В этом цикле материалов редакция Samsung Newsroom знакомит читателей с техническими экспертами из исследовательских центров Samsung по всему миру, а также рассказывает о работе, которую они делают, и о том, как она напрямую улучшает жизнь пользователей.

Экспертом сегодняшней серии выступает Брайан Хармс (Brian Harms), инженер-исследователь из Samsung Research America (SRA). После 8 лет изучения робототехники в Исследовательском центре Samsung в Америке, Хармс и его команда теперь используют инновационные методы для изменения конструкции роботов.

Q. Расскажите о том, над чем вы работаете в Исследовательском центре Samsung в Америке?

Помимо разработки инновационных технологий, SRA проводит исследования в различных областях, включая искусственный интеллект, технологии сетей 5G / 6G, цифрового здравоохранения, дополненной реальности и робототехники, которые найдут применение в будущих инновациях Samsung.

Когда я присоединился к SRA, меня привлекла одна из ключевых сфер деятельности моей команды –представление того, как роботы повлияют на будущее устройство наших домов и повседневной жизни. Значительная часть моей работы в SRA сосредоточена на максимально быстром создании прототипа пользовательского опыта, чтобы мы могли принимать решения о том, как определенные устройства или продукты должны, или не должны работать.

Наши проекты обычно начинаются очень органично, мы предлагаем нашим сотрудникам реализовывать свои идеи и задумки, а затем приносить их в команду, чтобы таким образом получать обратную связь и вносить свой вклад. Благодаря нашим тесным отношениям с различными подразделениями в Samsung, наша команда имеет возможность размышлять о самых разных способах улучшения жизни людей, и такая свобода и поддержка – действительно классный аспект нашей работы в аналитической группе (Think Tank Team) в SRA.

 Q. Недавно ваши достижения в области современной робототехники были отмечены наградами, над чем вы и ваша команда работаете сейчас?

В каждый момент времени у нас может быть от 10 до 20 проектов, работа над которыми ведется одновременно, но различными темпами и с привлечением разного объема ресурсов. Раньше наша команда стремилась к тому, чтобы большинство этих проектов, в случае успеха, можно было доводить до этапа производства (‘productizable’) в течение 3-5 лет с момента начала работы, но в последние годы мы сократили эти сроки до 1–3 лет – это помогает способствовать изменениям на рынке пользовательских устройств в максимально сжатые сроки.

Для этого мы работаем сразу над несколькими проектами в области практической робототехники, масштабы которых тщательно ограничены – благодаря этому мы можем сотрудничать с разными командами над трансформацией этих прототипов в законченные продукты. Наша цель – найти баланс, при котором мы обеспечиваем значительную ценность для пользователей, но при этом ограничиваем область решения задачи в реалистичных пределах. Мы также с оптимизмом относимся к поиску возможностей для инноваций, даже в отношении тех продуктов, которые на протяжении многих лет оставались практически неизменными.

В настоящее время наша команда работает над целым рядом проектов, выходящих за рамки робототехники, в том числе над созданием новых приложений, расширением функции смартфона, над сетевыми устройствами и современной бытовой техникой, предлагая пользователям новые возможности и помогая им всегда оставаться на связи.

Q. Практическая робототехника – это направление исследований, которое способствует созданию инновационного и удобного пользовательского интерфейса и призвано изменить наше представление о роботах. Не могли бы вы подробнее рассказать о них?

Я думаю, что людям важно переосмыслить свои представления о «роботах», потому что сами их определения могут трактоваться совершенно по-разному. Многие общие определения могут противоречить друг другу, а согласно некоторым из них мы даже не сможем отнести к роботам отдельные роботизированные устройства. Лично я склоняюсь к максимально универсальному определению: если машина автоматически срабатывает в ответ на некое внешнее воздействие, мы вполне можем назвать ее роботом.

Причина, по которой я считаю, что людям важно порой задумываться о том, что же такое роботы на самом деле, заключается в том, что нас повсеместно окружают так называемые «практические роботы», которые оказывают сильное влияние на нашу повседневную жизнь. Рассмотрим, к примеру, матрас с датчиками, которые измеряют качество сна или температуру, регулируют положение и температуру с помощью исполнительных механизмов. Согласно практически любому определению робота подобный матрас можно считать таковым, однако сам владелец такого матраса, возможно, об этом и не подозревает.

От автоматических дверей в универсамах до автомобилей, которые измеряют расстояние до других автомобилей и соответствующим образом регулируют скорость, и даже до кофеварок, которые заваривают вам свежий кофе утром, опираясь на данные с датчиков – все это роботы, и, если бы вы примите это определение робота, вы начнете видеть их гораздо чаще в своей повседневной жизни.

Q. В чем, по вашему мнению, будут заключаться для пользователей основные преимущества от внедрения новых возможностей роботов в технологические устройства, ориентированные на конечных пользователей?

Основное преимущество для пользователей от включения роботизированных технологий в устройство, конечно, будет зависеть от самого устройства и от той проблемы, которую оно решает для пользователя. В обобщенном виде, я думаю, что преимущества сводятся к тому, что внедрение роботизированных технологий позволяет выполнять действия быстрее, делая весь пользовательский опыт более простым, безопасным и выгодным. Автоматизация – мощный механизм, влияющий на эти четыре критерия, не важно, идет ли речь о промышленном предприятии или о чьей-то гостиной.

 Q. В вашей команде имеются уникальные специалисты с самым разным опытом и экспертизой. Не могли бы вы привести примеры те случаев, когда способность мыслить разными категориями, с междисциплинарных позиций, привела к развитию инновационного нового подхода или технологии в области робототехники?

Время от времени мы проводим мозговые штурмы, на которых у одного или двух человек в команде возникает идея, которую они хотят превратить в проект. Эти люди придумывают ряд вопросов или инструкций для участников, а затем каждый человек в комнате берет стопку стикеров, заполняет их идеями и набросками для нового проекта и размещает их на стене. Самое замечательное в этом то, что, например, когда предложения касаются потенциальных идей для промышленного дизайна, у нас в команде есть не только специалисты по промышленному дизайну, но и программисты, ученые, инженеры-электрики и многие другие специалисты, и все они по-разному реагируют на одни и те же вводные данные.

Благодаря такому междисциплинарному взаимодействию дизайнеры в нашей команде получают более глубокое понимание того, что технически возможно, а инженеры – какие ограничения хороший дизайн может добавить к проекту. В результате у нас есть целая команда специалистов, в которой имеются дизайнеры, говорящие на языке инженерии, и инженеры, понимающие дизайн. Подобное взаимодействие было критически важным для такого проекта, как Samsung Bot Chef, где эстетика и инженерные аспекты очень взаимосвязаны.

 Q. Что бы вы сейчас назвали новейшими тенденциями в робототехнике? Как вы учитываете эти тренды в своей исследовательской работе в SRA?

Автоматизация и робототехника – это две постоянно развивающиеся области, которые в настоящее время растут по экспоненте. Когда мы приступаем к работе над проектом, обычно сначала мы стараемся определить необходимость улучшения отдельных аспектов нашей повседневной жизни, или возможный способ такого улучшения, а затем рассматриваем механизмы для реализации этой идеи. Автоматизация и робототехника – эффективные инструменты, которые хорошо подходят для решения некоторых из этих проблем.

Наш футуристичный концепт Samsung Bot Chef стал как раз результатом того, что мы стараемся отслеживать новейшие тенденции. Тогдашний руководитель нашей группы обратил внимание на огромный разрыв между образцами недорогих и медленных роботов-манипуляторов, которые можно увидеть на краудфандинговых платформах, и дорогостоящими и высокопроизводительными промышленными роботизированными манипуляторами. Следуя своей интуиции, он предложил представить на потребительском рынке модель, которая бы восполнила этот пробел. Основная цель заключалась в том, чтобы свести к минимуму стоимость такого робота для конечного пользователя при максимальном увеличении его производительности и возможностей. В результате нам пришлось с нуля заняться разработкой собственных сервомеханизмов. То, что мы создали, является одним из самых красивых манипуляторов, которые я когда-либо видел на рынке, он был специально создан для взаимодействия с теми же повседневными предметами, которые мы используем у себя дома.

 Q. Каким вы представляете себе будущее, основанное на инновационных робототехнических технологиях?

Когда я думаю о будущем, я пытаюсь представить, «как мог бы выглядеть для меня обычный день». Я надеюсь, что в будущем робототехника и автоматизация позволят мне выделять больше времени для себя, чтобы я мог заниматься любимыми делами. Между поддержанием отношений, работой, хобби, поручениями, поиском времени для отдыха и неожиданными событиями в жизни я постоянно ощущаю, что мне не хватает времени или энергии, чтобы балансировать между всем этим и заниматься каждым из этих видов деятельности. На мой взгляд, автоматизация может стать одним из тех механизмов, который поможет мне сэкономить время, чтобы я мог тратить его так, как я посчитаю нужным, и чувствовать себя более удовлетворенным.

 Q. Не могли бы вы рассказать о вашем самом важном достижении в SRA? Чем вы гордитесь больше всего?

Я очень горжусь тем, что наша команда провела демонстрацию Samsung Bot Chef в Берлине, на выставке IFA 2019 в Германии. Нам потребовалось на самом деле колоссальное количество усилий, чтобы спроектировать, изготовить и вручную собрать совершенно новые версии Samsung Bot Chef с нуля. Кроме того, нам пришлось спланировать сложную демонстрацию, запрограммировать все взаимодействия и многократно всё протестировать, не говоря уже о транспортировке наших демонстрационных роботов в Германию, возведении демонстрационной кухни и построении работы с поварами-ведущими. Это был действительно сложный, но полезный опыт, который не только сблизил нашу команду, но и напомнил нам, что, когда мы объединяем усилия для достижения общей цели, мы можем добиться удивительных результатов.

В рамках международного форума компания продемонстрировала свое видение относительно будущего, показав на стенде новейшие разработки своей интеллектуальной роботизированной линейки Bots.

Samsung Bot Chef

Каждый из нас оценил бы дополнительную пару рук на кухне, разделяющую тяготы кропотливых и рутинных задач, без которых нельзя представить приготовление ни одного блюда. Samsung Bot Chef – это помощник шеф-повара на базе искусственного интеллекта – «кобот» или робот для совместной работы, простой в использовании и универсальный, имеющий футуристический дизайн и продвинутую мехатронику.

Bot Chef оптимизирован для использования на кухне и способен выполнять широкий спектр кухонных задач – от измельчения и взбивания до наливания и очистки. Основанная на многоцелевой программируемой роботизированной платформе Samsung (SARAM), легкая консоль манипулятора обладает шестью степенями свободы диаметром подобно руке человека. Это позволяет ему демонстрировать грузоподъемность, достаточную для манипуляций с кухонной утварью, что делает устройство идеальным помощником на домашней кухне или в небольшого кафе. Робот оснащен усовершенствованными внутренними и внешними датчиками и алгоритмом планирования на основе искусственного интеллекта, что отвечает за безопасность взаимодействия машины и человека.

Пользователи могут управлять роботизированной рукой, используя простые и интуитивные голосовые команды. Базовая платформа искусственного интеллекта и машинного обучения позволяет легко программировать задачи для голосового управления и физических манипуляций. Их можно также загружать, настраивать через приложения. Например, чтобы помешать суп в кастрюле, пользователь может загрузить умение “stirring” («помешивать») из экосистемы умений. Bot Chef способен автономно распознать расположение предметов, поэтому пользователь может сказать ему, где найти ложку и в какой кастрюле размешать.

Chef Garden

Chef Garden, дебютировавший на KBIS 2019, представляет собой роботизированную ферму на базе искусственного интеллекта, которая без труда производит свежие фрукты и овощи без пестицидов круглый год.

Chef Garden легко интегрируется с новым поколением Samsung Family Hub, используя уже подключенные к холодильнику источники питания и воды. Для выращивания продуктов пользователям предлагается широкий выбор семенных капсул, которые помещают в Зону выращивания.  В ней используется технология туманопоники для создания питательного тумана, который доставляет растениям воду и питательные вещества, при этом в Зоне выращивания поддерживается необходимый уровень влажности и стерильность. Chef Garden контролирует все условия, чтобы обеспечить оптимальную среду для созревания плодов. Он также анализирует показатели растения и умеет делать прогнозы о скорости роста растения и времени сбора урожая. Благодаря интеграции с Family Hub платформа также может рекомендовать рецепты на основе фруктов и овощей, которые уже созрели, а также других продуктов из холодильника, что помогает минимизировать отходы.

GEMS: улучшение походки и укрепление мышц

Samsung GEMS был разработан, чтобы помочь пожилым людям быть более подвижными, используя вспомогательные силы робота, синхронизированные с их движениями, для поддержания суставов нижних конечностей. GEMS имеет три версии, каждая из которых поддерживает различные суставы: GEMS-H, GEMS-K и GEMS-A предназначены для бедер, колен и голеностоп соответственно.

Углубленные клинические исследования GEMS-H показали, что он может повысить эффективность и устойчивость походки, что приводит к более динамичной и сбалансированной ходьбе, а также к значительному сокращению расхода энергии. Опираясь на эти данные, Samsung расширила сферу его применения от реабилитации до обеспечения проактивной костно-мышечной медицинской терапии для обычных людей. GEMS-K был разработан, чтобы уменьшить нагрузку на коленный сустав. Это позволит облегчить симптомы у пациентов, страдающих остеоартритом. Система способствует отталкиванию при движении вперед, и предотвращает свисание стопы, таким образом помогая тем, кто страдает гемиплегией, вызванной последствиями удара.

Серия GEMS совершенствуется, стараясь постоянно повышать степень комфорта, доступность по цене и уровень персонализации благодаря слиянию передовых технологий в сфере робототехники, биомеханики и искусственного интеллекта.

Samsung Bot Air и Bot Clean

Используя по всему дому датчики для измерения качества воздуха, Samsung Bot Air переместится прямо к источнику загрязненного воздуха и начнет очищать это место. Пользователи узнают об улучшении качества воздуха в помещении в реальном времени благодаря интуитивно понятным световым индикаторам, которые изменяются от красного (плохое качества воздуха) до зеленого (чистый воздух). Bot Clean – это интеллектуальный и интерактивный роботизированный пылесос. Узнать об изменении статуса устройства можно по его движениям и глазам на дисплее. Кроме того, Bot Clean использует датчики LiDAR для автономного перемещения по комнате с помощью функционала SLAM (Синхронная локализация и картографирование), который сканирует местность для определения маршрута.