Национальный фонд образовательной робототехники в 2015 году опросил руководителей высшего звена: 81% опрошенных отметили роботизацию главной причиной роста занятости. Во всем мире растет спрос на “интеллектуальные” фабрики и появляется потребность в роботах.
По данным интернет-издания Nearshore Americas, в 2017 году “умное” производство привнесет в мировую экономику около 500 миллиардов долларов. В опросе, проведенном технологической консалтинговой фирмой Capgemini, более половины респондентов заявили, что инвестировали 100 миллионов долларов или более в инициативы, связанные с “умными” заводами в течение последних пяти лет. В исследовании делается вывод о том, что к 2022 году по меньшей мере 21% производственных предприятий станут интеллектуальными.
Бюро статистики США (BLS) сообщает, что за последние 7 лет компании внедрили 136 748 роботов на производственные линии. BLS также определило, что в результате автоматизации было создано 894 000 новых рабочих мест. Авторы книги «Что делать, когда машины делают все» Малкольм Френк, Пол Рериг и Бен Принг предполагают схожую тенденцию: в течение следующих 10-15 лет 19 миллионов рабочих мест будут потеряны из-за автоматизации, но 19 миллионов новых рабочих мест будут созданы также благодаря автоматизации.
Короче говоря, для инженеров-робототехников прямо сейчас открываются новые возможности, а вместе с ними и новые горизонты в образовании и самообразовании.
Потенциал профессий, связанных с робототехникой
В апреле этого года Ассоциация по развитию автоматизации (A3) , в котором говорится, что 80% производителей сообщают о нехватке квалифицированных кадров, что станет причиной потери 11% годового дохода. Однако новые технологии автоматизации повышают производительность и помогают создавать более качественные продукты. А это в свою очередь позволяет предпринимателям развивать свой бизнес и увеличивать рабочие места.
В докладе A3 было отмечено, что роботы увеличивают производительность труда с той же скоростью, что и паровой двигатель: 0,35% в год. Amazon — отличный пример того, как роботы увеличивают рабочие места. В 2014 году на компанию Amazon Robotics работало 45 000 штатных сотрудников. А три года спустя это число удвоилось до 90 000.
Производства оснащают робототехникой, однако робот может автоматизировать задачи, но не полный процесс — управлять роботами в любом случае должны люди. Если количество машин на заводах увеличивается, то и число квалифицированных специалистов, необходимых для программирования, эксплуатации и обслуживания этих роботов, также будет расти.
Для студентов
Для молодого инженера, который хочет войти в робототехнику, есть ключевые области исследований, на которых следует сосредоточиться. Робототехника — это междисциплинарное направление, которое объединяет в себе несколько областей техники, включая машиностроение, компьютерное программирование и электротехнику.
В средней школе будущему инженеру-робототехнику необходимо глубоко изучить математику и физику. Эти базовые предметы составляют основу многих роботизированных курсов. Также уже в средней школе следует пройти курсы по программированию, дизайну и познакомиться с производственными станками.
На университетском уровне многие учебные заведения предлагают робототехнику в качестве самостоятельной области обучения. Выделяют три ключевых направления:
- Тело (машиностроение). Инженер-механик отвечает за физическую систему: части роботов (например, двигатели и приводы). Меры безопасности и операционные протоколы также относятся к этой отрасли техники.
- Нервная система (электротехника). Это электронная основа робота включает встроенные системы, низкоуровневое программирование схем, электрическое сопротивление и теорию управления.
- Мозг (компьютерная инженерия). В этой группе основное внимание уделяется программному языку, а не аппаратным средствам, охватывающим такие темы, как искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение.
В России многие вузы готовят бакалавров по направлению “Мехатроника и робототехника”, а также по смежным дисциплинам. Вот некоторые из них:
- МГТУ им. Н.Э. Баумана
- ТПУ — Национальный исследовательский Томский политехнический университет
- ТГУ — Национальный исследовательский Томский государственный университет
- СПбГПУ — Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
- УрФУ — Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
- СПбНИУ ИТМО — Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики
- ДВФУ — Дальневосточный федеральный университет
- НИУ МЭИ — Национальный исследовательский университет «МЭИ»
- БГТУ им. В. Г. Шухова — Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова
- МГТУ СТАНКИН — Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»
Российские производители робототехники заинтересованы в качественном обучении будущих инженеров. Компания Promobot разработала несколько курсов по робототехнике для школьников. Сейчас компания развивает универсальную робототехническую платформу Promobot на базе собственной разработки Software Developer Kit (SDK). Платформа позволяет инженерам со всего мира писать для робота новые функциональные модули, обучать Promobot новым сценариям работы и настраивать его под потребности своего бизнеса. На базе Promobot SDK разрабатываются и внедряются образовательные программы для российских и зарубежных школ и технических вузов.
Для профессионалов
В последние годы многие роботостроительные компании создали собственные сертификационные программы для содействия обучению специалистов. Некоторые из них создали университеты и учебные программы на собственных роботизированных платформах.
Universal Robots является одним из основных продавцов роботов. Компания имеет собственную платформу обучения — Universal Robot Academy. Крупные производители роботов, такие как Kuka и FANUC, предлагают программы сертификации. Программа Kooka Official Robotics Education (KORE) предназначена для преподавания в средних школах, колледжах, университетах и профессионально-технических училищах.
Онлайн-курсы от таких компаний, как Bosch, Kuka, iRobot и Lockheed Martin, представлены платформой онлайн-обучения Udacity . Udacity — это новая онлайн-платформа обучения, цель которой — предоставить доступное образование в Интернете. Курсы созданы профессионалами в области образования и спонсируются крупными компаниями отрасли.
Одна из самых крупных платформ — EdX . Тут, например, можно прослушать курс от Колумбийского университета по робототехнике или курсы от MIT. Также существуют платформы в русскоязычными курсами, например, Coursera,
Слово робот происходит от чешского слова «робота», что означает «каторжный труд» или «работа». Сегодня мы используем слово «робот», чтобы обозначить любую искусственную машину, которая может выполнять работу или иные действия, обычно выполняемые людьми, либо автоматически, либо с помощью дистанционного управления.
Что делают роботы?
Представьте себе, если ваша работа состоит в том, чтобы закручивать один винт на тостере. И вы делаете это снова и снова, день за днем, в течение нескольких недель, месяцев или лет. Такая работа лучше подходит роботами, чем людям. Большинство роботов сегодня используются для выполнения повторяющихся действий или работ, которые считаются слишком опасными для человека. Например, робот идеально подходит для разминирования бомб. Роботы также используются на заводах, чтобы производить такие вещи, как автомобили, конфеты и электронику. Роботы в настоящее время используются в медицине, в военной технике, для обнаружения объектов под водой, или для исследования других планет и т.д. Роботизированные технологии помогли людям, потерявшим руки или ноги. Роботы являются отличным помощниками всего человечества.
Зачем использовать роботов?
Причина использования роботов достаточно проста и понятна. Дело в том, что использовать роботов часто бывает дешевле, чем людей. Для роботов проще оборудовать рабочие места, а иногда внедрение роботов является единственным возможным способом решения некоторых задач. Роботы могут исследовать изнутри топливные резервуары, вулканы, путешествовать по поверхности Марса или в других местах, слишком опасных для людей. Роботы могут делать одно и то же снова и снова, и им не станет скучно. Они могут сверлить стены, варить трубы, красить машины, обращаться с токсичными веществами. А в некоторых ситуациях роботы намного более точны и могут сократить издержки производства из-за человеческих ошибок. Роботы никогда не болеют, им не нужно спать, они не нуждаются в пище, обходятся без выходных и, что лучше всего, они никогда не жалуются!
Из чего состоят роботы?
Роботы могут быть сделаны из различных материалов: металл, пластмасса и многое другое. Большинство роботов состоят из 3-х основных частей:
- Контроллер или «мозг» робота, работающий с помощью компьютерной программы. Здесь хранятся алгоритмы, с помощью которых робот выполняет различные манипуляции.
- Механические части: двигатели, поршни, механизмы захвата, колеса и шестеренки, благодаря которым робот способен двигаться, перемещать предметы, поворачиваться и т.д.
- Датчики преобразует полученную информацию в удобную форму для дальнейшей передачи. Датчики позволяют роботу ориентироваться на местности, определить размеры, форму, расстояние между объектами, направление и другие характеристики и свойства веществ. Часто на роботы устанавливают датчики давления, которые могут определять величину давления, необходимую для того, чтобы схватить предмет не повреждая его.
Искусственный интеллект
Изначально искусственный интеллект разрабатывался с целью воссоздания человеческого разума, однако в настоящее время большое количество исследований сфокусировано на так называемом . Принципы роевого интеллекта могут быть использованы, например, при создании нанороботов.
Изначально искусственный интеллект разрабатывался с целью воссоздания человеческого разума, однако в настоящее время большое количество исследований сфокусировано на так называемом роевом интеллекте - особом типе разума, который проявляется в совместной деятельности насекомых или в работе большого числа простых роботизированных механизмов. Принципы роевого интеллекта могут быть использованы, например, при создании нанороботов.
Ограничения роботов
К сожалению, роботы не могут, как в кино, думать или принимать решения. Роботы - это машины с запрограммированными движениями, которые позволяют им перемещаться в определенных направлениях с заданной последовательностью действий. ИИ позволяет роботам обрабатывать полученную информацию и даже обучаться. Но они все еще имеют существенные ограничения, так как способны понимать лишь определенные типы информации, и выполнять лишь ограниченный набор функций, заложенный в них при создании.
Что общего у человека, изучающего мехатронику и высшую математику, с программистом андроидов, интересующегося бихевиористикой и психологией? Правильно: оба занимаются робототехникой. Что это за зверь такой? Почему эта отрасль в последнее время является самой востребованной и высокооплачиваемой?
Итак, начинаем цикл статей по профессиям. И первой в списке идет робототехника - работа мечты!
Ситуация сегодня
На сегодняшний день эта отрасль на просторах стран бывшего СНГ совершено не развита. А развиваться есть куда, притом не только в области промышленности, но и в домашней, мобильной, боевой, антропоморфной отрасли.
Если хотите найти работу мечты и стать инженером-робототехником (работа не из легких, следует сказать), нужно знать, что, кто, где и как предлагают в этой сфере, а также с чего нужно начинать.
Создание роботов: тонкости дела
Создание роботов имеет 2 важные составляющие: железо и инженерные задумки с одной стороны, и софт и обработка данных – с другой. И чтобы стать робототехником, придется разбираться в обоих вопросах, причем одинаково хорошо.
Робот – это тот же компьютер, только снабженный сенсорами и моторами. Роботы – это воплощенная в жизнь информатика. И чтобы начать в них разбираться, придется сначала вникнуть в особенности разработки ПО, а значит – изучить языки программирования.
Кстати!
Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на
С чего начинать?
Если с самого начала – то купите себе конструктор LEGO. Он поможет развить конструкторские способности, выстраивать причинно-следственные связи и развивать логическое мышление.
Тем, кто с этими направлениями уже дружит, рекомендуется познакомиться с Robotics Bioloid или LEGO EV3. Они идеально подходят для погружения в детали и тренировок приобретенных навыков.
Как только у вас выработаются основные алгоритмы, можно искать место стажера в робототехнической компании. Здесь вас научат всему, что нужно.
Робота создать не сложно. Сложно создать такого робота, который решил бы реальную проблему. Найдите проблему, а уж потом создавайте робота.
Как изучить робототехнику самостоятельно?
Чтобы получить эту специальность, придется получить знания во многих отраслях науки: инженерные конструкции, схемотехника, работа с реле и светодатчиками, программирование, электроника, биология, механика, эстетика.
А вообще, заниматься робототехникой стоит. И не только потому, что это очень перспективное занятие. Просто эта отрасль представляет собой непаханое поле для специалистов всех мастей – даже для психологов и биологов.
Кстати, а вот список некоторых мест, где можно выучиться на робототехника и найти работу мечты:
- МИРЭА,
- МГТУ им. Баумана,
- МЭМ НИУ ВШЭ, Лаборатория «Робототехника».
Существуют также определенные курсы по обучению этой тематике. Правда, все они англоязычные. Так что если у вас нет проблем с английским языком, дерзайте:
- Introduction to Robotics | Mechanical Engineering | MIT
- Artificial Intelligence: How To Build A Robot – Udacity
- Robotics courses – Plymouth
- Artificial Intelligence: Principles and Techniques
- Computer Science: Artificial Intelligence - Courses | Coursera
- UC BerkeleyX: CS188.1x: Artificial Intelligence | edX
Ну а пока вы будете стремиться найти работу мечты, штудировать кучу специализированной литературы, учебный сервис поможет вам учиться по вашей основной специальности путем
Под понятием интернет и школа я понимаю не только интернет, но и развивающиеся инновационные технологии. Так, скажем, технологии будущей и настоящей школы. В первую очередь это, конечно же, роботы. Люди очень увлечены идеей вдыхания жизни в другое существо. Возможно, все потому, что роботы - удивительные создания. На эту идею меня вдохновил мультфильм «Город героев», в котором рассказывается о Юном Хиро Хамада — прирожденном изобретателе и гении конструирования роботов. Вместе со старшим братом Тадаши они воплощают в жизнь самые передовые идеи в Техническом университете города будущего Сан-Франсокио. После серии загадочных событий друзья оказываются в центре коварного заговора. Отчаявшись, Хиро решает использовать веселого и добродушного экспериментального робота Бэймакса, перепрограммировав его в неуязвимую боевую машину. И ведь,вправду, Бэймакса - удивительный робот, Бэймакс был создан, чтобы заботиться о людях. Этот надувной робот-медбрат с помощью встроенного сканера может измерить температуру тела или давление, оценить уровень боли и вылечить практически любой недуг. Сконструированный Тадаши, Бэймакс стал настоящим прорывом в области прикладной медицины, а для Хиро — лучшим другом.
Я решила узнать как можно больше о роботах. И вот что у меня получилось.
Робот
— 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. У роботов существует 3 закона:
1 - робот не может действием или бездействием принести вред человеку.
2 - робот обязан выполнять все команда человека, кроме тех, что противоречат 1 закону.
3 - робот обязан охранять себя в той мере, в какой это не противоречит 1 и 2 законам.
Раньше я никогда не понимала, почему люди ими так восхищаются? Обычная железяка делает различные функции. Но, разобравшись с внутренним строением роботов и функциями, которые они могут выполнять, я больше так не думаю.
Существует 3 основных типа роботов: механические, биороботы и нанороботы. Я нашла 20 видов роботов (которые происходят от основных): аптечный робот, андроид (человекообразный робот), промышленный робот, транспортный робот, подводный робот, бытовой робот, боевой робот, зооробот, летающий робот, медицинский робот, микроробот, персональный робот, робот-артист, робот-художник, робот-игрушка, робот-официант, робот-хирург, робот-экскурсовод, социальный робот, шаробот.
Всех их объединяет то, что все они человекоподобные. Одним словом, чем больше робот похож на живое существо, тем он лучше. Многие ученые пытаются создать из кучи проводов, железа, пластика и компьютера - живое существо. С каждым годом человечество все ближе подходит к завершению этой цели. Самым человекообразным роботом является андроид (к примеру, Asim).
Чтобы разобраться, как устроены роботы, я предлагаю сравнить его с человеческим строением.
И так человек состоит из:
- Структуры тела;
- Системы мышц (которые приводят тело в движение);
- Системы органов чувств (которая получает информацию о теле и окружающей среде);
- Источника энергии (который питает мышцы и органы чувств);
- Мозговой системы (которая обрабатывает информацию от органов чувств и дающая указания мышцам);
Робот состоит из:
- Подвижной физической структуры;
- Двигателя;
- Системой сенсоров (органов чувств);
- Блока питания;
- Компьютерного «мозга» (который контролирует все эти элементы);
Подвижной физической структурой у роботов, является 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). 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; соответственно, говорят о ползающих
, инсектоморфных
(от лат. Insecta
‘насекомое’) и других типах роботов бионического происхождения.
Так же в подвижную физическую структуру робота входят исполнительные органы - это манипуляторы, с помощью которых робот может воздействовать на окружающие его предметы. Причем по своей структуре это сложные технические устройства, по аналогии с живыми организмами - это руки и ноги робота.
Двигатели
В настоящее время обычно используются двигатели постоянного тока
, двигатели внутреннего сгорания
, 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.
Система сенсоров (органов чувств)
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).
Математическая база
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.
Навигация
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 способен открывать и закрывать глаза, двигать губами и бровями, использовать руки и ноги.
Датчики
Датчики - это системы технического зрения, слуха, осязания, датчики расстояний, локаторы. Устройства, которые позволяют получить информацию из окружающего мира.
Блок питания
роботов - источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов робота электрической энергией постоянного тока, путём преобразования напряжения до требуемых значений.
Технология подзарядки
Разработаны технологии, позволяющие роботам самостоятельно осуществлять подзарядку, находя и подсоединяясь к стационарной зарядной станции. В настоящий момент в разных лабораториях проходят испытания различных систем, обеспечивающих бесконтактную подзарядку аккумуляторов в помещениях (например, направленным мощным инфракрасным лазером или индукционным принципом).
Компьютерный мозг
Система управления (компьютерный мозг)
- это мозг робота, который должен принимать информацию от датчиков и управлять исполнительными органами.
Интеллектуальность робота - это способность системы решать задачи, сформулированные в общем виде
. Робот сам справляется с задачей, без помощи оператора.
Но не все компьютеры владеют подобной системой. Многими роботами управляет оператор (человек). Как радиоуправляемой машинкой - при помощи специального пульта для управления. Так же, робот может быть управляем с помощью компьютера. Оператор садится за компьютер, отправляет команды через компьютер к роботу, а робот выполняет ее.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
