Robot jako platforma

Roboty przygotowują się do opanowania świata. Microsoft zamierza im w tym pomóc, wprowadzając na rynek narzędzia do tworzenia oprogramowania sterującego i platformę systemową do jego uruchamiania.

Roboty przygotowują się do opanowania świata. Microsoft zamierza im w tym pomóc, wprowadzając na rynek narzędzia do tworzenia oprogramowania sterującego i platformę systemową do jego uruchamiania.

Wydajne procesory, tanie pamięci nieulotne i dyski o dużej pojemności to kluczowe elementy sprzętowe umożliwiające budowę robotów - urządzeń realizujących zdania zarezerwowane dotąd dla ludzi. Zdaniem ekspertów od robotyki, sterowane komputerowo urządzenia za 5-10 lat wywołają podobną, a może nawet większą rewolucję, jak ponad 20 lat temu pojawienie się komputerów PC. Odpowiednie technologie już istnieją, producentom pozostaje więc tylko wymyślić zastosowania, które zdobędą uznanie użytkowników. Zastosowania determinują konstrukcję mechaniczną robotów, ale ważniejszym - i znacznie trudniejszym zadaniem jest przygotowanie dla nich odpowiedniego oprogramowania sterującego.

Wartość rynku robotów nie jest obecnie imponująca. Według ocen firmy analitycznej Robotics Trends, rynek robotów przemysłowych i specjalistycznych jest dziś wart ok. 5,5 mld USD, zaś wartość rynku robotów przeznaczonych na rynek konsumencki (zabawki, urządzenia edukacyjne, sprzęt gospodarstwa domowego) wynosi ok. 1 mld USD. Za kilka lat te kwoty mogą wyglądać zupełnie inaczej, bo możliwości zastosowań robotów są praktycznie nieograniczone.

Motorem rozwoju będą przede wszystkim właśnie nowe zastosowania konsumenckie, z których na razie nie zdajemy sobie sprawy, a także pomysły będące dopiero w fazie eksperymentalnej. W Stanach Zjednoczonych działa kilka firm przygotowujących się do wprowadzenia na rynek automatycznych kosiarek do trawy, które bez udziału człowieka będą w stanie precyzyjnie zadbać o przydomowe trawniki. Pomysł takiej aplikacji nie jest bezzasadny, jeśli uwzględnić, że wartość rynku na tego typu tradycyjny sprzęt jest szacowana na 23 mld USD, a na koszenie trawników ludzie poświęcają dość sporo czasu.

Do najbardziej znanych producentów robotów należy firma iRobot. Oferuje ona zarówno urządzenia wojskowe PackBot, przeznaczone do zdalnego rozbrajania min, jak produkty na rynek konsumencki - zautomatyzowane, działające autonomicznie odkurzacze Roomba. iRobot sprzedała dotąd ok. 500 sztuk PackBot, które znalazły zastosowanie m.in. w Iraku i Afganistanie. Ciekawostką jest jednak to, że odkurzaczy Roomba sprzedano już... 2 mln.

Przewidując rozwój trendów, konkurencję Amerykanom szykują firmy z Tajwanu. Na ostatnich targach elektroniki konsumenckiej CES znacznie tańsze wersje robotów-odkurzaczy zaprezentowała firma Keyon.

Brak standardów kosztuje

Obecny stan robotyki przypomina wczesną fazę rynku komputerów PC. Znamienny jest zwłaszcza brak standardów i dominujących platform sprzętowo-programowych. Każdy producent od podstaw opracowuje konstrukcję i oprogramowanie dla własnych produktów. W efekcie koszty są wysokie, co jest przeszkodą dla popularyzacji robotów. Sony zrezygnowała ostatnio z wytwarzania i sprzedaży elektronicznych piesków AIBO, które były jej najbardziej nagłaśnianą i wykorzystywaną marketingowo zabawką-robotem.

Zdaniem ekspertów producenci powinni wzorować się na historycznych doświadczeniach i wspólnie opracować uniwersalne standardy techniczne, takie jak jednolite specyfikacje interfejsów programistycznych dla elementów mechanicznych, elektrycznych, detektorów audio/wideo itp. Tego typu standaryzacja podstawowych elementów niezbędnych do budowy robotów doprowadziłaby do istotnego obniżenia kosztów ich projektowania i produkcji, podobnie jak nastąpiło to w przypadku komputerów PC i przyczyniło się do ich masowej popularyzacji.

Jeśli chodzi o platformy programowe, to na razie większość robotów wykorzystuje albo przeznaczone do wbudowania wersje systemów Linux, lub też Windows XP Embedded. Jednak na rynku pojawiły się już firmy, które koncentrują się na opracowywaniu i wytwarzaniu nie robotów, a pojedynczych specjalistycznych modułów, które są półproduktami mogącymi znaleźć zastosowanie w różnego rodzaju urządzeniach.

Na przykład Valde Systems oferuje systemy wideo umożliwiające przestrzenną detekcję obrazów, które są wyposażone we własny mechanizm przetwarzania danych odciążający od tego zadania procesor centralny. Natomiast firma Evolution Robotics przygotowuje serię modułów przeznaczonych do wykonywania pojedynczych, specjalizowanych funkcji. Moduły te będą się składać z elementów sprzętowych i oprogramowania sterującego, a projektant robota będzie mógł do realizacji przynajmniej niektórych funkcji wykorzystać gotowe elementy. W tym roku Evolution Robotics zamierza wprowadzić na rynek swój pierwszy produkt - moduł do analizy obrazów wideo wykorzystujący wzorce.

Na razie są to jednak wciąż niestandardowe rozwiązania firmowe - producent robota wykorzystującego moduł firmy Evolution Robotics nie będzie mógł łatwo zastosować modułów innych firm, bo ich współpraca i wymiana danych nie są standardowe.

Microsoft proponuje

Na czerwcowej konferencji RoboBusiness 2006 w Pittsburgu Microsoft ogłosił udostępnienie Robotics Studio - przeglądowej wersji beta pakietu narzędzi do tworzenia oprogramowania aplikacyjnego sterującego pracą różnego typu robotów. Jest to pierwsze tego typu oprogramowanie w ofercie tej firmy - wersja komercyjna ma się pojawić na rynku pod koniec br.

Jak podkreślają przedstawiciele Microsoft, robotyka jest dziedziną, która stoi u progu gwałtownej popularyzacji, a największą barierą rozwoju jest względnie mała liczba dostępnych narzędzi oraz standardowej, jednolitej platformy, która umożliwiłaby wykorzystanie tych samych elementów kodu w różnych aplikacjach. Microsoft ma ambicje (i możliwości) stworzenia takiej właśnie platformy, by potencjalnie powtórzyć sukces Windows na rynku komputerów PC.

O tym, że są to poważne zamierzenia, a nie tylko próba sondowania rynku, świadczy też finansowanie przez Microsoft utworzenia nowego laboratorium badawczego - Center for Innovative Robotics na uniwersytecie Carnegie Mellon, a także wiele porozumień o współpracy zawartych m.in. z Lego Group, MobileRobots, Parallax, Phidgets, CMU, CoroWare, KUKA Robot Group i Robosoft, a więc firmami specjalizującymi się w opracowywaniu i wytwarzaniu różnego rodzaju robotów.

Współpraca z Lego Group, która opracowała własny pakiet narzędzi Mindstorm do wspomagania budowy aplikacji sterujących robotami, ma przynieść owoce już pod koniec tego roku, gdy na rynku pojawią się pierwsze wspólne produkty obu tych firm. Warto jednak pamiętać, że Microsoft nie jest pierwszym z dużych producentów oprogramowania, który poważnie zainteresował się robotyką - Sun Microsystems już od dawna promuje zastosowania w tej dziedzinie aplikacji platformy Java.

Stephen Cameron, ekspert w dziedzinie robotyki z Oxford University Computing Laboratory, uważa, że Microsoft zamierza skoncentrować się na oprogramowaniu dla robotów sterujących urządzeniami domowymi i pojazdami, a nie precyzyjnymi robotami przemysłowymi, które wymagają wysoko zaawansowanych, specjalnych algorytmów do sterowania, w których uniwersalne rozwiązania nie zawsze są przydatne.

Robota zrobić każdy może

Robotics Studio zawiera narzędzia i środowisko wykonawcze, które można wykorzystać do tworzenia oprogramowania dla profesjonalnych robotów przemysłowych, edukacyjnych czy hobbystycznych. W skład pakietu wchodzą biblioteki API, zestaw wzorcowych aplikacji oraz elektroniczne podręczniki opisujące zasady programowania podstawowych funkcji, takich jak odczytywanie wartości generowanych przez różnego typu sensory lub sterowanie mechanizmami motorów.

Komercyjna wersja Robotics Studio ma również zawierać funkcje umożliwiające tworzenie symulacji wirtualnych robotów zanim projektant przystąpi do budowy fizycznych urządzeń. Mechanizmy te wykorzystują oprogramowanie stosowane w grach komputerowych oraz moduł PhysX, opracowany przez przejętą przez Microsoft firmę Ageia Technologies.

Narzędzia umożliwiają budowę robotów, które pracują pod kontrolą Windows Embedded lub są klientami dla komputerów PC. Microsoft nie chce tworzyć własnej zamkniętej platformy - specyfikacje techniczne będą dostępne dla niezależnych producentów sprzętu i oprogramowania, a firma będzie zachęcać ich do wykorzystania swojego standardu i opracowywania produktów zgodnych z Robotics Studio.

Środowiska wykonawcze dostępne z Robotics Studio pozwalają uruchamiać programy w różnego typu sprzęcie - od urządzeń z procesorami 8-bitowymi do zaawansowanych, z 32-bitowymi procesorami wielordzeniowymi. Pakiet Robotics Studio zawiera graficzne narzędzia programistyczne oraz narzędzia do debugowania aplikacji, a kod może być pisany w Visual Studio, Visual Studio Express (język C++), Visual Basic .Net, a także za pomocą języków JScript i Iron Python.

Między nami robotami

Prace badawcze nad robotami prowadzi kilka europejskich instytutów. Badania skupiają się zwłaszcza na komunikacji między robotami. We włoskim Institute of Cognitive Science and Technology opracowywana jest technologia umożliwiająca robotom tworzenie własnego języka pozwalającego na komunikację nieograniczoną regułami i zasadami wykorzystywanymi w językach naturalnych używanych przez ludzi. Projekt ECAgents (Embedded and Communicating Agents) jest finansowany przez europejską agencję FET (European Commission Future and Emerging Technologies) i łączy badania w dziedzinie robotyki, lingwistyki i biologii.

Technologia ECAgents została już zastosowana we francuskim laboratorium Sony do rozwinięcia inteligencji robotów-zabawek AIBO. Dzięki niej mogą one nie tylko być bezpośrednio, uczone nowych zachowań przez użytkownika, ale samodzielnie rozwijać swoją "inteligencję" i tworzyć własny język pozwalający na wymianę informacji z innymi pieskami AIBO. Język ten służy do opisu otoczenia, przedmiotów oraz zachowań i umożliwia grupową naukę robotów bez konieczności indywidualnego programowania każdego "pieska".

Również w szwajcarskim Federal Institute of Technology przeprowadzono testy grupy małych robotów, które są w stanie komunikować się i uczyć współpracy oraz samoorganizacji w celu wykonania zadań zbyt skomplikowanych lub trudnych dla pojedynczej maszyny. Tego typu technologie otwierają interesujące nowe możliwości zastosowań, np. wykorzystanie robotów w akcjach poszukiwawczych na rozległym terenie lub bardziej przyziemnych, takich jak grupy automatycznych kosiarek lub urządzeń rolniczych, które są w stanie efektywnie podzielić zadania i pracować w terenie bez konfliktów.

Komunikacja wymaga sprawnej technologii łączności. Technologią, która może przyczynić się do rozwinięcia nowych zastosowań robotów, jest łączność bezprzewodowa WiMax. Zdaniem niektórych specjalistów szerokopasmowy "telefon komórkowy" będzie wkrótce podstawowym elementem wyposażenia prawie każdego robota.

Roboty na Mundialu 2006

Berliński stadion, na którym odbędzie się finał tegorocznych piłkarskich mistrzostw świata, jest każdej nocy patrolowany m.in. przez jedenaście robotów kontrolujących zarówno zewnętrzne otoczenie, jak i pomieszczenia wewnętrzne. Roboty te zostały wyprodukowane przez Robowatch Technologies GmbH na zamówienie firmy Best Veranstaltungsdienste, która wygrała przetarg FIFA na zabezpieczenie stadionów w Berlinie, Frankfurcie i Lipsku.

Urządzenia są wyposażone w plan stadionu i jego otoczenia, kamery wideo, czujniki temperatury, skanery podczerwieni, czujniki radarowe, moduł GPS oraz interfejsy 3G do szyfrowanej komunikacji z dedykowaną centralną stacją bazową. Model zewnętrzny waży 40 kg, ma długość 140 cm i porusza się z maksymalną szybkością 7 km/h. Natomiast robot patrolujący wnętrza jest mniejszy - waży 25 kg, ma 118 cm długości i porusza się z prędkością do 4 km/h.

Oprogramowanie robotów działa pod kontrolą systemu Linux i umożliwia porównanie bieżących obrazów z zarejestrowanymi wcześniej, a w przypadku stwierdzenia niezgodności (np. dziura w płocie lub nieznany przedmiot) zdalną generację alarmowego powiadomienia osób zarządzających systemem. Zainstalowane czujniki pozwalają na detekcję ludzi, nawet jeśli znajdują się oni w pomieszczeniach oddzielonych ścianami od robota.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200