стоит десятки тысяч долларов. Репортеры не могут налюбоваться этими изощренными, многоцелевыми «бионическими» руками с реалистичной силиконовой кожей и органическими движениями, негласно обещая, что инвалидность скоро исчезнет, а любая потерянная конечность или орган будет заменена равноценной копией. Инновации в области протезов рук рассматриваются как соревнование с высокими ставками, чтобы увидеть, что технологически возможно. Тайлер Хейс, генеральный директор стартапа по производству протезов
Atom Limbs изложила это в видео WeFunder, которое помогло собрать 7,2 миллиона долларов от инвесторов: «Каждый лунный полет в истории начинался с изрядной доли безумия, от электричества до космических путешествий, и Atom Limbs ничем не отличается».

Мы вовлечены в гонку бионических рук. Но делаем ли мы реальный прогресс? Пришло время спросить, для кого на самом деле нужны протезы и чего они, как мы надеемся, на самом деле сделают. Каждая новая бионическая рука с несколькими захватами имеет тенденцию быть более сложной, но и более дорогой, чем предыдущая, и с меньшей вероятностью покрывается (даже частично) страховкой. И, как показывают недавние исследования, гораздо более простые и гораздо менее дорогие протезы могут одинаково хорошо выполнять многие задачи, а причудливые бионические руки, несмотря на все их электронные возможности, редко используются для хватания.

Активные руки, такие как этот, изготовленный протезной фирмой Arm Dynamics, дешевле и долговечнее, чем бионические протезы. Насадка от компании Texas Assistive Devices, производящей протезы, рассчитана на очень большой вес, что позволяет автору выполнять упражнения, которые были бы рискованными или невозможными с ее гораздо более дорогой бибионической рукой. Габриэла Хасбун; Макияж: Мария Нгуен для косметики MAC; Волосы: Джоан Лаки для Living Proof

Function or Form

В последние десятилетия подавляющее внимание исследований и разработок новых искусственных рук было сосредоточено на совершенствовании различных типов захватов. Многие из самых дорогих рук на рынке отличаются количеством и разнообразием выбираемых цепких захватов. Мой собственный медиа-любимец руки, bebionic от Ottobock, который я получил в 2018 году, имеет силовую рукоятку в форме кулака, щипковые рукоятки и один очень специфический режим с большим пальцем поверх указательного для вежливой передачи кредитной карты. Моя миоэлектрическая рука 21-го века казалась замечательной, пока я не попытался использовать ее для некоторых рутинных задач, где она оказалась
громоздче и требует больше времени, чем если бы я просто оставил его на диване. Я не мог использовать его, чтобы закрыть дверь, например, задача, которую я могу сделать с моей культей. А без чрезвычайно дорогого дополнения в виде запястья с электроприводом я не мог пересыпать овсянку из кастрюли в миску. Выполнение задач крутым бионическим способом, даже если это имитировало две руки, было явно не лучше, чем выполнение вещей по-моему, иногда с помощью моих ног и ступней.

Когда я впервые заговорил с
Эд Спирс, лектор по робототехнике и машинному обучению в Имперском колледже Лондона, был в своем кабинете поздно ночью, но его все еще волновали роботизированные руки — нынешнее направление его исследований. Спайерс говорит, что антропоморфная роботизированная рука неизбежна, от реальности сегодняшнего протезирования до фантазии научной фантастики и аниме. «На одной из своих первых лекций здесь я показывал отрывки из фильмов и мультфильмов и то, как крутые кинематографисты делают руки роботов», — говорит Спирс. «В аниме Gundam , есть так много крупных планов гигантских рук роботов, хватающих такие вещи, как массивные пушки. Но почему это должна быть человеческая рука? Почему у робота просто нет пистолета вместо руки?»

Пришло время спросить, для кого на самом деле нужны протезы и чего они, как мы надеемся, на самом деле сделают.

Спирс считает, что разработчики протезов слишком увлечены формой, а не функцией. Но он поговорил с ними достаточно, чтобы понять, что они не разделяют его точку зрения: «У меня такое ощущение, что людям нравится идея о том, что люди великие, и что руки — это то, что делает людей совершенно уникальными». Почти каждый университетский факультет робототехники, который посещает Спирс, занимается разработкой антропоморфных роботов. «Вот как выглядит будущее», — говорит он, и его голос звучит немного раздраженно. «Но часто есть лучшие способы».

Подавляющее большинство людей, пользующихся протезами конечностей, — это люди с односторонней ампутацией — люди с ампутациями, затрагивающими только одну сторону тела, — и они практически всегда используют свою доминирующую «мясистую» руку для деликатных задач, таких как поднятие чашки. Как односторонние, так и двусторонние ампутированные конечности также получают помощь от своего туловища, ступней и других объектов в их окружении; редко задачи выполняются одним протезом. И все же, общие клинические оценки для определения успеха протеза основаны на использовании только протеза без помощи других частей тела. Такие оценки, по-видимому, предназначены для демонстрации возможностей протеза руки, а не для определения того, насколько он полезен в повседневной жизни пользователя. Инвалиды по-прежнему не являются арбитрами стандартов протезирования; мы все еще не в центре дизайна.

Крюк Хосмера [слева], первоначально разработанный в 1920 году, представляет собой оконечное устройство с питанием от тела, которое используется до сих пор. Насадка-молоток [справа] может быть более эффективной, чем насадка-захват, при забивании гвоздей в дерево. Слева: Джон Прието/The Denver Post/Getty Images; Справа: Hulton-Deutsch Collection/Corbis/Getty Images

Протезы в реальном мире

Чтобы узнать, как пользователи протезов живут со своими устройствами,
Спирс руководил исследованием, в котором использовались камеры, надетые на головы участников, для записи ежедневных действий восьми человек с односторонней ампутацией или врожденными различиями конечностей. Исследование, опубликованное в прошлом году в IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics , включал несколько разновидностей миоэлектрических рук, а также систем с питанием от тела, которые используют движения плеча, груди и плеча, передаваемые по кабелю, для механического управления захватом в конце протез. Исследование проводилось, когда Спирс был научным сотрудником лаборатории GRAB Йельского университета, возглавляемой Аароном Долларом. Помимо Доллара, он тесно сотрудничал с аспиранткой Джиллиан Кокран, которая была соавтором исследования.

Просматривая необработанные кадры из исследования, я чувствовал одновременно грусть и чувство товарищества с анонимными пользователями протезов. На роликах видны неуклюжесть, просчеты и случайные падения, знакомые даже очень опытным пользователям протезов рук. Часто протез просто помогает прижать объект к телу, которым можно управлять другой рукой. Также было очевидно, сколько времени люди тратили на подготовку своих миоэлектрических протезов для выполнения задачи — часто требовалось несколько дополнительных секунд, чтобы вручную или с помощью электроники повернуть запястья своих устройств, выровнять объект, чтобы правильно схватить его, и отработать захват. подход. Участник, который повесил бутылку с дезинфицирующим спреем на «крючок» руки, вытирая кухонный стол, похоже, был тем, кто все понял.

В ходе исследования протезы использовались в среднем только для 19 процентов всех зафиксированных манипуляций. В целом протезы использовались в основном для нехватательных действий, а другая, «неповрежденная» рука выполняла большую часть хватания. Исследование выявило большие различия в использовании между теми, у кого неэлектрические протезы с питанием от тела, и теми, у кого есть миоэлектрические протезы. Для пользователей протезов с приводом от тела, у которых ампутация была ниже локтя, почти 80 процентов использования протезов приходилось на движения без захвата — толкание, нажатие, вытягивание, подвешивание и стабилизация. Для миоэлектрических пользователей устройство использовалось для захвата только в 40 процентах случаев.

Что еще более показательно, пользователи с неэлектрическими захватами или разъемными крюками тратили значительно меньше времени на выполнение задач, чем пользователи с более сложными протезами. Спайерс и его команда отметили плавность и скорость, с которой первые приступили к выполнению задач в своих домах. Они могли использовать свои искусственные руки почти мгновенно и даже получать прямую тактильную обратную связь через кабель, который управляет такими системами. Исследование также выявило небольшую разницу в использовании между миоэлектрическими устройствами с одним захватом и более причудливыми миоэлектрическими многошарнирными руками с несколькими захватами, за исключением того, что пользователи, как правило, избегали подвешивания предметов на своих руках с несколькими захватами, по-видимому, из страха сломать их.

«У нас сложилось впечатление, что люди с миоэлектрическими руками с несколькими хватами довольно осторожно подходят к их использованию», — говорит Спирс. Это неудивительно, поскольку большинство миоэлектрических рук стоят более 20 000 долларов, редко получают одобрение страховки, требуют частой профессиональной поддержки для изменения схемы хвата и других настроек, а также требуют дорогостоящих и длительных процессов ремонта. По мере того, как протезные технологии становятся все более сложными и запатентованными, все большую озабоченность вызывает долгосрочная работоспособность. В идеале устройство должно легко ремонтироваться пользователем. И все же некоторые стартапы в области протезирования предлагают модель подписки, при которой пользователи продолжают платить за доступ к ремонту и поддержке.

Несмотря на выводы своего исследования, Спирс говорит, что подавляющее большинство исследований и разработок в области протезирования по-прежнему сосредоточено на совершенствовании способов захвата дорогих высокотехнологичных бионических рук. По его словам, даже помимо протезирования исследования манипуляций в исследованиях приматов и робототехники в подавляющем большинстве связаны с хватанием: «Все, что не хватает, просто выбрасывается».

TRS производит широкий ассортимент протезов с приводом от тела для различных хобби и занятий спортом. Каждое приспособление предназначено для определенной задачи, и их можно легко заменить для различных видов деятельности. Fillauer TRS

Хватаясь за историю

Если мы решили, что то, что делает нас людьми, — это наши руки, а то, что делает руку уникальной, — это ее способность хватать, то единственный протез, который у нас есть, — это тот, который прикреплен к запястьям большинства людей. Тем не менее, погоня за максимальной пятизначной хваткой не обязательно является следующим логическим шагом. Фактически, история показывает, что люди не всегда были зациклены на идеальном воссоздании человеческой руки.

Как рассказывается в сборнике эссе 2001 г.
Письмо на руках: память и знания в Европе раннего Нового времени , представления о руке развивались на протяжении столетий. «Душа подобна руке; ибо рука есть орудие инструментов», — писал Аристотель в De Anima . Он полагал, что человечество было намеренно наделено проворной и цепкой рукой, потому что только наш уникальный разумный мозг мог использовать ее — не как простую утварь, а как инструмент для apprehensio , или «схватывания» мира в прямом и переносном смысле.

Спустя более 1000 лет идеи Аристотеля нашли отклик у художников и мыслителей эпохи Возрождения. Для Леонардо да Винчи рука была посредником между мозгом и миром, и он приложил исключительные усилия в своих анализах и иллюстрациях человеческой руки, чтобы понять ее основные компоненты. Его тщательные исследования сухожилий и мышц предплечья и кисти привели его к выводу, что «хотя человеческая изобретательность делает различные изобретения… она никогда не найдет изобретений более красивых, более подходящих или более прямых, чем природа, потому что в ее изобретениях нет ничего недостающего и ничего лишнего».

Иллюстрации да Винчи вызвали волну интереса к анатомии человека. Тем не менее, при всем тщательном изображении человеческой руки европейскими мастерами, рука рассматривалась скорее как источник вдохновения, чем как объект, который простые смертные могли воспроизвести. На самом деле было широко признано, что хитросплетения человеческой руки свидетельствуют о божественном замысле. Никакая машина, заявил христианский философ Уильям Пейли, не является «более искусственной или более очевидной», чем сгибатели руки, что предполагает преднамеренный замысел Бога.

Выполнение задач крутым бионическим способом, даже если он имитировал наличие двух рук, явно не лучше, чем выполнение вещей по-моему, иногда с помощью моих ног и ступней.

К середине 1700-х годов, когда на глобальном севере произошла промышленная революция, начал формироваться более механистический взгляд на мир, и грань между живыми существами и машинами начала стираться. В своей статье 2003 года «
Wetware восемнадцатого века, — пишет Джессика Рискин, профессор истории Стэнфордского университета, — период между 1730-ми и 1790s был симуляцией, в которой механики искренне пытались сократить разрыв между живыми и искусственными механизмами». В этот период произошли значительные изменения в конструкции протезов конечностей. В то время как механические протезы 16-го века были отягощены железом и пружинами, в протезе 1732 года с приводом от тела использовалась система шкивов для сгибания руки, сделанной из легкой меди. К концу 18 века металл заменили кожей, пергаментом и пробкой — более мягкими материалами, имитирующими живую материю.

Технооптимизм начала 20-го века привел к очередным изменениям в дизайне протезов.
Вольф Швейцер, патологоанатом Цюрихского института судебной медицины, человек с ампутированными конечностями. Он владеет широким спектром современных протезов рук и имеет необходимый опыт для их тестирования. Он отмечает, что анатомически правильные протезы рук вырезались и выковывались на протяжении большей части 2000 лет. И все же, по его словам, разрезной крючок 20-го века с приводом от тела «более современен», его конструкция больше стремится сломать форму человеческой руки.

«Рука, приводимая в действие телом, — с точки зрения ее символизма — (по-прежнему) выражает человеко-машинный символизм индустриального общества 1920-х годов».
пишет Швейцер в своем блоге о протезах рук, «когда человек должен был функционировать как заводная шестерня на производственных линиях или в сельском хозяйстве». В оригинальном дизайне крючка Хосмера 1920-х годов петля внутри крючка была помещена только для завязывания обуви, а другая — только для удержания сигарет. Эти дизайны, как сказал мне Ad Spiers, были «невероятно функциональными, функциональность превыше формы. Все части служили определенной цели».

Швейцер считает, что по мере того, как в 20-м веке потребность в ручном труде уменьшалась, протезы, которые были высокофункциональными, но не натуралистичными, затмились новым высокотехнологичным видением будущего: «бионическими» руками. В 2006 году Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов США запустило
Революционное протезирование, исследовательская инициатива по разработке следующего поколения протезов рук с «почти естественным» контролем. В рамках программы стоимостью 100 миллионов долларов были созданы два многошарнирных протеза руки (один для исследований, а другой стоимостью более 50 000 долларов). Что еще более важно, это повлияло на создание других подобных протезов, сделав бионическую руку — как ее представляли себе военные — святым Граалем в протезировании. Сегодня бионическая рука с несколькими захватами является гегемоном, символом целостности киборга.

И все же некоторые разработчики протезов придерживаются другого видения. TRS, базирующаяся в Боулдере, штат Колорадо, является одним из немногих производителей
протезы для конкретных видов деятельности, которые часто более долговечны и более доступны с финансовой точки зрения, чем роботизированные протезы. Эти пластмассовые и силиконовые насадки, в том числе мягкое устройство в форме гриба для отжиманий, храповой зажим для подъема тяжестей и вогнутый плавник для плавания, помогли мне ощутить наибольшую функциональность, которую я когда-либо получал от протеза руки. .

Такие низкотехнологичные протезы для активности и протезы с питанием от тела работают на удивление хорошо, а стоимость бионических рук составляет ничтожную долю. Они не выглядят и не действуют как человеческие руки, и от этого они функционируют лучше. Согласно Швейцеру, протезы с приводом от тела
инженеры регулярно называют его «мистическим» или насмешливо называют «капитаном Крюком». Будущие бионические плечи и локти могут иметь огромное значение в жизни людей, у которых отсутствует конечность до плеча, если предположить, что эти устройства можно будет сделать надежными и доступными. Но для Швейцера и большого процента пользователей, неудовлетворенных своими миоэлектрическими протезами, индустрия протезов еще не представила ничего принципиально лучшего или более дешевого, чем протезы с питанием от тела.

Прорывы, которых мы хотим

Бионические руки стремятся сделать людей с ограниченными возможностями «цельными», чтобы мы участвовали в мире, который в культурном отношении двурукий. Но гораздо важнее, чтобы мы жили так, как хотим, с доступом к необходимым нам инструментам, чем чтобы мы выглядели как все. В то время как многие люди с разными конечностями использовали бионические руки для взаимодействия с миром и самовыражения, многовековые усилия по совершенствованию бионической руки редко сосредотачиваются на нашем жизненном опыте и том, что мы хотим делать в своей жизни.

Нам обещали прорыв в технологии протезирования на протяжении большей части 100 лет. Мне вспоминается научный ажиотаж вокруг выращенного в лаборатории мяса, который кажется одновременно взрывным сдвигом и признаком интеллектуальной капитуляции, когда политические и культурные изменения игнорируются в пользу технологического исправления. С персонажами в мире протезирования — врачами, страховыми компаниями, инженерами, протезистами и военными — играющими одни и те же роли на протяжении десятилетий, почти невозможно создать что-то действительно революционное.