Попри те, що роботи забезпечують неперевершене поєднання швидкості, точності та грубої сили, вони здебільшого є лишень сліпими акторами в жорстко зрежисованій виставі. Та загалом вони залежать від чіткості хронометражу та позиціювання. У тих нечисленних випадках, коли роботи мають здатність машинного бачення, вони зазвичай спроможні бачити виключно в двох вимірах і лише в певних контрольованих умовах освітлення. Приміром, роботи можуть вибирати потрібні деталі, розташовані на пласкій поверхні, проте вони не здатні глибоко оцінити побачене внаслідок чого їх не допускають в середовища з певним ступенем непередбачуваності. Як наслідок, певну кількість рутинних фабричних операцій зарезервували за людьми. Дуже часто ці операції полягають у заповненні проміжків між роботою машин, або ж у виконанні робіт на завершальних етапах виробничого процесу. Для прикладу можна навести такі операції, як вибирання деталей з контейнера з подальшою подачею цієї деталі наступній машині або завантаження й розвантаження ваговозів, які транспортують продукцію на фабрику і з фабрики.
Технологія, що уможливлює здатність робота фірми Industrial Perception бачити в трьох вимірах, є ні чим іншим, як практичним прикладом того, як взаємодія і взаємозбагачення здатні породити вибухові інновації в тих галузях, де це здавалося малоймовірним. Можна стверджувати, що вперше робото-очі з’явилися в листопаді 2006 року, коли компанія Nintendo запровадила свою ігрову відеоприставку Wii. Машина цієї компанії містила ігровий контролер принципово нового типу: бездротовий пульт із вмонтованим недорогим пристроєм, що називається акселерометр. Цей акселерометр мав здатність фіксувати рухи в трьох вимірах, а потім видавати потік даних для обробки в ігровій приставці. Відтак з’явилася змога керувати відеоіграми за допомогою жестів і рухів тіла. Як наслідок, саме́ сприйняття гри різко змінилося. Ця інновація фірми Nintendo зруйнувала стереотип хлопчика-очкарика, що сидить, приклеївшись до джойстика й утупившись в екран, і відкрила нові обрії для ігор як активної діяльності.
А ще вона спонукнула решту великих гравців із царини відеоігор до створення власного конкурентоспроможного продукту. Sony Corporation, виробник ігрової приставки PlayStation, вирішила скопіювати конструкцію фірми Nintendo і запровадила власний пульт, здатний розрізняти й фіксувати рухи. А компанія Microsoft намірилася одним махом обскакати Nintendo і витворила дещо абсолютно нове. Застосунок Kinect до ігрової приставки Xbox 360 цілком усунув потребу в ігровому контролері. Для цього Microsoft створила схожий на веб-камеру пристрій зі здатністю тривимірного машинного бачення, що частково базується на технології, створеній невеликою ізраїльською фірмою з назвою PrimeSense. Застосунок Kinect має здатність бачити у трьох вимірах за допомогою пристрою, який є, по суті, сонаром і діє зі швидкістю світла: він спрямовує інфрачервоний промінь на людей і предмети, які перебувають у приміщенні, а потім обчислює відстань до них шляхом вимірювання часу, необхідного для того, щоби відбите світло повернулося до інфрачервоного сенсора. Відтак гравці отримали змогу взаємодіяти з ігровою приставкою Xbox за допомогою жестів, або ж просто рухаючись перед камерою додатка Kinect.
Беззаперечно революційною особливістю цього додатка стала його ціна. Складна техніка машинного бачення, що колись могла коштувати десятки, а то й сотні тисяч доларів та ще й потребувала громіздкого обладнання, нині помістилася в легкий і компактний споживацький пристрій вартістю 150 доларів. Дослідники зі сфери робототехніки миттєво використали потенціал, закладений у технології Kinect, для трансформації своєї галузі. Буквально за декілька тижнів після того, як цей продукт з’явився на ринку, університетські групи фахівців і новатори-аматори зламали систему Kinect і розмістили в YouTube відеоматеріали про роботів, які тепер отримали змогу бачити в трьох вимірах [4]. Industrial Perception вирішила також покласти в основу своєї системи бачення технологію Kinect, і в результаті з’явилася недорога машина, яка швидко наближається до майже людської здатності сприймати довкілля й взаємодіяти з ним, враховуючи водночас ту мінливість і непевність, що характерні для реального світу.
Універсальний робот-працівник
Робот, створений компанією Industrial Perception, це високоспеціалізована машина, зосереджена конкретно на тому, щоб з максимальною ефективністю переміщувати ящики. Бостонська ж фірма Rethink Robotics пішла іншим шляхом, створюючи свого Бакстера (Baxter) — невеликого й легкого промислового робота-гуманоїда, якого можна легко навчити виконанню численних повторювальних операцій. Rethink Robotics була заснована Родні Бруксом, одним із провідних світових дослідників робототехніки з Массачусетського технологічного інституту (МТІ) та співзасновником iRobot, компанії, яка виробляє автоматичний порохотяг Roomba, а також роботів військового призначення, що використовувалися для знешкодження бомб в Іраку й Афганістані. Бакстер, який коштує значно менше річної зарплатні пересічного промислового робітника в Сполучених Штатах, є, по суті, зменшеною копією промислового робота, сконструйованого для безпечної роботи в безпосередній близькості від людей.
На відміну від промислових роботів, які потребують складного й недешевого програмування, Бакстера можна навчити, просто виконавши його руками рухи в потрібних напрямках. Якщо на підприємстві використовується значна кількість роботів, то можна навчити одного Бакстера, а іншим передати його знання просто підключаючи до них USB-пристрій. Цього робота можна адаптувати для виконання різноманітних завдань, зокрема нескладної монтажної роботи, переміщення деталей від одного конвеєра до іншого, пакування продукції в упаковки для роздрібної торгівлі або для обслуговування металообробних станків. Найповніше таланти Бакстера розкриваються в такій справі, як пакування готової продукції в ящики для транспортування. Фірма K’NEX, виробник іграшкових будівельних наборів, розташована в Гатфілді, штат Пенсильванія, виявила, що вміння Бакстера щільно пакувати її продукцію дозволило компанії зменшити використання ящиків на 20–40 % [5]. Робот фірми Rethink теж має двовимірний машинний зір, який йому забезпечують Камери на обох зап’ястях; він уміє вибирати потрібні деталі і навіть виконувати нескладний контроль якості.
Неминучий вибух у царині робототехніки
Хоча Бакстер і робот для переміщення ящиків, змайстрований компанією Industrial Perception, є кардинально різними машинами, збудовані вони на одній фундаментальній програмній платформі. РОС (Робототехнічна операційна система) (ROS, Robot Operating System) вперше була створена в Лабораторії штучного розуму Стенфордського університету, а потім Willow Garage, Inc., маленька компанія, яка займається конструюванням і виробництвом програмованих роботів, використовуваних, головним чином, університетськими дослідниками, удосконалила її, зробивши з неї повноцінну робототехнічну платформу. РОС схожа на операційні системи типу Microsoft Windows, Macintosh OS або Google’s Android, проте вона призначена конкретно для полегшення програмування роботів і керування ними. Завдяки тому, що РОС є безкоштовним і відкритим ресурсом (а це означає, що розробники програмного забезпечення можуть із легкістю модернізувати його та посилювати), вона швидко стає стандартною програмною платформою для розвитку робототехніки.
Історія комп’ютерного обчислення чітко засвідчує, що коли стандартна операційна система разом із недорогими й легкими у використанні програмними інструментами стає доступною, то невдовзі після цього неодмінно має статися вибух у царині прикладного програмного забезпечення. Так було з програмним забезпеченням персональних комп’ютерів і зовсім нещодавно — з прикладними програмами для таких пристроїв, як iPhone, iPad і ґаджетів на базі Android. І дійсно, нині ці платформи так насичені прикладними програмами, що навіть буває направду важко пригадати ідею, яка ще не була реалізована в опціях цих ґаджетів.
Навряд чи помилиться той, хто висловить припущення, що робототехніці судилося піти тим самим шляхом; беззаперечно, наразі ми перебуваємо на гребені вибухової хвилі інновацій, яка в підсумку створить роботів, придатних для виконання всіх мислимих комерційних, промислових і споживацьких завдань. Рушієм цього вибуху стане наявність стандартизованих модулів програмного й апаратного забезпечення, які значно спростять створення нових конструкцій без необхідності наново винаходити при цьому велосипед. Подібно до того, як Kinect зробив машинний зір доступним за ціною, інші компоненти апаратного забезпечення, як-от механічні руки робота, також будуть падати в ціні з тим, як роботів почнуть випускати дедалі більшими партіями для потреб широкомасштабного виробництва. Станом на 2013 рік уже існували тисячі компонентів програмного забезпечення, які використовуються в РОС, а конструкторські платформи стали достатньо дешевими, щоб кожен охочий мав змогу конструювати нову робототехніку під конкретні практичні завдання. До прикладу, фірма Willow Garage продає повний конструкторський набір мобільного робота з назвою TurtleBot, який містить машинний зір на основі Kinect і коштує близько 1200 доларів. З урахуванням інфляції, це значно менше за вартість недорогого персонального комп’ютера й монітора на початку 1990-х років, коли Microsoft Windows перебувала на перших етапах підготовки свого власного вибуху в галузі програмного забезпечення.
