Исследовательская работа "классификация роботов". Что такое робот

Каримов Мурат

Проведено исследование на тему: "Классификация роботов". В процессе работы изучена научная литература, большое количество разнообразных интернет ресурсов по данной теме. В работе рассмотрено понятие робот и его устройство, история появления и развития робототехники, а также проанализированы принципы строения роботов. На основе выявленных отличий проведена классификация указанных автоматических устройств.

По результатам проведённой работы можно сделать следующие выводы, что представленные в работе классификации не являются полными, исчерпывающими, в связи с тем, что робототехника и роботостроение предлагают все новые виды роботов, согласно запросам жизни и деятельности человека. А те виды автоматических устройств, которые представлены в работе достаточно оперативно усовершенствуются, отвечая на ежедневные запросы человека. Однако изобретение новых видов роботов и внедрение их в жизнь должно происходить с соблюдением всех норм нравственности и морали. Главное что должен помнить человек, ученый, изобретатель – робот – это творение с искусственным интеллектом, и то, как, где и в каких целях будет применяться подобное устройство полностью зависит от людей!

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Классификация роботов

Фаросский маяк. Механический рыцарь по чертежу Леонардо да Винчи.

Четырех-копытный робот-мул LS3 создан компанией Бостон Динамикс Шагающий робот-андроид Asimo , созданный корпорацией Хонда

Летающий робот - американская крылатая ракета «Томагавк» Змееподобные ползающие роботы

Классификация роботов по типу управления. Биотехнический Автоматический Интерактивный

Американский армейский робот-собака « BigDog » от компании Бостон Динамикс Робот-разведчик в виде таракана Японский робот-трансформер WR-07 превращается из транспортного средства в человекоподобную форму Бионические муравьи от Festo умеют общаться между собой. Группа робомуравьёв работает сообща, решая даже самые запутанные задачи Классификация роботов по внешнему виду

Stanley: самоуправляемое транспортное средство, созданное гоночной командой Стэнфордского университета на базе автомобиля Фольксваген и доработанный до возможности управления только бортовыми компьютерами Робот-беспилотник (дрон) Lotus от Joby Aviation был разработан совместно с NASA и представлен на выставке «Беспилотные системы 2015» в Атланте, США Роботизированная рука Shadow Robot Hand . Этот робот максимально имитирует человеческую руку, включая сенсорные подушечки на пальцах и определение температуры воздуха и может использоваться как протез

Человекоподобные роботы – андроиды. Asimo Albert Hubo (Einstein Robot) Aiko

Классификация роботов по функциональному назначению Аптечный робот Промышленный робот

Подводный робот Бытовой робот Боевой робот

Медицинский робот Наноробот Робот-программа

Только человек отвечает за то, как он проектирует, строит, использует роботов и относится к ним и другим творениям с искусственным интеллектом.

Предварительный просмотр:

МАОУ «Средняя общеобразовательная школа № 39 с углубленным изучением английского языка» Вахитовского района города Казани

Научно-исследовательская работа

в рамках XVII Всероссийского детского конкурса научно-исследовательских и творческих работ «ПЕРВЫЕ ШАГИ В НАУКЕ»

Тема: «Классификация роботов»

Работу выполнил:

Каримов Мурат Ирекович

ученик 1 «Д» класса

МАОУ «СОШ № 39» г. Казани

Научный руководитель:

Макарова Елена Ивановна

учитель начальных классов

I квалификационной категории

МАОУ «СОШ № 39» г. Казани

2015-2016 учебный год

Введение стр. 3

Роботы. История создания и развития робототехники. стр. 4
Устройство роботов. стр. 7
Основные виды роботов:

Манипуляционные и мобильные роботы. стр. 8
Классификация роботов по способу перемещения . стр. 9
Классификация роботов по типу управления. стр. 11
Классификация роботов по внешнему виду. Робот-андроид. стр. 13
Классификация роботов по функциональному назначению. стр. 17

Заключение стр. 24

Список использованной литературы стр. 26

Введение.

Современный мир теперь сложно представить без роботов. Эти автоматические устройства, созданные человеком для различных целей – образовательных, производственных, развлекательных и др., прочно вошли в нашу жизнь. Теперь робот – это не фантастика, не мечта, а реальность. Робот-пылесос поможет вам с уборкой, летающий робот-беспилотник охраняет границы нашей страны, робот-программа помогает по запросу быстро найти нужную информацию в интернете. Для того, чтобы лучше понимать перспективы развития робототехники и применения роботов в будущем нужно освоить такое понятие как робот, узнать, как и из чего они собираются, как и кем управляются, какие возможности открываются перед человеком при использовании такой техники и с какими проблемами он сталкивается при этом.

Задачей данной работы было изучить понятие «робот», их устройство, проследить развитие робототехники во времени. В зависимости от строения и назначения роботов была проведена классификация этих автоматических устройств, что и было целью работы. В работе приведены классификации, доступные для понимания человека без специального технического образования. Роботы разделены по следующим основаниям: способ перемещения, тип управления, внешний вид и функциональное назначение.

В последующих работах планируется изучить роботов и классифицировать их не с точки зрения механики, а с позиции других наук – информатики и электроники.

I. Роботы. История создания и развития робототехники

Согласно Американскому институту по изучению роботической техники, робот представляет собой репрограммируемый мультифункциональный манипулятор, предназначенный для перемещения материалов, предметов с целью выполнения различных задач. В словаре Вебстера (Websters’ English Dictionary) робот определяется как «автономный аппарат или устройство, осуществляющий различные действия, свойственные человеку, и выполняющий их как будто под контролем человеческого разума». Вышеуказанные определения робота объединяют три основных функции – способность выполнять определенные действия, возможность решать различные задачи на запрограммированной основе, а также способность робота интерпретировать и модифицировать ответы на команды оператора.

Слово « ро́бот » происходит из словацкого языка (robot , от robota - подневольный труд) и означат автоматическое устройство. Такое устройство действует по заранее заложенной программе и получает информацию об окружающем мире через датчики, как живые организмы через органы чувств. Робот самостоятельно выполняет разнообразные операции, которые обычно выполняет человек. При этом робот может получать команды от человека или действовать самостоятельно (автономно).

Понятие «робот» впервые было использовано чешским писателем Карелом Чапеком в пьесе «Р. У. Р.» («Россумские универсальные роботы») в 1920 году.

Еще с древних времен человечество пыталось использовать машины для облегчения своего труда, выполнения наиболее тяжелой работы, требуемой значительных физических усилий.

Первые искусственные создания упоминаются еще в мифах Древней Греции. Миф о Кадме рассказывает, что он, убив огромного змея, разбросал его зубы по земле и запахал их, а из зубов выросли солдаты. Миф о скульпторе Пигмалионе повествует о том, как он вдохнул жизнь в созданную им статую - Галатею. Также в мифе про Гефеста рассказывается, как он выковал себе механических помощников, которые раздували огонь, качая мехи. Мифы и легенды о механических существах, созданных для помощи, есть и скандинавской культуре, и у восточных народов.

Первое практическое применение механических людей с автоматическим управлением - относятся к 3 веку до н.э.. На маяке на острове Фарос (одно из 7 чудес света), были установили механические статуи - фигуры. Например, одна из фигур всегда указывала рукой на солнце на всем его пути и опускала руку вниз, когда оно заходило, другая отбивала каждый час днем и ночью, по третьей можно было узнать направление

Прообразами роботов были также механические фигуры, созданные арабским учёным и изобретателем Аль-Джазари (1136-1206). Он создал лодку с четырьмя механическими музыкантами, которые играли на бубнах, арфе и флейте.

Чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года. Его записи, найденные в 1950-х, содержали детальные чертежи механического рыцаря, способного сидеть, раздвигать руки, двигать головой и открывать забрало. Дизайн, скорее всего, основан на анатомических исследованиях ученого. Неизвестно, пытался ли Леонардо построить такого робота.

В XVI-XVIII веках в Европе получило значительное распространение конструирование автоматонов - заводных механизмов, внешне напоминающих человека или животных и способных иногда выполнять достаточно сложные движения. Один из наиболее ранних образцов таких автоматонов - «испанский монах» (примерно 40 см в высоту), способный прогуливаться, ударять себя в грудь правой рукой, кивать головой, периодически он подносит находящийся в его левой руке крест к губам и целует его. Считается, что этот автоматон был изготовлен примерно в 1560 году.

С начала XVIII века начали появляться сообщения о машинах с «признаками разума», однако в большинстве случаев выяснялось, что это мошенничество. Внутри механизмов прятались живые люди или дрессированные животные.

В конце 19 в. русский инженер Пафнутий Чебышёв придумал стопоход – первый в мире шагающий механизм, обладающий высокой проходимостью. Также в конце 19 в. Никола Тесла разработал и продемонстрировал миниатюрное радиоуправляемое судно.

В 30-е годы 20 века - появились конструкции внешне напоминающих человека устройств, способных выполнять простейшие движения и воспроизводить фразы по команде человека.

В 1968 году - японская компания Kawasaki Heavy Industries, Ltd. собрала своего первого промышленного робота. С тех пор Япония начала неуклонное движение к тому, чтобы стать мировой столицей роботов - с более чем 130 компаниями, вовлеченных в их производство. В настоящее время на долю Японии приходится около 45 % функционирующих в мире промышленных роботов.

Робототе́хника (от робот и техника) - это наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем для производства. Эта наука основана на таких дисциплинах, как электроника, механика, телемеханика, информатика, а также радиотехника и электротехника. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную, экстремальную – военную, космическую, подводную, и другие виды робототехники.

II. Устройство роботов

Внешний вид и устройство современных роботов разнообразны. В промышленном производстве используются роботы, которые совсем не похожи на человека. Это связано с тем, что создание человекоподобного рода не всегда экономически выгодно. А для некоторых производственных технических процессов в этом нет необходимости. При всем своем разнообразии, эти автоматические устройства имеют общие составляющие, и общий принцип работы устройств.

Приводы - это «мышцы» роботов . В настоящее время самыми популярными двигателями в приводах являются электрические, но применяются и другие, использующие химические вещества или сжатый воздух, например пьезодвигатели, когда крошечные пьезоэлектрические ножки, вибрирующие с частотой более 1000 раз в секунду, заставляют мотор двигаться по окружности или прямой. Воздушные мышцы - простое, но мощное устройство для обеспечения силы тяги. При накачивании сжатым воздухом мышцы способны сокращаться до 40% от своей длины. Причиной такого поведения является особый плетеный материал, который может растягиваться и сжиматься.

Однако, термин «робот» используют не только для автоматических устройств, но и для компьютерных программ , примерами которых могут служить, например, боты или поисковые роботы. Результатом работы поискового робота является большое количество ответов на поисковый запрос. Такая информационная система достаточно эффективна, так как способна обслужить большее количество людей, предоставив им необходимую информацию.

III. Основные виды роботов (классификация)

1. Манипуляционные и мобильные роботы

Основные классы роботов – это манипуляционные и мобильные роботы.

Манипуляционный робот - автоматическая машина (стационарная или передвижная), состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора , имеющего несколько степеней подвижности, и устройства программного управления, которая служит для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. Такие роботы производятся в напольном, подвесном и портальном исполнениях. Получили наибольшее распространение в машиностроительных и приборостроительных отраслях.

Мобильный робот - автоматическая машина, в которой имеется движущееся шасси с автоматически управляемыми приводами. Такие роботы могут быть колёсными, шагающими и гусеничными (существуют так же ползающие, плавающие и летающие мобильные робототехнические системы).

Также роботы разделяются:

1. По способу перемещения

2. По типу управления

3. По внешнему виду

4. По функциональному назначению

Рассмотрим подробнее каждый вид роботов.

2. Классификация роботов по способу перемещения

По способу перемещения роботы делятся на колесные, гусеничные, шагающие, летающие, ползающие, плавающие.

Наиболее распространёнными роботами являются четырёхколёсные и гусеничные роботы . Есть также роботы, имеющие другое число колёс - два или одно. Такого рода решения позволяют упростить конструкцию робота, а также придать роботу возможность работать в более узких пространствах, где четырёхколёсная конструкция будет достаточно широкой и неудобной. Однако, для устойчивости двухколесных роботов требуются специальные балансирующие устройства. Одноколёсные роботы во многом представляют собой развитие идей, связанных с двухколёсными роботами. Для перемещения в пространстве в качестве единственного колеса может использоваться шар, приводимый во вращение несколькими приводами. Примером может служить шаробот. Для перемещения по неровным поверхностям, траве и каменистой местности разрабатываются шестиколёсные роботы, которые имеют большее сцепление, по сравнению с четырёхколёсными. Ещё большее сцепление обеспечивают гусеницы. Например, многие современные боевые роботы, а также роботы, предназначенные для перемещения по грубым поверхностям, разрабатываются как гусеничные.

Перемещение шагающего робота с использованием «ног» представляет собой сложную задачу динамики. Уже создано некоторое количество таких роботов, но они пока не могут достичь такого же устойчивого движения, какое присуще человеку. Роботы, использующие две ноги, как правило, хорошо перемещаются по полу, а некоторые конструкции могут перемещаться по лестнице. Также создано множество механизмов, перемещающихся на более чем двух конечностях, это например робот-собака, робот-мул ил робот-таракан. Такие конструкции легче в проектировании.

Большинство современных самолётов являются летающими роботами, управляемыми пилотами. Автопилот способен контролировать полёт на всех стадиях - включая взлёт и посадку. К летающим роботам относятся также беспилотные летательные аппараты, к ним относятся крылатые ракеты.

Существует ряд разработок ползающих роботов, перемещающихся подобно змеям или червям. Предполагается , что подобный способ перемещения может придать им возможность перемещаться в узких пространствах. Их, например, можно использовать для поиска людей под обломками рухнувших зданий.

Так же есть разработки плавающих роботов. Они передвигаются в воде подобно рыбам или медузам. Эти аппарат, достаточно бесшумны и манёвренны.

Роботы, задействованные в производстве на промышленных объектах, чаще всего передвигаются вдоль монорельсов, по напольной колее и т. д. Если есть необходимость перемещения по наклонным или вертикальным плоскостям то в промышленных роботах используются «шагающие» механизмы с вакуумными присосками.

3. Классификация роботов по типу управления

По типу управления робототехнические системы подразделяются на биотехнические, автоматические и интерактивные.

Биотехнические:

командные (кнопочное и рычажное управление отдельными звеньями робота). Человек-оператор с командного устройства дистанционно задаёт движение в каждом сочленении. Если говорить точнее, то это не роботы в полном смысле слова, а «полу-роботы».
копирующие, повторяющие движения человека.
полуавтоматические. Это роботы, при управлении которыми человек-оператор задаёт лишь движение рабочего органа манипулятора, а формирование согласованных движений в сочленениях система управления роботов осуществляет самостоятельно.

2. Автоматические:

программные (функционируют по заранее заданной программе, в основном предназначены для решения однообразных задач в неизменных условиях). Это самая простейшая и самая распространенная разновидность роботов. В таких роботах отсутствует сенсорная часть, а все действия выполняются циклически по жёсткой программе, заложенной в память запоминающего устройства.

адаптивные роботы решают типовые задачи, но адаптируются под условия функционирования. Они оснащённые сенсорной частью (системой очувствления) и снабжённые набором программ. Сигналы, поступающие к системе управления от датчиков , анализируются ею, и в зависимости от результатов принимается решение о дальнейших действиях робота, предполагающее переход от одной программы к другой.
интеллектуальные роботы – наиболее развитые автоматические системы. Это роботы с элементами искусственного интеллекта . Они способны с помощью сенсорных устройств самостоятельно воспринимать и распознавать обстановку, строить модель среды, и автоматически принимать решение о дальнейших действиях, а также самообучаться по мере накопления собственного опыта деятельности

3. Интерактивные:

автоматизированные роботы. При управлении таким видом возможно чередование автоматических и биотехнических режимов.

супервизорные (автоматические системы, в которых человек выполняет только целеуказательные функции). Роботы, выполняют автоматически все этапы заданного цикла операций, но осуществляют переход от одного этапа к другому по команде человека-оператора.
диалоговые (робот участвует в диалоге с человеком по выбору стратегии поведения, при этом, как правило, робот оснащается экспертной системой, способной прогнозировать результаты манипуляций и дающей советы по выбору цели).

Основные задачи управления роботами:

планирование положений;
планирование движений;
планирование сил и моментов;
анализ динамической точности;
идентификация кинематических и динамических характеристик робота.

4. Классификация роботов по внешнему виду. Робот-андроид

Внешний вид и конструкция современных роботов могут быть весьма разнообразными. Как уже было отмечено выше, в промышленном производстве широко применяются различные роботы, внешний вид которых (по причинам технического и экономического характера) далёк от « человеческого ». Также роботами называют и некоторые программы – боты или поисковые системы.

В презентации, кроме промышленных видов, были показаны и другие роботы – робот-мул, робот-змея, роботы похожие на машину или танк. Вот еще несколько интересных видов – робот-собака, робот-разведчик в виде таракана, робот-трансформер, робот-муравей, самоуправляемый автомобиль, робот-беспилотник, роботизированная рука. Уже создан человекоподобный робот – андроид, который способен не только двигать руками и ногами, выполняя определенные функции, но и выражать свои эмоции - счастье, страх, удивление, грусть, гнев, отвращение - с помощью жестов и мимики.

Современные человекоподобные роботы.

ASIMO - робот-андроид, созданный корпорацией Хонда. Ростом в 130 сантиметров и весом в 54 килограмма, робот похож на маленького астронавта, который несет рюкзак. Он умеет ходить на двух ногах, копируя человеческую походку скоростью в 6 км/ч , использовать свои руки, говорить и слушать, видеть и узнавать людей и объекты. Используя зрительную информацию, которую собирает вмонтированная в голову робота видеокамера, ASIMO распознает движения множества объектов, а также оценивает расстояние от них и их направление. С помощью комплекса этих технологий робот может следить за перемещениями людей камерой, следовать за человеком или поприветствовать его, когда он приближается. ASIMO умеет интерпретировать позиции и движения руки, распознавать позы и жесты. Благодаря чему робот может реагировать не только на голосовые команды, но и на естественные телодвижения людей. Таким образом, он, например, понимает, когда ему предлагают рукопожатие или когда человек ему машет, и отвечает взаимностью. Кроме того, он понимает, когда ему указывают направление движения. ASIMO умеет анализировать окружающие объекты и ландшафт и действовать так, чтобы это было безопасно для него и находящихся рядом людей. Например, он узнает потенциально рискованные объекты, такие, как лестницы, а также останавливается или обходит людей и другие движущиеся объекты, чтобы не столкнуться с ними. Возможности робота распознавать род звуков углубились, и теперь он знает разницу между голосами и прочими звуками. Он отвечает на свое имя, поворачивается лицом к человеку, с которым разговаривает, реагирует на внезапные необычные звуки вроде упавшего предмета или столкновения, и поворачивает голову в этом направлении. ASIMO может узнавать человеческие лица, даже когда человек двигается. Он может отдельно различать 10 человеческих лиц. Когда их зарегистрируют в его памяти, он будет обращаться к ним по имени.
Робот Альберт Хубо (Albert HUBO) или Einstein Robot - это андроидный робот. Его внешний вид составляет голова, которая копирует голову ученого Альберта Эйнштейна, и туловище довольно известного гуманоидного робота Хубо. Модель для тестирования и воспроизведения роботом человеческих Голова имеет 35 суставов, благодаря чему может выражать различные эмоции на лице, пользуясь независимыми движениями глаз и губ. Также в голове есть две камеры для визуального распознавания.

Робот-гиноид Aiko была создана канадским робототехником-любителем по имени Чунг Ле. Вес 30 кг, рост 151 см. Она умеет разговаривать, читать текст, распознавать предметы и цвета, решать математические задачи, реагировать на внешние раздражители . Поначалу Aiko не умела ходить, но сейчас этот вопрос практически решен. «Кожа» Aiko состоит из мягкого силикона и она способна «чувствовать боль». Главной целью создания проекта Aiko является помощь и уход за стариками и больными людьми, а также работа в офисе, уход за домом и развлечение детей. В данный момент Aiko знает два языка японский и английский. У первой модели Aiko был грубый и очень не похожий на человеческий голос. Однако ситуация улучшилась - голос стал больше похож на мягкий голос девушки, в большей степени благодаря уникальному органу - в точности скопированному с оригинала человеческому языку.

TOPIO - андроид, разработанный для игры в настольный теннис против человека. Обладает внешностью, напоминающей человеческую, перемещается на двух ногах. Робот разработан в 2005 году вьетнамской компанией TOSY, занимающейся разработками в области робототехники. TOPIO 3 имеет рост 1 метр 88 сантиметров и весит порядка 120 кг. Все версии робота используют самообучающуюся систему искусственного интеллекта, позволяющую роботу улучшать свои навыки в процессе игры.

EveR-1 - робот, похожий на 20-летнюю кореянку: её рост 1,6 метра, а вес - около 50 килограммов. Ожидается, что андроиды, вроде EveR, смогут служить гидами, выдавая информацию в универмагах или музеях.

Repliee R-1 - человекоподобный робот с внешностью японской пятилетней девочки, предназначен для ухода за пожилыми и недееспособными людьми

HRP-4C - робот-девушка, предназначенная для демонстрации одежды. Рост робота составляет 158 см, а вес вместе с батареями - 43 кг. У этого андроида достаточно хорошая мимика, позволяющая выражать эмоции.

Repliee Q2 - робот-девушка была показан на международной выставке World Expo, проходившей в Японии. На демонстрациях он исполнял роль телевизионного репортера-журналиста, при этом постоянно взаимодействуя с людьми. В роботе были установлены всенаправленные камеры, микрофоны и датчики, которые позволяли Repliee Q2 без особых трудностей определять человеческую речь и жестикуляцию.

Ибн Сина - андроид, названный в честь древнего персидского философа и врача Ибн Сины. Говорит на арабском языке, способен самостоятельно найти своё место в самолёте, общаться с людьми. Распознаёт выражение лица говорящего и прибегает к соответствующей ситуации мимике. Его губы двигаются довольно монотонно, однако отмечается, что особенно хорошо у него получается поднимать брови и прищуривать глаза.

Фрэнк - первый биоробот, созданный в 2011 году группой специалистов во главе с доктором Бертольтом Мейером, который является первым человеком с бионической рукой. «Bionic Man» как поясняют ученые, состоит из 28 искусственных частей человеческого тела, которые в настоящий момент освоены учеными и медиками. В их число входят сердце, селезенка, щитовидная железа, почки и легкие. Правда, воссоздать человеческий мозг ученым пока не удалось. Сейчас «мозгом» роботу служат электронные микросхемы и компьютер, который удаленно (через Bluetooth) управляет его действиями. Новый робот умеет дышать, ходить, видеть и даже вести беседу. Лицо робота изготовлено из силикона. Его «прототипом» послужил сам Бертольт Мейер.

5. Классификация роботов по функциональному назначению

В зависимости от функционального назначения, выделяют следующие типы роботов:

Аптечный робот.

Для автоматизации работы аптек немецкие инженеры разработали робота, позволяющего экономить время на поиск лекарства. В 1996 году был представлен первый в мире робот-фармацевт для автоматизации выдачи наиболее востребованных медикаментов в аптеке.

- Промышленный робот.

Промышленный робот - предназначен для выполнения различных технологических операций в производственном процессе. Такие роботы способны выполнять производственные операции по 24 ч в сутки. и способны заменить человека на опасных производствах, т.к. не подвержены воздействию газов и выбросу опасных химических веществ. При неизменном уровне качества работы такие механизмы позволяют увеличить производительность труда в целом.

Первые промышленные роботы начали создавать в середине 50-х годов XX века в США. Сначала были разработаны погрузочно-разгрузочные манипуляторы, затем появились роботы для сборочных и других работ.

- Транспортный робот.

Относится к промышленным роботам. Используется для погрузо-разгрузочных работ.

Подводный робот.

Существуют как российские, так и зарубежные разработки роботизированных подводных аппаратов, которые способны работать на различной глубине. Например, мобильный комплекс «Пантера Плюс» используется для прокладки кабеля по дну, обезвреживания мин и помощи в спасении затонувшей подлодки. Е го механические манипуляторы настолько чувствительны, что способны вязать из канатов узлы под километровой толщей воды. Он оборудован дисковой пилой для обреза тросов, тросорезом для перекусывания стальных проводов. Установленные на нем сонары и сенсоры найдут иголку в толще ила. Мощные прожекторы позволяют работать в полной темноте, а сверхчувствительные камеры передают на поверхность видео отличного качества.

Управление по передовым технологиям и программам американского ЦРУ разработало беспилотный подводный аппарат в виде робота-сома, который предназначен для изучения подводных обитателей и водоемов.

Бытовой робот.

Бытовой робот предназначен для помощи человеку в повседневной жизни. В 2007 году Билл Гейтс опубликовал статью «Робот в каждом доме» о значительном потенциале роботов в том числе домашних и бытовых роботов для социума. Наиболее распространены роботы в виде игрушек, роботы-няни, роботы-помощники в домашнем хозяйстве, роботы-экскурсоводы и роботы-официанты.

Роботы-игрушки весьма разнообразны. Это роботы в виде животных, кукол, динозавров. В серии развивающих игрушек LEGO есть набор конструктора LEGO Mindstorms для создания программируемого робота.

Социальный робот способен в автономном или полуавтономном режиме взаимодействовать и общаться с людьми в общественных местах или дома. Это роботы: няни и сиделки (Wakamura, RIBA, PaPeRo, Hubo), дворецкие (Pepper, Cubic), роботы телеприсутствия (Romo,Double, Даша, R.Bot, Webot, Promobot), роботы-учителя (андроид Пушкин) и помощники для детей с аутизмом (Nao) и другие виды. Такие роботы помогают молодым родителям укладывать детей спать. Они крепятся к детской кроватке с помощью специальных механизмов. Плач младенца улавливает микрофон. Затем в действие вступают специальные механизмы, которые начинают плавно качать кроватку. Также их используют для реабилитации маломобильных людей и инвалидов, давая им возможность общаться, удаленно работать и развлекаться.

Роботы-помощники в домашнем хозяйстве – это и весьма популярные роботы-пылесосы, полотёры, газонокосилки, а также роботы для чистки бассейнов и водосточных желобов. Как правило, эти роботы способны самостоятельно перемещаться в помещении, возвращаясь по мере необходимости на зарядную станцию.

- Робот для обеспечения безопасности и боевой робот.

В последнее время роботы всё чаще применяются силовыми структурами: военными, полицией, аварийно-спасательными службами.

Для оперативной разведки используют «летающих роботов» - беспилотные летательные аппараты. При проведении под водой обследования потенциально опасных объектов и поисково-спасательных работ службы МЧС России используют подводные роботы серии «Гном», роботизированные установки пожаротушения.

Боевые роботы заменяют человека в боевых ситуациях или при работе в условиях, несовместимых с возможностями человека в военных целях, например, разведка, боевые действия, разминирование. В настоящее время большинство боевых роботов являются устройствами телеприсутствия, и лишь очень немногие модели имеют возможность выполнять некоторые задачи автономно, без вмешательства оператора.

Разработка боевых роботов ведется с начала 20 в. В 1910 году в США возникла идея использовать летательные аппараты без человека. По замыслу управляемое часовым механизмом устройство в заданном месте должно было сбрасывать крылья и падать как бомба на врага. Получив финансирование армии США, были построены и испытаны такие беспилотные устройства. Но в боевых действиях они так и не применялись.

В Советском Союзе в начале 30-х годов 20 в. Сталиным был утверждён план реорганизации войск, в котором делалась ставка на танки. В связи с этим были построены телетанки - управляемые в боях по радио на расстоянии, без экипажа. Очень скоро у этих конструкций обнаружилась «ахиллесова пята»: однажды, в ходе учений, машины внезапно перестали выполнять команды операторов. После тщательного осмотра техники никаких повреждений обнаружено не было. Немногим позже было установлено, что высоковольтная линия передачи тока, проходящая вблизи учений, создавала помехи для радиосигнала. Также радиосигнал терялся на пересечённой местности. С началом Отечественной войны разработки по усовершенствованию телетанков прекратились.

После окончания Второй мировой войны стали появляться высокоточные интеллектуальные роботы, способные анализировать, видеть, слышать, чувствовать, различать некоторые химические вещества и производить химические анализы воды или почвы.В 1948 году в США был создан разведывательный беспилотный летательный аппарат и уже в 1951 году «беспилотник» был пущен в массовое производство.

В 1979 году, в техническом университете имени Н. Э. Баумана, по заказу Комитета Государственной Безопасности СССР был сделан сверхлёгкий мобильный робот для обезвреживания взрывоопасных предметов.

С начала XXI века многие страны увеличили инвестиции в разработки новых технологий в робототехнике. Разработаны и применяются роботы-разведчики (сухопутные и подводные), роботы-транспортировщики, роботы-часовые, предназначенные для охраны границ. Американцами разработаны боевые роботы, снабжённые крупнокалиберным пулемётом.

Из серийно производящегося вооружения известен также российский самоходный зенитный ракетно-пушечный комплекс Панцирь-С1 , который может работать в автоматическом режиме как в отдельной боевой единице, так и в составе подразделения из нескольких боевых машин. Правозащитники выступают против боевых роботов в связи с их возможной бесконтрольностью. Например, они могут убивать раненых и сдающихся в плен противников, им трудно отличить бойцов противника от мирных жителей).

Медицинский робот.

В последние годы роботы получают всё большее применение в медицине; в частности, разрабатываются различные модели хирургических роботов . Первая операция с применением хирургического робота была проведена в 1992 году. С 2000 года серийно выпускается робот Da Vinci, предназначенный для лапароскопических операций и установленный в нескольких сотнях клиник по всему миру.

Этот робот состоит из двух блоков, один предназначен для оператора, а второй - четырёхрукий автомат - выполняет роль хирурга. Одна из «рук» робота держит видеокамеру, передающую изображение оперируемого участка, две другие в режиме реального времени воспроизводят совершаемые хирургом движения, а четвёртая «рука» выполняет функции ассистента хирурга. Врач-хирург садится за пульт, который даёт возможность видеть оперируемый участок в 3D с многократным увеличением и использует специальные джойстики, для управления инструментами.

Стоимость системы Da Vinci около 2 млн. долл. США. В России установлено чуть менее тридцати таких хирургических систем.

Наноробот.

Нанороботы, или наноботы - это роботы, размером сопоставимые с молекулой, обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ.

На данный момент, нанороботы находятся в научно-исследовательской стадии создания. Разработке компонентов наноустройств и непосредственно нанороботам посвящён ряд международных научных конференций.

В 2010 году были впервые продемонстрированы нанороботы на основе ДНК, способные перемещаться в пространстве.

Первое полезное применение наномашин, если они появятся, планируется в медицинских технологиях, где они могут быть использованы для выявления и уничтожения раковых клеток. Также они могут обнаруживать токсичные химические вещества в окружающей среде и измерять уровень их концентрации. Также нанороботы могут быть использованы как транспортеры для доставки лекарств, биомедицинский инструментарий, в качестве средств наблюдения и шпионажа, а также в качестве оружия, для космических исследований.

Так как нанороботы имеют микроскопические размеры, то их, вероятно, потребуется очень много для совместной работы в решении микроскопических и макроскопических задач.

Робот-программа.

Робот, или бот, а также интернет-бот, www-бот - это специальная программа, которая выполняет автоматически и/или по заданному расписанию какие-либо действия. При обсуждении компьютерных программ термин употребляется в основном в применении к Интернету.

Обычно боты предназначаются для выполнения работы, однообразной и повторяемой, с максимально возможной скоростью (очевидно, намного выше возможностей человека).

Заключение.

Представленные в работе классификации не являются полными, исчерпывающими, в связи с тем, что робототехника является одной из динамично развивающихся наук, а роботостроение – одной самых перспективных отраслей производства. И в своем сочетании они будут предлагать все новые виды роботов, согласно запросам жизни и деятельности человека.

Те же виды роботов, которые рассмотрены в данной работе, постоянно усовершенствуются с помощью технологий. Так человекоподобные роботы – андроиды становятся способными к решению логических задач, обретают искусственную кожу, снабженную сенсорами по подобию человеческой тактильной памяти, которая позволяет нам помнить ощущения при прикосновении даже после контакта с предметами.

Изобретен робот способный ездить по вертикальной стене. Благодаря своей конструкции VertiGo способен передвигаться по стене даже с неровной поверхностью, например, по кирпичной кладке. Устройство длиной около 60 сантиметров представляет собой четырёхколесную платформу, которая имеет два независимых меняющих угол наклона пропеллера. Они работают аналогично спойлерам на автомобилях, создавая силу, прижимающую колёса конструкции к полу или стене. Пропеллеры меняют вектор тяги, изменяя угла наклона, поэтому робот способен переезжать с горизонтальной поверхности на вертикальную.

Однако при всей перспективности роботостроения существует ряд проблем, возникающих при использовании роботов. Это и проблемы этики – например, проблема использования военных роботов, проблема продления жизни людей на земле за счет внедрения в организм молекулярных роботов, предотвращающих старение клеток. Решать подобные проблемы призвана робоэтика - «этика робототехники». Это понятие используется, чтобы обозначить отношение этики именно к роботам (так как это понятие связано с поведением человека). Данная сфера описывает, как люди проектируют, строят, используют роботов и относятся к ним и другим творениям с искусственным интеллектом.

На январском экономическом форуме в Давоссе одной из официальных тем станет так называемая «четвертая технологическая революция». В числе тем, которые будут обсуждаться на форуме, будут гипотетическое участие роботов в войнах и замена роботами специалистов, принадлежащих к среднему классу.

Представленная работа станет моим первым шагом к изучению роботостроения, использования роботов и проблем распространения робототехники.

Список использованной литературы:

Боголюбов А.Н., Никитин Д.А. Популярно о робототехнике/ Отв. ред. В.Д. Новиков. Киев: Наук, думка, 1989. 200 с.

Василенко H.B., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. Основы роботехники. / под ред. К.Д. Никитина – Томск: МГП «РАСКО», 1993.

Кобринский А.Е. Вот они - роботы. М.: Наука, 1972. 113 с.

Макаров И. М., Топчеев Ю. И. Робототехника: История и перспективы. - М.: Наука ; Изд-во МАИ, 2003. 349 с.

Отряшенков Ю. М. Юный кибернетик. - Детская литература, 1978.

Электронные ресурсы:

http://aviadron.ru/

http://edurobots.ru/

http://geektimes.ru/hub/robot/

http://gizmod.ru/roboty/

https://kantiana.ru/news/143/161510/

http://novate.ru/blogs

http://postnauka.ru/

http://potustorony.ru

Http://roboting.ru/

http://robot-ex.ru

http://robo-hunter.com/

http://techvesti.ru/robot

https://ru.wikipedia.org/wiki/Робототехника

https://ru.wikipedia.org/wiki/робот

Роботы ― технические устройства, выполняющие определенный набор операций. С древних времен люди пытались создать машины, заменяющие действия живого человека. Был найден чертёж человекоподобного робота, сделанный Леонардо да Винчи в XV веке.

В настоящее время роботы не всегда похожи на людей. Существует большое количество стационарных станков-манипуляторов, позволяющих дистанционно или вообще без вмешательства человека осуществлять сложные и точные операции. Такие механизмы широко применяются в промышленности и медицине.

Наиболее распространенными подвижными роботами являются колесные и гусеничные. Небольшие модели устройств такого типа можно собрать своими руками на основе готовых плат-контролеров. Колесные и гусеничные основы используются для роботов разного типа: от марсоходов до помощников по дому.

Кроме колесных и гусеничных роботов существуют шагающие. Механизмы этого типа передвигаются, поочередно переставляя отдельные опоры, как люди и животные. Подобный подход к передвижению позволяет, например, перемещаться по лестнице, а также быстро и гибко реагировать на возникающие препятствия. Построение шагающих роботов – непростая задача. Для управления приводами «ног» создаются программные алгоритмы, сложность которых существенно возрастает с каждым дополнительным требованием к передвижению.

Примером шагающего робота является четвероногий BigDog, разработанный в США для военных целей. Робот-собака предназначен для передвижения по труднодоступным местам и перемещения грузов при минимальном контроле человека. Четыре независимые точки опоры позволяют преодолевать препятствия, недоступные для колесной и гусеничной техники. В ходе тестирования BigDog показал способность двигаться по неровной наклонной поверхности, а также восстанавливать равновесие после удара сбоку.

Скорость колесных роботов соизмерима со средствами передвижения. А какую скорость может развивать шагающий робот? Например, робот-гепард Cheetah, созданный в Массачусетском технологическом институте (MIT), двигается со скоростью более 30 км/ч. Высокая скорость достигается за счет гибкого «позвоночника» и особого алгоритма движения, определяющего, с какой силой каждая нога отталкивается от земли. Робот-гепард способен не только развивать, но и поддерживать высокую скорость, работать без проводов, а также преодолевать невысокие барьеры. Последнее свойство обеспечивается алгоритмом расчета траектории прыжка.

При создании человекоподобных машин ученые столкнулись с проблемой: система с двумя точками опоры менее устойчива, чем с четырьмя. Большая часть гуманоидов снабжена гусеничной или колесной платформой. Двуногий робот Atlas от компании Boston Dynamics удерживает равновесие, наклоняя корпус и двигая руками, как человек. К тому же, Atlas способен использовать верхние конечности как дополнительную опору при движении по наклонной поверхности и для преодоления препятствий.

Одним из ярких примеров андроида является девушка-робот Repliee Q2, разработанная японскими учеными. Эта модель отличается не скоростью и равновесием, а умением взаимодействовать с людьми. Набор камер и микрофонов позволяет четко отслеживать речь, мимику и жесты собеседника. Верхняя часть тела приводиться в движение большим количеством маленьких приводов, что обеспечивает плавность движений и точную регуляцию положения тела. Кожа робота сделана из силиконового каучука, что позволяет воспроизводить мимику человека. Repliee Q2 может вести длительные беседы, шутить, реагируя на слова и действия собеседника.

В настоящее время робототехника активно развивается. Создаются более точные хирургические манипуляторы, машины, способные преодолевать любые препятствия, искусственные интеллекты и андроиды, удивительно похожие на живых людей.

Использование роботизированной техники и роботов сейчас является жизненной необходимостью, а не только показателем прогресса или наступления напророченного фантастами будущего. Увеличение объемов производства, усложнение процессов, необходимость в автоматизации – это лишь поверхностные причины, по которым роботы смогут занять значимое место в жизни человека. Кроме того, есть также необходимость исключения человеческого фактора (например, при произведении сложных вычислений или опасных манипуляций), защита человеческих жизней.

Впрочем, можно не только для помощи, но и ради развлечения и получения прибыли.

Основные тенденции развития робототехники

Основные направления развития сегодня – полная автоматизация и интеллектуальный алгоритм работы. От самоочищающихся туалетов для домашних животных и роботов-пылесосов до 3D печатных роботов, которые способны самостоятельно собирать себя, когда его детали нагреты до определенных температур.

Внедрение искусственного интеллекта позволило добиться разработки машинного зрения, автоматизированной работы, алгоритма самообучения и усложнения функций. Даже простой современный робот-пылесос уже способен произвести сильное впечатление способностью ориентироваться в пространстве, применением алгоритма решений для каждой отдельной задачи.

Одно только машинное зрение позволило развить новое поколение роботов-манипуляторов, способных обнаружить и распознать объект, подобрать соответствующий ему механизм взаимодействия. Развитие рынка робототехники в мире позволит сократить расходы на конвейеры и процессы перемещений, совершенствуя рабочий процесс производителей, операторов складов.

В данном контексте стоит упомянуть и стартапы вроде Fetch Robotics , Clearpath Robotics , и зрелые проекты Kuka/Swisslog , Adept Technologies .

Применение роботов в современном мире

Достаточно сложно ответить на вопрос - для чего нужны роботы в современном мире. Учитывая приоритетные направления развития , нельзя не упомянуть об уже сложившейся в мире ситуации: кроме вышеописанного концерна БМВ существует огромное количество фирм и компаний, где количество механических сотрудников примерно равно или даже превышает число живых рабочих.

Так, например, в японской автомобильной индустрии используют рекордное количество промышленных роботов – на каждый десяток тысяч работников приходится более полутора тысяч машин.

Современные военные роботы выпускаются в почти массовых масштабах – только в 2016 году на вооружение американской армии поступило более 5 тысяч роботов-грузчиков и манипуляторов, 25 тысяч дронов и разведывательных аппаратов. Если говорить языком денег, то развитие роботизированных военных систем в США в 2014-2018 годах уже потребовало 23,8 миллиардов долларов, из которых 21 миллиард ушел на БПЛА.

Внедряется современная робототехника в таких известных компаниях, как Адидас (перенос производства в Германию в 2017 году планируется сопроводить массовым внедрением роботов), вышеупомянутые BMW, Shenzhen Evenwin Precision Technology Co. Китайские и вовсе выстроили завод, рассчитанный исключительно на роботов, оставив людей лишь в управленческом аппарате.

В целом стоит выделить несколько основных направлений прогресса, интереса и востребованности подобных технологий:

Робототехника в быту (сервисные роботы).

Няньки, уборщики, обслуживающий персонал, грузчики, сиделки, газонокосильщики, учителя – спрос на таких роботов будет огромен, а их потенциал практически не ограничен.

Особенно интересны роботы-уборщики . Вернее, трио однотипных механизмов – уборщика, охранника и сиделки, созданных по схожему принципу и стоящих сейчас около 10 тысяч долларов. Их планируют совместить в единый многофункциональный технический организм. Ожидается, что к 2025 объем производства такой техники будет превышать 50 миллиардов долларов.

Домашние животные – достаточно старая категория роботов, которая раньше воспринималась лишь как дорогая игрушка. Сейчас функционал таких механизмов значительно расширился – от помощи детям с проблемами с координацией до банальной защиты дома и охоты за грызунами.

Мойщик окон – учитывая, что мойщики окон чаще всего требуются на многоэтажные небоскребы, профессия эта опасна для человека, а вот для механизма – самое оно. Сегодня рынок предлагает два вида таких роботов: двумодульные (навигация и чистка) и одномодульные. В России они доступны под именем Hobot 168.

Промышленные роботы.

Промышленные роботы в современном производстве составляют сегодня наибольший процент среди всех видов роботов. В качестве примера можно привести компанию BMW, которая использует более 8 тысяч роботов только в процессе создания и сборки машин и мотоциклов. Кроме того, концерт также выпускает роботизированные автомобили, способные самостоятельно ориентироваться в окружающей обстановке (еще один пример – гуглмобиль), применяет в краш-тестах сложных сенсорных роботов. Но лидером на данный момент, пожалуй, пока еще является Китай.

Кроме сборщиков, широко используются такие виды современных роботов, как роботы-разнорабочие , сварщики , укладчики , совместные роботы.

Робот разнорабочий выполняет типовые операции вроде сортировки, разгрузки, упаковывания, шлифования и так далее. Последние модели самообучающиеся и могут быть настроены под нужную модель поведения. Всего предлагается две версии – непосредственно для производства и для обучения, исследований.

Робот сварщик . В сварке задействовано почти 20% всех промышленных роботов. Позволяют быстро и качественно осуществлять электродуговую, точечную, аргонно-дуговую сварку. Кроме того, они многофункциональны и могут менять режимы сварки только за счет замены горелки.

Робот-укладчик . Такие компании как Möllers North America, KUKA, Frain Industries и многие другие используют роботизированных укладчиков. Они просты в своей кинематике, способны ориентировать грузы в 4 горизонтальных плоскостях, более мобильны и удобны, чем простые погрузчики.

К моменту начала 2017 года доля «коллективных» роботов составляет 6% общего роботорынка, но этот процент неуклонно растет. Вероятно, в числе лидеров по их производству может оказаться компания ABB (после того, как она приобрела gomTec с их роботом Робертой). Специалисты прогнозируют падение стоимости таких изделий до 10 тысяч долларов и, как следствие, резкое увеличение их использования в различных отраслях.

Медицинские роботы.

Киберпротезы и нанотехнологии, роботизированные интегрированные элементы, 3D-биопринтеры для воссоздания жизнеспособных внутренних органов используются уже сейчас.

Робот-экзоскелет . Как и протезы, очень востребованы роботизированные медицинские экзоскелеты. В качестве примера можно привести Hybrid Assistive Limb, благодаря которому прикованный к инвалидному креслу пациент сможет научиться подниматься по лестнице. Или NEUWalk, стимулирующий током поврежденный спинной мозг, позволяющий почти парализованным людям ходить. Роль роботов в медицинской сфере практически невозможно переоценить. Нанороботы. Так, например, ученые из Германии в данный момент создают нанороботов для перемещения глазной либо кровяной жидкостей, восстановления поврежденных клеток, адресной доставки лекарств.

Большие надежды на использование роботов в современном мире возлагаются на роботов-хирургов, медсестер, симуляторов пациентов.

Робот-медсестра . Не совсем пока полноценная медицинская сестра, Hospi берет на себя роль идеального помощника. Она переносит и доставляет медицинскую технику, образцы анализов (с защитой доступа), загружает карты больничных зданий и помещений. Робот полностью автономен и умеет использовать лифты.

Робот-хирург . Вряд ли человек будет способен часами сохранять такую нереальную точность проведения операций, как робот Да Винчи. В США одних только операций простатэктомии он выполняет более 80% - более 73 тысяч процедур в год. Существуют и менее популярные (пока) аналоги для точных процедур, лазерных вмешательств, коррекции зрения, мозга, клеток, извлечения костного мозга и так далее.

Врач на расстоянии . Особенно хорошо удается роботам работа терапевта. Они анализируют все данные о болезни и особенностях организма пациента и подбирают оптимальные способы лечения. В США в некоторых больницах (в том числе и дистанционно) работают такие суперкомпьютеры, как, например, Watson, ориентированный на борьбу с раком.

Симулятор пациента . Учиться на полностью реалистичном роботе пациенте куда безопаснее и, вместе с тем, куда ближе к реальности, чем использовать для этих целей труп. Популярный сегодня симулятор HPS проявляет все реакции больного – сужение зрачков на свет, имеет сложную дыхательную систему, анализатор введенного лекарства и его дозировки.

Человекоподобные роботы.

Еще их принято называть андроидами. Нынче робототехника практически не имеет ограничений по применению. Кроме чисто практических задач, она способна реализовывать и эстетические цели, развлекать и привлекать внимание. Так, например, можно упомянуть такие современные роботы-андроиды, как Альберт Эйнштейн , Geminoid F , Робот-модель , Робот-телеведущая, BINA48 . Существует целый сегмент роботов актеров театра, музыкантов, художников, моделей, игроков в шахматы или прочие игры.

Развлечение и творчество.

Актеры театра . Театр Варшавского центра науки «Коперник» прославился тем, что стал использовать специальных коммуникационных роботов Robothespians в качестве постоянных актеров. И хотя роботы пока мало двигаются, они отменно жестикулируют, пользуются мимикой и голосом. Ожидается, что в дальнейшем постановки станут сложнее и зрелищнее.

Музыканты . Роботы-музыканты с искусственным интеллектом способны не только играть разученные композиции, но и импровизировать, подстраиваться под других исполнителей. Некоторые из них обладают композиторскими навыками и способны создавать впечатляющие мелодии.

Роботы-художники . Коллекция этих ребят пополняется практически ежегодно. Портретист Paul выполняет шикарные портреты людей с помощью шариковой ручки, робот Бенджамина Гроссера реагирует на звуки и рисует свою на них реакцию, Robo-Rainbow специализируется на воссоздании радуги, Senseless создает абстрактные граффити. Есть даже роботы, профессионально раскрашивающие яйца.

Боевые роботы.

Крайне перспективным направлением последний десяток лет является роботизация армии. Ассортимент таких механизмов чрезвычайно широк – от автономных миниатюрных разведывательных дронов и шпионов до экзоскелетов. Разрабатываются и современные боевые роботы, способные полностью заменить солдат на поле боя.

Особенно эффектным из последних новинок выглядит бронированный экзоскелет TALOS , создающий защиту для солдат от пуль и осколков, увеличивающий их грузоподъемность почти на 50 килограмм, заботящийся о здоровье бойцов – он способен остановить кровь при ранении (его обещают предоставить американской армии к 2018 году).

Самые современные роботы с максимально высоким КПД конструируются именно для этой сферы человеческой жизни.

Повсеместное использование в коммерческих целях

Огромные перспективы развития робототехники наблюдаются также в сфере развлечений. Используя прогрессивные впечатляющие , производители и владельцы роботов могут комбинировать развлекательный и коммерческий элементы одновременно.

Широко используются такие достижения современной робототехники, как квадрокоптеры, обслуживающие роботы, промоутеры.

Как и экзоскелеты, квадракотеры – это роботы, которые наглядно демонстрируют, насколько могут быть универсальными современные разработки и достижения. Рекламная, коммерческая, военная, медицинская, геолокационная, разведывательная, спасательная, журналистская – всего лишь часть областей, в которых может быть использована подобная механика. Квадракоптеры стоят от 50 долларов и способны осматривать территорию, делать видео и фотосъемку, раздавать интернет, осуществлять видеотрансляции, доставлять грузы. «Белгазпромбанк», к примеру, использует их даже для того, чтобы проводить инкассацию денег.

Промоутеры . Продающая робототехника в современном мире – уже не редкость. Через интернет можно арендовать R-bot, KIKI (производства Россия) или другие модели, способные распространять флаеры, общаться с прохожими, вести видеосъемку, демонстрировать рекламную информацию на встроенных экранах, давать консультации, вести экскурсии или концерты.

Роботы в обслуживании . Самый известный пример использования роботов в сфере В2С - роботы-официанты, изготовливаемые как США, так и на китайском и российском рынке (стоимость от 4,5 до 12 тысяч долларов). Такой агрегат способен встречать клиентов, фиксировать их уход, подавать меню и принимать заказы, убирать стол, запоминать лица, общаться в голосовом режиме. Кроме чисто практического удобства и экономии на зарплате живых сотрудников, такой робот привлекает дополнительный приток посетителей одним фактом своего существования. Одни из самых дешевых роботов на сегодня – рикши. Они доступны в среднем за тысячу долларов. Могут быть использованы по прямому назначению или дополнены функциями гида, консультанта.

Еще из блога:

Расскажите о нас вашим друзьям в социальных сетях:

Робототехника - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

Слово «робототехника» (в его английском варианте «robotics») было впервые использовано в печати Айзеком Азимовым в научно-фантастическом рассказе «Лжец», опубликованном в 1941 году.

Робот (чеш. robot, от robota - подневольный труд или rob - раб) - автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма.

Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков (аналогов органов чувств живых организмов), робот самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком (либо животными). При этом робот может как и иметь связь с оператором (получать от него команды), так и действовать автономно.

“Современные роботы, созданные на базе самых последних достижений науки и техники, применяются во всех сферах человеческой деятельности. Люди получили верного помощника, способного не только выполнять опасные для жизни человека работы, но и освободить человечество от однообразных рутинных операций.” И. М. Макаров, Ю. И. Топчеев. “Робототехника: История и перспективы”

Внешний вид и конструкция современных роботов могут быть весьма разнообразными. В настоящее время впромышленном производстве широко применяются различные роботы, внешний вид которых (по причинам технического и экономического характера) далёк от «человеческого».

История

Сведения о первом практическом применении прообразов современных роботов - механических людей с автоматическим управлением - относятся к эллинистической эпохе.

Тогда на маяке, сооружённом на острове Фарос, установили четыре позолоченные женские фигуры. Днём они горели в лучах солнца, а ночью ярко освещались, так что всегда были хорошо видны издалека. Эти статуи через определённые промежутки времени, поворачиваясь, отбивали склянки; в ночное же время они издавали трубные звуки, предупреждая мореплавателей о близости берега.

Прообразами роботов были также механические фигуры, созданные арабским учёным и изобретателем Аль-Джазари (1136-1206). Так, он создал лодку с четырьмя механическими музыкантами, которые играли на бубнах, арфе и флейте.

Чертежи Леонардо да Винчи

Чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года. Записи Леонардо, найденные в 1950-х, содержали детальные чертежи механического рыцаря, способного сидеть, раздвигать руки, двигать головой и открывать забрало. Дизайн, скорее всего, основан на анатомических исследованиях, записанных в Витрувианском человеке. Неизвестно, пытался ли Леонардо построить робота.

С начала XVIII века в прессе начали появляться сообщения о машинах с «признаками разума», однако в большинстве случаев выяснялось, что это мошенничество. Внутри механизмов прятались живые люди или дрессированные животные.

Французский механик и изобретатель Жак де Вокансон создал в 1738 году первое работающее человекоподобное устройство (андроид), которое играло на флейте. Он также изготовил механических уток, которые, как говорили, умели клевать корм и «испражняться».

Виды роботов

Промышленные роботы
Появление станков с числовым программным управлением привело к созданию программируемых манипуляторов для разнообразных операций по загрузке и разгрузке станков.

Появление в 70-х гг. микропроцессорных систем управления и замена специализированных устройств управления на программируемые контроллеры позволили снизить стоимость роботов в три раза, сделав рентабельным их массовое внедрение в промышленности. Этому способствовали объективные предпосылки развития промышленного производства.

Несмотря на их высокую стоимость, численность промышленных роботов в странах с развитым производством быстро растёт. Основная причина массовой роботизации такова:

«Роботы выполняют сложные производственные операции по 24 ч в сутки. Выпускаемая продукция при этом имеет высокое качество. Они… не болеют, не нуждаются в обеденном перерыве и отдыхе, не бастуют, не требуют повышения заработной платы и пенсии. Роботы не подвержены влиянию температуры окружающей среды либо воздействию газов или выбросов агрессивных веществ, опасных для жизни человека».

Медицинские роботы
В последние годы роботы получают всё большее применение в медицине; в частности, разрабатываются различные модели хирургических роботов.

Ещё в 1985 году робот Unimation Puma 200 был использован для позиционирования хирургической иглы при выполнении биопсии головного мозга, проводившейся под управлением компьютера.

В 1992 году разработанный в Имперском колледже Лондона робот ProBot впервые осуществил операцию на предстательной железе, положив начало практической роботизированной хирургии.

Робот Da Vinci

С 2000 года компания Intuitive Surgical серийно выпускает робот Da Vinci, предназначенный для лапароскопических операций и установленный в нескольких сотнях клиник по всему миру.

Бытовые роботы

Одним из первых примеров удачной массовой промышленной реализации бытовых роботов стала механическая собачка AIBO корпорации Sony.

Робот-пылесос iRobot

В сентябре 2005 в свободную продажу впервые поступили первые человекообразные роботы «Вакамару» производства фирмы Mitsubishi. Робот стоимостью $15 тыс. способен узнавать лица, понимать некоторые фразы, давать справки, выполнять некоторые секретарские функции, следить за помещением.

Всё большую популярность набирают роботы-уборщики (по своей сути - автоматические пылесосы), способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека.

Боевые роботы

Боевым роботом называют автоматическое устройство, заменяющее человека в боевых ситуациях или при работе в условиях, несовместимых с возможностями человека, в военных целях: разведка, боевые действия, разминирование и т. п.

Беспилотник

Боевыми роботами являются не только автоматические устройства с антропоморфным действием, которые частично или полностью заменяют человека, но и действующие в воздушной и водной среде, не являющейся средой обитания человека (авиационные беспилотные с дистанционным управлением, подводные аппараты и надводные корабли).

В настоящее время большинство боевых роботов являются устройствами телеприсутствия, и лишь очень немногие модели имеют возможность выполнять некоторые задачи автономно, без вмешательства оператора.

В Технологическом институте Джорджии под руководством профессора Хенрика Кристенсена разработаны напоминающие муравьёв инсектоморфные роботы, способные обследовать здание на предмет наличия там врагов и мин-ловушек (доставляются к зданию «главным роботом» - мобильным роботом на гусеничном ходу).

Получили распространение в войсках и летающие роботы. На начало 2012 года военными во всём мире использовались около 10 тысяч наземных и 5 тысяч летающих роботов; 45 стран мира разрабатывало или закупало военных роботов.

Роботы-учёные

Первые роботы-учёные Адам и Ева были созданы в рамках проекта Robot Scientist университета Аберистуита и в 2009 году одним из них было совершено первое научное открыти.

К роботам-учёным безусловно можно отнести роботов, с помощью которых исследовались вентиляционные шахты Большой Пирамиды Хеопса. С их помощью были открыты т. н. «дверки Гантенбринка» и т. н. «ниши Хеопса». Исследования продолжаются.

Система передвижения

Для передвижения по открытой местности чаще всего используют колёсный или гусеничный движитель (примерами подобных роботов могут служить Warrior и PackBot).

Реже используются шагающие системы (примерами подобных роботов могут служить BigDog и Asimo).

Роботы BigDog

Для неровных поверхностей создаются гибридные конструкции, сочетающие колёсный или гусеничный ход со сложной кинематикой движения колёс. Такая конструкция была применена в луноходе.

Внутри помещений, на промышленных объектах роботы передвигаются вдоль монорельсов, по напольной колее и т. д. Для перемещения по наклонным или вертикальным плоскостям, по трубам используются системы, аналогичные «шагающим» конструкциям, но с вакуумными присосками.

Также известны роботы, использующие принципы движения живых организмов - змей, червей, рыб, птиц, насекомых и других типах роботов бионического происхождения.

Робот Tuna

Система распознавания образов

Системы распознавания уже способны определять простые трехмерные предметы, их ориентацию и композицию в пространстве, а также могут достраивать недостающие части, пользуясь информацией из своей базы данных (например, собирать конструктор Lego).

Двигатели

В настоящее время в качестве приводов обычно используются двигатели постоянного тока, шаговые электродвигатели и сервоприводы.

Существуют разработки двигателей, не использующих в своей конструкции моторов: например, технология сокращения материала под действием электрического тока (или поля), которая позволяет добиться более точного соответствия движения робота натуральным плавным движениям живых существ.

Математическая база

Робот Aibo

Помимо уже широко применяющихся нейросетевых технологий, существуют алгоритмы самообучения взаимодействию робота с окружающими предметами в реальном трёхмерном мире: робот-собака Aibo под управлением таких алгоритмов прошел те же стадии обучения, что и новорожденный младенец, самостоятельно научившись координировать движения своих конечностей и взаимодействовать с окружающими предметами (погремушками в детском манеже). Это дает ещё один пример математического понимания алгоритмов работы высшей нервной деятельности человека.

Системы построения модели окружающего пространства по ультразвуку или сканированием лазерным лучом широко используются в гонках роботизированных автомобилей (которые уже успешно и самостоятельно проходят реальные городские трассы и дороги на пересечённой местности с учётом неожиданно возникающих препятствий).

Внешний вид

В Японии не прекращаются разработки роботов, имеющих внешний вид, на первый взгляд неотличимый от человеческого. Развивается техника имитации эмоций и мимики «лица» роботов.

В июне 2009 года ученые Токийского университета представили человекоподобного робота «KOBIAN», способного выражать свои эмоции - счастье, страх, удивление, грусть, гнев, отвращение - с помощью жестов и мимики.

Робот KOBIAN

Робот способен открывать и закрывать глаза, двигать губами и бровями, использовать руки и ноги.

Производители роботов

Существуют компании, специализирующиеся на производстве роботов (среди крупнейших - iRobot Corporation). Роботов также выпускают некоторые компании, работающие в сфере высоких технологий: ABB, Honda, Mitsubishi, Sony, World Demanded Electronic, Gostai, KUKA.

Проводятся выставки роботов, напр. самая крупная в мире International robot exhibition (iRex) (проводится в начале ноября раз в два года в Токио, Япония).