Оборудование для научных исследований в области нейронаук, физиологии и поведения Антропоморфная робототехника и робототехнические изделия

Робототехника

Сферы наших исследований и разработок (немного истории):

1. Антропоморфная мехатроника 

Мы называем своих роботов антропоморфными или андроидами, так как их внешность очень приближена к человеческой, точнее, даже это внешности конкретных людей, скопированные с современников или же воссозданные по портретам и фотографиям. 

Дети смотрят на Алису        Дети любят Алису

Первая разработка компании - человекоподобная голова "лИцков" (2010 г.), кожу которой была изготовлена из силикона, и он умел двигать глазами, в которых стояли камеры.

Далее мы приступили к созданию робототехнической головы с мимикой. Первая версия робота Алисы Зеленоградовой появилась в ноябре 2011 года. Этот прототип имел 9 мимических актуаторов (улыбка, грусть, открытие рта, поднятие бровей, хмурость, удивление), 2 актуатора шеи и 3 актуатора в глазах. В уши были вставлены микрофоны, в рот – динамик. Была добавлена проактивная артикуляция рта, зависящая только от входного аудиосигнала.

В начале 2012 был создан робот Алекс. При его разработке были применены новые принципы проектирования силиконового лица, а процесс изготовления робота стал более быстрым и технологичным.

В начале 2013 г. появилась обновленная версия Алисы, обладающая возможностью поднимать и опускать веки и увеличенной мимической подвижностью. Была добавлена новая мимическая мышца «скепсис». Таким образом, модель Алиса Зеленоградова MKII обладает 18 актуаторами в голове, 13 из которых мимические.

В середине 2013 г. была создана новая модель робота-мужчины Олега, прототипом которого стал сотрудник фирмы и технолог-робототехник Алексей Корышев. Был добавлен новый шейный актуатор, позволяющий наклонять голову набок.

В мае 2014 г. на свет появиля техно-А.С. Пушкин. Целый год робот тестировался в рамках различных мероприятий: "Бал робтов", "Фестиваль науки", "Открытые инновации", "Skolkovo Robotics", "eLearnExpo 2014", "Московском международном салоне образования", образовательных экскурсий в ЦМИТ "Нейролабс" и т.д. Цель - довести разработку до мелкосерийного производства и начать активные продажи в 2015 г. Кроме того, Пушкин - это не только робот, но и конструктор для сборки и программирования школьниками старших классов и студентами ВУЗов.

Осенью 2014 г. был создан Наураша - лицо компании "Научные развлечения". В 2015 г. планируется также масштабировать производство таких роботов для нашего партнера.

В дальнейших планах стоит разработка мимической возможности вытягивания губ «трубочкой», снижения шумности работы некоторых мимических мышц, бесконтактная система сканирования настоящего человека для создания его копии.

2. Пневматическая мехатроника

Первой разработкой в области  стала антропоморфная кисть (2010 г.), которая предназначалась как для использования в качестве кисти робота, так и для протеза. Конструкция с тех пор претерпела множество конструктивных, технологических и материальных улучшений. Теперь конструкция является минималистичной – пневматическая мышца расположена внутри пальца, сама конструкция изготавливается под конкретное применение на 3D-принтере. В пневматической руке последнего поколения используются пневматические мышцы нашего производства. Мышца, установленная в пальце, позволяет в рабочем режиме поднимать до 2 килограмм нагрузки.

В начале 2013 года был разработан экзо-разгибатель пальцев руки. В сотрудничестве с ИВНД РАН был разработан аппаратно-программный комплекс, позволяющий выполнять реабилитацию сфастических больных. Так, ЭЭГ с моторной зоны мозга человека запускает процесс разгибания экзо-протеза (обычно применяется простой разгибатель, не имеющий никакой биологической обратной связи). При этом наблюдается резкое улучшение моторно-двигательных функции в связи с психологическим возбуждением пациента от самостоятельного контроля над движением своей руки.

В середине 2013 года была разработана пневматическая модель человекоподобной руки. Эта модель обладает как антропоморфной кинематикой, так и большой развиваемой силой. В модели использованы парные мышцы-разгибатели, что позволяет использовать не только управление по положению отдельных суставов руки, но и жесткостью удержания положения. Совместно с пневматической кистью получилась полная пневматическая модель, повторяющая руку человека от плечевого пояса до пальцев.

В конце 2013 года совмещенная пневматическая рука (от пальцев до ллеча) была использована в качестве объекта управления аватаро-подобного миографического интерфейса.

3. Нейрокомпьютерные интерфейсы (мозг-компьютер)

Первой пробой в этом направлении стал интерфейс Type300, позволяющий набирать текст. Основой этого нейрокомпьютерного интерфейса является анализ сигнала P300. Скорость набора текста – 1 символ в 10 секунд. Этот интерфейс не требует обучения алгоритмов под конкретного пользователя.

Одним из самых быстрых (1 состояние в секунду) и ёмких (до 8 команд) в мире является наш нейрокомпьютерный интерфейс. Основой является ЭЭГ оператора, полученное с помощью энцефалографа NVX 32. Здесь требуется обучение как алгоритма, так и оператора. Существует версия, позволяющая делать до 4 команд с помощью всего 4 биполярных энцефалографических электродов (прибором для съема ЭЭГ является беспроводной Нейробелт). Этот алгоритм является «честным», в отличие от некоторых других интерфейсов, которые используют явление изменения ЭЭГ при напряжении отдельных мимических мышц.

Использование энцефалографа позволило создать прототип аватара: перемещение робота Алисы на мобильной платформе управляется с помощью только «силы мысли» оператора. Мы утверждаем, что создали первый в России аватар – телеметрическое тело, управляемое мыслью.

4. Миографические интерфейсы

Разработкой миографического интерфейса с предплечья мы занялись в конце 2010 года. Уже в конце 2011 наш алгоритм мог распознавать до 8 жестов кисти человека (электроды установлены на предплечье). К концу 2013 года мы добились высших на текущий момент в мире результатов:

  • Произвольный набор жестов (классическое количество рабочих схватов для протезов – 7), включая движение отдельных пальцев
  • Скорость распознавания составляет 200 мс
  • Было введено понятие силы – т.е. пропорциональное напряжение в течение выполнения жеста

Этот миографический интерфейс был успешно тестирован на людях с целыми конечностями, а также на людях с ампутированной кистью руки. В качестве объекта управления выступала как виртуальная рука, так и прототип пневматической руки.

Во второй половине 2013 года был разработан миографический интерфейс для верхней части руки. Наш алгоритм позволяет аналогово получать напряжение мышц рук и управлять рукой аватара. При совместном использовании с аглоритмом распознавания жестов кисти получается полный режим управления телеметрической рукой.

В дальнейших планах у нас стоит использование этих алгоритмов для создания экзоскелета.

5. Компоненты

В 2015 г. мы собираемся представить некоторые компоненты для изготовления робототехнических систем:

  • Пневмо-остров, позволяющий управлять давлением воздуха на клапанах в предалах до 2 атм. Существует 4, 8, 16 канальные версии. В середине года планируется создать 32-канальный пневмо-остров.
  • Мультиканальная плата управления HexoServe малыми серводвигателями
  • Двухканальный аналоговый видеограббер StereoGrab со встроенным стерео аудиограббером – который можно использовать в том числе для стереозренческих СТЗ.
  • Плата управления бесколлекторными двигателями (2 канала) с векторным управлением со встроенной поддержкой CAN-периферии (например, ИК-датчики).

Узнать как купить настоящего робота Вы можете на нашем сайте Вежливые роботы