Роботы для дистанционного контроля удаленных объектов и общения с абонентами

Виктор Денисенко,

доктор технических наук

Интернет давно используется для общения между людьми, организациями  и предприятиями с целью передачи различной информации, торговли, рекламы… . Но в последние годы его все чаще используют также для дистанционного контроля и телеуправления различными удаленными устройствами и объектами. Одними из таких средств управления  являются роботы телеприсутствия.  Подобный робот содержит одну или две видеокамеры, компьютер и монитор. Передвигается он на колесной тележке, управляет роботом оператор, в том числе голосом,  и может осуществлять управление из любой точки планеты через интернет (см. фото). 

Большинство роботов имеет компьютер с неподвижным монитором  и две неподвижные видеокамеры — одну с широким углом обзора, и вторую камеру, направленную на колеса, что необходимо для управления движением, в частности,  при объезде препятствий. Однако неподвижные экран и камеры снижают эффективность  присутствия оператора, поскольку при общении «лицом к лицу» «взгляд» робота не направлен на говорящего. Эта проблема решена в роботах с поворотным планшетом, в который встроена видеокамера. Посредством планшета осуществляется видеосвязь, как между абонентами, так и для управления колесами и перемещением робота. Программное по командам оператора изменение угла наклона планшета с камерой позволяет роботу «смотреть себе под ноги». Сигналы управления колесной частью передаются из компьютера в контроллер колес  посредством канала Bluetooth.  Система дистанционной аудио- и видеосвязи  оператора с роботом в большинстве случаев основана на стандарте WebRTC (Webreal-timecommunications), который воплощен во многих веб-браузерах. Программное обеспечение робота позволяет передавать аудио и видео потоковые данные напрямую между браузерами и мобильными приложениями конечных пользователей. При этом  не нужен отдельный сервер, который бы хранил и обрабатывал данные, так как они обрабатываются  самими  бразерами и мобильными приложениями конечных пользователей в реальном времени.  Сервер используются только на этапе аутентификации пользователей и определения их IP-адресов.

В компании НИЛ АП (Научно-исследовательская лаборатория автоматизации проектирования, г. Таганрог)  разработан и серийно производится робот  BotEyes.  В его модификации BotEyes-Pad  (см. фото)  для аудио- и видеосвязи через Интернет используется  программа Skype. Это дает ряд преимуществ: со Skype знакомы более половины миллиарда человек, надежность и качество связи Skypeзначительно выросло после того как программу приобрела фирма Микрософт. Она внесла существенные изменения в инфраструктуру Skype,  в частности, суперузлы были перенесены на серверы Микрософт. Кроме этого, робот может использовать  WebRTC, по выбору пользователя.

В качестве компьютера, управляющего движением, в роботах обычно используется планшет, в котором находится ПО для видеосвязи.  В роботе BotEyes-Pad  для управления колесной частью используется отдельный компьютер, работающий под управлением Windows 10 IoTCore, версии, оптимизированной для сравнительно небольших устройств,  и использующий REST — сервис для управления учетными записями пользователей и перенаправления информации от оператора к роботу и обратно. Выделение отдельного компьютера для управления движением позволило использовать функции планшета исключительно для видеосвязи. При этом возможным стало использовать не только любой планшет, но также  любой  смартфон  и любую операционную систему, включая Windows, Android, iOS, Linux, MacOS. Для механического крепления гаджета используется специальная конструкция держателя с регулируемыми захватами. Разделение функций между компьютерами позволяет также самостоятельно установить в роботе любой видеомессенджер, например, GoogleHangout.

Дистанционное управление роботами выполняется обычно либо из специального приложения, либо из веб-браузера. Браузерный вариант удобен тем, что не зависит от платформы и типа гаджета, на которой установлен браузер, а отдельное приложение удобнее тем, что не нужно набирать адрес сайта управления. Роботы, использующие WebRTC, ограничены только браузерами, которые его поддерживают,  и стабильно работают только с GoogleChrome.

Робот BotEyes  может использовать для видеосвязи WebRTC, точно так, как и роботы других производителей. Однако при использовании  Skype в роботе BotEyes  гаджеты должны иметь функцию разделения экрана, чтобы в одной его части был открыт Skype, а в другой – программа управления колесной частью. Этому условию удовлетворяют все настольные компьютеры, iPad, но не iPhone, а  также гаджеты, начиная  с Android 7 и выше. В случаях, когда гаджет не поддерживает разделение экрана, можно использовать «плавающие» браузеры, которые работают поверх Skype и  имеют настройку прозрачности, которых достаточно много в PlayMarket. В компьютерах или планшетах роботов иногда устанавливают дополнительное программное обеспечение  для распознавания лиц, преобразования текста в речь, реализации функции чат-бота и др., которое не имеет прямого отношения к телеприсутствию.

Идея удаленного присутствия оператора для дистанционного контроля и управления объектами возникла десятки лет назад, но коммерческое  воплощение получила только с появлением интернета, недорогих компьютеров и соответствующих технологий. Области применения роботов телеприсутствия, позволяющие рынку развиваться, были найдены не сразу. Роботов сначала пытались использовать для привлечения к работе людей, находящихся в инвалидных колясках, в качестве видеоняни, для наблюдения за детьми в детском саду, на школьной площадке или дома в отсутствии родителей, для присмотра за домом или дачей во время отъезда хозяев, для общения  с больными, дистанционного обучения, посещения выставок, для видеонаблюдения и т.д. Однако в настоящее время подавляющее большинство роботов телеприсутствия используется для удаленной работы. Вероятно, это связано с их относительно высокой ценой, которая посильна только фирмам, но недоступна для рядового потребителя. По оценкам Института Гэллапа и Бюро статистики труда США, 22% американцев работают из дома, почти 50% из них – в удаленных или виртуальных командах, 15 тысяч удаленных работников в мире присутствуют на работе виртуально, используя  роботы удаленного присутствия.

К настоящему времени разработано более 30 разновидностей таких роботов, практически все они представлены на сайте https://telepresencerobots.com/, но реально востребованы и активно продаются только четыре: Double, Beam, PadBotиBotEyes  (см. таблицу).

Основные характеристики роботов телеприсутствия

Как ко всему необычному и еще не нашедшему массового применения  к идее телеприсутствия очень сложно привыкнуть. Большинствопотребителей рассматривают таких роботов как игрушку. Тем не менее, во всем мире продано уже 15 тысяч таких роботов, которые успешно помогают компаниям в решении перечисленных ниже проблем и дают колоссальный экономический эффект при окупаемости за несколько месяцев. Наиболее  востребованы рынком два сценария:

— работник, находясь дома или в командировке, участвует в жизни фирмы и работает так, как если бы находился в офисе среди своих коллег;

— руководитель фирмы, имеющей несколько офисов, выполняет свои функции, общаясь с персоналом или другими руководителями удаленно, с помощью робота.

Удаленную работу целесообразно использовать в следующих случаях:

— когда невозможно найти в вашем городе сотрудника с нужной узкой специализацией, с уникальными способностями или сертифицированного эксперта. Например, вы нашли его в Китае, в США или в Новосибирске, но ваша фирма расположена в Москве;

— когда сам работник по семейным обстоятельствам или  из-за болезни не может ездить в офис каждый день или это занимает крайне много времени;

— когда работник вынужден подолгу быть в командировке, но его присутствие в офисе также необходимо;

— когда работник должен быть в нескольких местах в течение одного дня. Например, лектор должен прочесть несколько лекций в разных городах в течение одного дня; начальник отдела кадров должен провести собеседование с кандидатами на работу в нескольких бюро по трудоустройству;генеральный заказчик хочет за один день побывать у нескольких соисполнителей;

— когда нужно срочно «появиться» у заказчика, чтобы разобраться в причинах сбоя установленного вами оборудования или настроить его руками персонала заказчика;

— когда присутствие «вживую» экономически нецелесообразно: всего одна командировка может стоить несколько десятков рублей и превышать стоимость робота.

Приведем  некоторые конкретные примеры. Предположим, вы – программист станка с ЧПУ, работаете дома. Перед тем, как поставить заготовку на станок, чтобы фрезеровать деталь, обычно сначала отслеживают траекторию фрезы визуально, «по воздуху». Если вы работаете дома, то с помощью робота можно дистанционно рассмотреть траекторию фрезы до установки детали и затем отслеживать траекторию в процессе фрезеровки, даже если станок расположен в Китае, а вы находитесь, допустим, в Таганроге.  Наличие у робота колес позволяет подъехать к станку и рассмотреть процесс с нужного ракурса. Аналогично, можете видеть, как монтажница спаяла печатную плату, как вырезали деталь на лазерном станке с ЧПУ, какую оснастку и приспособления использует сборщик при изготовлении изделия по проекту и пр.

Другой пример. Допустим, вы заказали пресс-форму в Новосибирске, вставили ее в термопласт-автомат, который находится в Таганроге, и отлили деталь. Деталь получилась с дефектами. Если у вас есть робот телеприсутствия, то разработчик пресс-формы может удаленно определить характер дефекта, посмотреть по приборной панели станка режимы литья, удаленно выполнить (с вашей помощью)  подбор более подходящих режимов или внести изменения в размеры и расположение литников, перепроектировав пресс-форму.

Третий пример. Предположим, вы – программист-надомник в команде, работающей над общим проектом. Каждый день проводятся планерки, на которых вам надо присутствовать, а у соисполнителей в течение рабочего дня возникают идеи, требующие обсуждения. Если ваш робот телеприсутствия включен постоянно и изображение с его камеры выведено через HDMI-интерфейс на ваш домашний телевизор, то у вас появляется полное ощущение того, что вы сидите в однойкомнате с остальными программистами, слышите реплики, касающиеся всех,  и можете подъехать «на роботе» к кому угодно чтобы  обсудить тонкие места в проекте. Ваше лицо при этом всегда видно на мониторе робота.Во время планерки вы видите не только того, кто говорит, но и выражения лиц остальных присутствующих, их мимику, слышите их высказывания. Далее, в таких мероприятиях обычно используют доску, на которой рисуют мелом схемы, диаграммы, графики и пр. Робот позволяет  повернуться к доске, подъехать поближе, если надо что-то рассмотреть. Создается эффект полного присутствия, не воспроизводимый неподвижными мониторами традиционной видеоконференции.

У руководителей необходимость в роботе телеприсутствия возникает в следующих случаях:

— если фирма имеет несколько офисов в разных городах или странах, то возникает  необходимость общения директора фирмы с руководителями удаленных офисов путем проведения телеконференций;

— если руководитель фирмы живет в другом городе или в другой стране (за рубежом это не является редкостью);

— если собственник фирмы или руководитель хочет проконтролировать, чем занимаются работники в удаленном офисе, как часто они курят и собираются ли в «группы для неформального общения»;

— если руководитель хочет показать фирму заказчику (удаленно);

— если руководитель хочет посмотреть, как контрагенты выполняют заказ (например, сборку шкафа комплектной автоматики или сборку фрезерного станка по спецзаказу, которая еще и выполняется в Китае);

— если покупатель хочет осмотреть крупногабаритный станок, помещение или технологический процесс, производство;

— если фирма строит новый офис или цех, директор может в любое время наблюдать строительство вместо того, чтобы тратить время на поездки.

Роботы телеприсутствия можно также использовать для дистанционного участия в научных, экономических, политических форумах и посещения выставок, контролировать, как уложен товар на складе, как кладовщики его отпускают, вежливо ли они общаются с посетителями  если офис в одном месте, а склад — в другом и пр.

Суть телеприсутствия  наглядно в фильме «Аватар» (аватар — фото или графическое изображение, которое используется в учетной записи пользователя для персонализации, самовыражения, облегчения узнавания и поиска владельца аккаунта). Это полное удаленное присутствие, со всеми связанными с ним ощущениями и эмоциями, с передачей сигналов всех органов чувств. Робот, который обеспечивает только телеуправляемую видео- и аудиосвязь, физически передает только звук и видео, но психологически достигается гораздо более сильный эффект – робот  позволяет видеть мимику, жесты, выражение глаз, изменение обстановки, движение людей в комнате и ощущать передвижение самого себя. Это гораздо больше, чем просто видеоконференция. Это создает ощущения вашего присутствия в коллективе. Психологически это уже совсем другой уровень общения, нежели по телефону или видеосвязи.

Существуют альтернативные средства реализации удаленного присутствия:

— использование роботов, которые не имеют колес, но позволяют изменять направление экрана и вебкамеры;

— системы телеконференций, когда в комнате устанавливаются большие неподвижные видеоэкраны, на которых выводится изображение удаленных персон;

— небольшие по размерам роботы-игрушки с функцией телеприсутствия;

— поворотные PTZ видеокамеры (их поворотом в двух плоскостях можно управлять через интернет), в том числе на колесах.

Будущее  телеприсутствия видится таким: работники находятся дома, а их аватары — в офисе фирмы. Фирмы комплектуют штат независимо от страны или города, в котором проживают их сотрудники. Языковой барьер преодолевается гаджетом-переводчиком с искусственным интеллектом. Роботы телеприсутствия – это первый шаг к построению аватара, показанного в  упомянутом кинофильме.

Автор –  главный конструктор Научно-исследовательской лаборатории автоматизации проектирования, г.Таганрог

www.reallab.ru   www.bookasutp.ru   www.boteyes.ru