Машины на службе у человека? Когда-то об этом только мечтали, а сегодня мы даже не замечаем того многообразия роботов, которое нас окружает. Роботы-слуги, роботы- няньки, роботы-игрушки. Первый раз я собрал робота из конструктора «Лего», и тогда задумался: «А что такое робот? Откуда появилось само это слово?» Оказывается, так называют «высокоорганизованную техническую систему, которая может самостоятельно решать поставленные перед ней задачи».
Роботы сегодня стали близкими друзьями жизни человека. Их изготавливают на заводе. Роботы выполняют ту работу, которую нельзя делать людям (связано с радиацией или с температурой и. т. п.). Они исследуют планеты в космосе, и постепенно проникают и в дома людей, пока в основном в качестве безобидных игрушек. Однако развитие роботов не останавливается ни на минуту, и наиболее интересной задачей является создание роботов - игрушек, о чем и рассказано в моем реферате. Через игру ребенок познает мир.
Разработчики роботов – игрушек для детей уже добились серьезных успехов в этой области.
Робототехника постоянно находится в развитии. То, что сегодня нам кажется новым, совершенным, интересным, завтра может устареть.
Я понимаю, что только начал изучать эту науку, поэтому мне необходимо постоянно углублять и совершенствовать свои знания, чтобы в будущем применить их, создавая своего робота- игрушку.
2. 1 Из истории.
Робот, управляемая компьютером машина, способная заменять человека при выполнении (как правило, повторяющихся) операций с целью повышения производительности. Часто используются на работах в опасных для жизни условиях (повышение радиации, температуры и т. п.), а также при относительной недоступности человеком (под водой или в космосе). Обычно работают по определенной, заранее заданной программе. Возможно также дистанционное управление роботом.
Впервые слово робот было сказано в 1921 году в Чехии. Талантливый писатель Карел Чапек пишет пьесу о роботах. Писатель убеждает что не надо бояться того, что роботы подчинят себе людей.
Однако первое упоминания об этих интеллектуальных машинах было ещё в середине III тыс. до н. э. , когда египтяне изобрели идею думающих машин: внутри статуй прячутся жрецы, чтобы давать предсказания и советы.
Чертежи робота, которого мы привыкли видеть, были сделаны в 1495 году Леонардо да Винчи. Именно он разрабатывает детальный проект механического человека, способного двигать руками и поворачивать голову. Механизм выглядит как бронированный рыцарь.
К сожалению, истории не известно пытался ли да Винчи сконструировать этого робота.
Первые достоверные достижения в этой области зарегистрированы в 18 веке. В то время на пике популярности были домашние куклы. Эти механические устройства представил широкой публике, французский ученый Жаком де Викасон, на примере куклы – музыканта. Она могла воспроизводить на флейте 12 разнообразных мелодий. Какое-то время спустя к флейте присоединились бубен и барабан, что позволило механически организовать подобие настоящего оркестра.
Но Ж. де Викасон не остановился на достигнутом и удивил публику следующим уникальным и поразительным для тех времен изобретением - механической улиткой, которая была способна на несколько разных действий (передвижение, взмахи крыльями, кряканье, вращение головой).
Современная робототехника, известная, сегодня, всему миру робототехника четко сформировалась лишь к 50-м годам прошлого века, когда Дж. Диро и Дж. Энжилбергером был сконструирован робот Ultimat, представляющий собой гигантский механизм похожий на человеческую руку.
Также проходят и спортивные соревнования среди роботов, к примеру, РобоКап - это чемпионат мира среди роботов по футболу. 1-ый РобоКап1997 прошёл не очень роботы плохо пасовали, а некоторые даже забивали мяч в собственные ворота. Но с каждым годом технологий растут и РобоКап становится всё популярнее. Также проводятся олимпийские игры среди роботов.
2. 2 Какие бывают роботы.
Принято различать три вида роботов: программные, управляемые человеком и интеллектуальные, действующие самостоятельно независимо от человека.
Простейший робот - это манипулятор с дистанционным управлением, имеющий одну или две «руки», ограниченную зону действия, закреплен на неподвижном или
Полуподвижном основании. Манипуляторы встречаются в медицине при проведении операций, на атомных станциях, для различных исследований морских глубин и космоса.
Другой вид роботов, более сложных, предназначенных для выполнения различных заданий, определяемых заложенной в них программой. Как правило, программа может быть выполнена в цикле (т. е. повторяется через равные промежутки времени) для того чтобы робот выполнял одни и те же повторяющиеся операции без остановки. В другом случае программа выполняется однократно, и после завершения заменяется другой. Примером использования таких роботов могут служить автоматы по разливу и упаковке бутылок, развешиванию, фасовке или упаковке пакетированных продуктов или товаров.
Третья группа роботов - интеллектуальные роботы, воспринимающие внешние изменения с помощью различных датчиков, имеющие блок управления.
В своем реферате я хочу рассказать о роботах- игрушках.
Встречаются следующие виды роботов- игрушек: робособаки, робозавры, дроиды, конструкторы, андроиды и т. д.
Роботы-игрушки - это вид механической игрушки, которые можно запрограммировать и играть с ними.
Робособаки - это всем известные нам четвероногие друзья. Они играют в разные игры, например в футбол. Самая знаменитая собака " Sony Aibo PC " - эта собака понравится каждому ребёнку.
Робозавры. Динозавры возвращаются! Это древние рептилии, которые вымерли уже стали роботами. Динозавры бывают и добрые как, например Pleo это детёныш камарозавра. Pleo знает, когда надо подзаряжаться он сам идёт к зарядке ему достаточно попросить хозяина о том чтобы вставить в его провод.
Дроиды. Все знают знаменитых "Звёздных воинов". Изобретатели разработали нового робота - дроида R2-D2. В зависимости от модели, комплектации и фирмы производителя, цена на робот разнится на порядок: от 200 до 2500 долларов. А последняя модель ещё не добралась до России. В неё входят: видеопроектор, DVD, FM-радио, динамики мощностью 20W, разъемами для подключения к внешнему телевизору, LCD-панели, акустики и т д.
Андроиды - это роботы, которые похожи на человека, т. е. они, могут делать то, что умеет делать человек. Есть Андроид, который похож на Элвиса Пресли: он одет, поет и танцует как Элвис Пресли и такого же размера, как он. Этот робот так и называется:
Конструкторы. Компания Lego производит не только знакомые всем обычные блочные конструкторы, но и конструкторы-роботы. Как, например: Лего Маиндштормс (о нём поподробнее я расскажу в следующей части реферата).
2. 3 О моём роботе.
У меня есть робот "Lego Mindstorms NXT". Эта современная детская игрушка прошла серьезные испытания специалистами - разработчиками и может решать любые поставленные перед ней, даже взрослые задачи. Также при тестировании активное участие принимали военные. Поэтому можно сказать, что конструктор Mindstorms NXT тестировали в реальных военных условиях.
Мой робот имеет 4 базовые модели. Самая первая - это учебная модель, вторая - погрузчик, третья - скорпион и четвертая - модель, которую я вам продемонстрирую - это "человек", называется Alpha Rex .
У робота есть интеллектуальный блок, в нем содержится вся информация. Программирование осуществляется с обычного персонального компьютера под управлением Windows. Когда все готово либо через USB порт, либо через Bluetooth, программу передаю на робота. Так же мой робот имеет три сервомотора. С помощью этих моторов робот может передвигаться и совершать какие-то действия. Робот имеет 4 датчика. Первый датчик или сенсор - это тач-сенсор. С помощью него у робота появляется первый орган чувств - осязание. Следующий датчик - саунд-сенсор, звуковой сенсор. Робот воспринимает звуки, у него появляется слух. Так же есть ультрасоник - сенсор. Внешне это похоже на глаза робота, а на самом деле - датчик предназначен для того чтобы измерять расстояние. Последний сенсор - лайт - сенсор. Вот этот сенсор и имитирует еще один орган чувств - зрение. Таким образом, робот различает цвета, реагирует на голосовые команды, чувствует прикосновения.
Для того, чтобы написать программу требуется изобразить последовательность иконок, которые демонстрируют то или иное действие. Элементарные настройки инстинктивно понятны и графически оформлены, что дает возможность программировать робота достаточно просто и увлекательно и заставить делать его то, что вам хочется.
На рисунке изображен фрагмент окна редактора "Lego Mindstorms NXT". Программа выполняется слева направо и, если нужно, содержит ветвления, циклы и другие параметры. В этом примере робот начинает работу с ожидания звукового сигнала, а затем определяет ночь сейчас или день, используя лайт - сенсор. Если сейчас ночь (нижняя ветка на рисунке) то робот говорит Good Night и рисует на экране изображение обозначающее сон. Верхняя ветка рисунка включается, если сейчас день и светло. Прежде всего, днём робот приветствует нас фразой Good morning и широко улыбается. Затем робот отправляется в путешествие, а как до какой-то преграды остается 20 см, робот разворачивается и снова идет в путешествие.
2. 4 Зачем нужны роботы.
Роботы нужны для облегчения жизни человека. Они помогают нам в делах, когда нужно поднять тяжелый груз, тысячи раз повторить одинаковую монотонную работу, обезоружить террористов или провести тончайший анализ органов человека.
Без роботов жизнь будет не такая, которую мы привыкли видеть. Это почти то же самое, что и невидимые нити, вот посмотрите: не будет роботов, затем не будет ещё чего-нибудь.
Зачем нужны роботы – игрушки? Важно отметить, что многие игрушки - роботы сделаны подобием героев мультфильмов. Они помогают развиваться не только ребенку, но человеку. Играя с ними, малыш может выдумывать собственный сценарий и исход любимого мультфильма, что в значительной степени помогает развить его творческие способности.
3 Заключение
Чешский писатель Карел Чапек в 1921 году опубликовал необычную пьесу. В ней рисовалась картина будущего, где искусственные рабочие помогают человеку на производстве и в быту, и даже ведут за него войны. А один из героев пьесы решает построить супер-робота, по своим возможностям равным человеку: чтобы он не только выполнял разные работы, но и обладал чувствами и желаниями, мог испытывать любовь и счастье, боль и ненависть. Хотя и сегодня такого робота до сих пор не построили, все же мы уже не можем себе представить мир без роботов. Они помогают нам везде. С помощью роботов собирают автомобили, исследуют далекие планеты и глубины океанов и даже ведут домашнее хозяйство. И если бы не было роботов, то человек не полетел бы в космос, не высадился бы на Луне, не знал бы, что находится глубоко под водой и в кратерах вулканов. Мы не могли бы предсказывать погоду, магнитные бури и землетрясения. А труд на заводах и фабриках был бы очень тяжелым и изматывающим. В общем, если бы не достижения в робототехнике, то технический прогресс оставался бы на уровне позапрошлого века!
Из всех изобретений, когда-либо придуманных человеком, управляемые роботы – самые могущественные и многосторонние. И только от нас зависит, как мы воспользуемся этим инструментом: на пользу человеку или против него.
Итак, роботы нужны и важны для развития человечества.
Роботы для игр и развлечений появились не так давно, но уже успели стать популярными и полезными для обучения.
Лего - конструктор подходит для начального обучения основам робототехники.
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
Мы привыкли считать, что человек – венец творения. Стоя на верхней ступени эволюции, он приспособился использовать природные ресурсы для своих целей, и вот пещерный охотник, который недавно ставил капкан для мамонта, уже исследует космос.
Но чем шире размах – тем больше требуется ресурсов. Со временем человечество стало поручать рутинную и тяжелую работу компьютерным алгоритмам. Сегодня применение роботов в современном мире уже никого не удивляет.
На плечи механических друзей ложится множество разнообразных задач. Медицина, банковское обслуживание, промышленность, даже развлечения – основные области применения роботов. Однако с каждым годом появляется все больше работы, которая по зубам искусственному интеллекту.
Примеры использования роботов в различных сферах деятельности
Медицина
Здравоохранение – одна из самых прогрессивных сфер, в которой применяется труд роботов. В настоящее время активно развивается роботизированная хирургия.
Так весной 2017 года в Московском клиническом научном центре была проведена успешная операция на желудке 77-летней пациентки под руководством доктора из Южной Кореи Янга Ву Кима. Уникальность события в том, что большую часть манипуляций в брюшной полости онкобольной произвел медицинский робот.
Благодаря кибернетическим технологиям человек может вернуть утраченную часть тела.
Всем известный голливудский киборг Робокоп еще в XX веке казался невероятным футуристическим изобретением. Однако будущее уже наступило. Благодаря кибернетическим технологиям человек может вернуть утраченную часть тела.
В медицине достигнут большой прорыв с тех пор, как стали использоваться бионические протезы, которыми человек может управлять при помощи собственной нервной системы.
После ампутации конечности в организме остаются двигательные нервы, и хирург прикрепляет их остатки к небольшому участку крупной мышцы. Например, если была утрачена рука, нервы перемещают в область грудной мыщцы.
Далее происходит самое интересное: человек хочет вытянуть руку, мозг направляет сигнал мышце с присоединенным нервом. Электроды фиксируют сигнал и отправляют импульс по проводам в процессор внутри протеза руки.
Более того, при помощи протеза человек может чувствовать прикосновение, тепло и давление.
Сегодня кибернетические технологии помогают обрести зрение!
В июне 2017 года слепоглухому 59-летнему россиянину успешно имплантировали кибернетическую сетчатку. Устройство показывает картинку из пикселей, и пациент видит окружающие предметы в виде черно-белых очертаний, а специальные упражнения позволяют мозгу распознавать их.
Космос
Космороботы активно используются человеком в освоении просторов Вселенной – механизмы собирают образцы почвы и исследуют новые пространства в условиях повышенной радиации и экстремальных температур.
На 2021 год запланирован запуск российского космического робота на МКС – для технического обслуживания аппаратов и работ в открытом космосе.
Системы безопасности
Не менее успешно роботизированные системы применяют в сфере безопасности: устройства со специальными датчиками оперативно обнаруживают пожароопасные ситуации и успешно предотвращают их.
Существуют военные базы, где используют роботов, имитирующих действия противника. Такие тренировочные механизмы могут воспроизводить повадки человека. Помимо этого, существуют разведывательные и боевые модели. Ходят слухи, что российские войска применили роботов во время войны в Сирии.
Производство
Современные заводы и предприятия далеко продвинулась за счет современных технологий. Автоматизированные промышленные роботы применяются для сварки, укладки, покраски и прочих операций, требующих многократного повторения и высокой точности.
Чаще всего такие механические работники представляют собой механизм, напоминающий человеческую руку. Обычно это универсальное устройство с несколькими осями подвижности и фланцем для закрепления рабочего инструмента.
Использование промышленных роботов значительно увеличивает производительность, в то время как человеческие ресурсы освобождаются для более важных задач.
Быт
Если бы вас попросили ответить не задумываясь, в каких областях применяют роботов, вы бы наверняка первым делом представили футуристические пейзажи, на фоне которых андроиды завоевывают космос. Второе, что приходит на ум – более приземленные научные центры, где гуманоидов собирают из деталей, на крайний случай – заводы с механизмами-манипуляторами.
Но роботы гораздо ближе к людям, чем кажется, многие из них успешно используются в быту. Самые распространенные – робот-пылесос, робот-газонокосильщик, а также массажер и даже чистильщик бассейна.
В последнее время пользуется все большей популярностью «умный дом» – автоматизированная сеть, контролирующая электричество, водоснабжение, безопасность и другие системы.
Развлечения
Применение роботов в различных сферах деятельности привело к тому, что многие дети и взрослые сегодня не прочь завести себе механического друга. На прилавках магазинов немало разнообразных детских игрушек (в том числе радиоуправляемых), которые умеют петь, танцевать, рассказывать сказки и даже летать. «Взрослые» игрушки, как правило, сложнее и дороже, зато вызывают восхищение тем, как далеко зашел прогресс.
Один из популярных роботов – англичанин Теспиан – гуманоид, созданный для общения. Кроме того, что Теспиан отличный собеседник, он еще декламирует стихи и умеет разыгрывать театральные постановки, уверенно при этом жестикулируя и отображая смену эмоций на лице.
Порой ученым удается создать настолько неотличимого от человека робота, что возникает эффект «зловещей долины».
Вершина современных разработок – роботы гуманоидного типа. В Китае создали реалистичных андроидов, которые умеют поддерживать беседу и даже шутить. Порой ученым удается изобрести настолько неотличимое от человека создание, что возникает эффект «зловещей долины».
Этот психологический феномен заключается в том, что люди испытывают неконтролируемый страх при виде неживого объекта, который выглядит человекоподобным (в роли объекта может выступать гиперреалистичная скульптура или персонаж в видеоигре).
Точного объяснения причины возникновения этого эффекта до сих пор нет, однако психологи пришли к выводу, что на глубоко подсознательном уровне человек анализирует малейшие отклонения от «нормальности», и симметричное лицо робота-андроида (в отличие от ассиметричных лиц людей) вкупе с «механическими» движениями и рваной безэмоциональной речью может вызвать необъяснимый ужас.
Проведение презентаций
Промороботы используются для обслуживания клиентов. Так 31 августа 2017 года в Сбербанке открылся т. н. «офис будущего», где желающие могли ознакомиться с обновленным сервисом.
Гостей зеленого банка на входе приветствовал проморобот, который отвечал на вопросы, пел и танцевал. Благодаря системе распознавания лиц он также запоминал собеседников, делал фото и даже демонстрировал эмоции на дисплее.
Мы перечислили лишь немногие сферы применения роботов в современном мире, при этом с каждым годом роботизация приобретает все больший масштаб.
Применение роботов в различных областях влечет плюсы и минусы.
Преимущества роботизации:
- wow-эффект – новые технологии встречают с восторгом, роботы вызывают интерес и симпатию (особенно на публичных мероприятиях);
- экономия – использование роботов позволяет оптимизировать работу человеческих ресурсов и сэкономить (при длительном использовании стоимость механизма окупается);
- оптимизация – роботы могут выполнять рутинную и тяжелую работу, в то время как ценные кадры возьмут на себя более сложные аналитические задачи;
- качество – действия роботов исключает негативные последствия человеческого фактора, результат работы механизма будет более точным;
- скорость – темп работы гораздо выше, не требуется время на перерывы и обед.
Недостатки роботизации:
- хрупкость – как и любые другие механизмы, роботы нуждаются в техническом обслуживании и ремонте;
- энергопотребление – работоспособность механизмов полностью зависит от источников питания, и объемы потребления энергии довольно велики;
- безработица – замена кадров роботами может привести к сокращению как синих, так и белых воротничков: в Сбербанке, например, планируют заменить 4,5 тыс. сотрудников искусственным интеллектом (впрочем, старший вице-президент банка обещает, что работники будут переобучены и смогут работать над другими проектами);
- деградация – существует мнение, согласно которому современные роботы и их применение может негативно сказаться на человеке в будущем. Если всю тяжелую (а в дальнейшем – и мыслительную) работу будет выполнять искусственный интеллект, человек может перестать развиваться.
Главное отличие робота от человека
Ты всего лишь машина, только имитация жизни. Робот сочинит симфонию? Робот превратит кусок холста в шедевр искусства (с)
До недавнего времени считалось, что способность к творчеству – уникальная черта , которая отличает искусственный интеллект от человеческого, однако с появлением нейросетей можно смело сказать, что в современном мире роботы «научились» творить.
Разработчик Кристофер Гессе представил проект Edges2cats, который превращает рисунки домов, котов, обуви и сумок в фотографичные изображения.
Что будет дальше?
В настоящее время мы видим, что между человеком и роботом лежит огромная пропасть, однако с каждым годом алгоритмы обучения машин совершенствуются, и вполне может статься, что через несколько десятков лет искусственный разум превзойдет человеческий.
Научно-технический прогресс на месте не стоит. Новейшие технологии всё больше размывают границы между фантазией и реальностью.
Роботы уже давно перестали быть научной фантастикой. Сегодня они наши незаменимые помощники во многих отраслях деятельности. В этой статье мы посмотрим как выглядят и что умеют самые совершенные на сегодняшний день роботы.
Марсоход Curiosity
Самый совершенный на сегодняшний день марсоход третьего поколения. На его разработку NASA потратили 10 лет и 2,5 млрд. долларов. По сути это автономная химическая лаборатория на колёсах, размером с небольшой автомобиль. Его создали специально для исследования кратера Гейла. Curiosity буквально напичкан всевозможными приборами и датчиками, которые умеют делать практически всё от съёмки фото в выском разрешении до спектрального анализа твёрдых грунтовых пород.
Geminoid DK
Это один из самых реалистичных человекоподобных роботов. Его построил Хироши Исигуро вместе со своими коллегами из Japan’s Advanced Telecommunications Research Institute International. Внешность этого робота является точной копией профессора Хенрика Шарфе из Aalborg University. Geminoid DK может управляться дистанционно, с помощью передовой технологии захвата движений. Она позволяет машине имитировать выражение лица и точно повторять движения.
Baxter
Бакстер - необычный промышленный робот, хоть и выглядит вполне заурядно. Такие модели можно встретить практически на всех более-менее современных машиностроительных предприятиях. Главная его особенность заключается в повышенной безопасности. Обычные промышленные роботы такой чертой совсем не отличаются. Если человеку непосчастливится попасть под их механические руки-клещи, то всё может кончиться достаточно печально. Но только не в случае с Бакстером. В его «голове» находится камера, которая следит, чтобы в поле деятельности не было инородных предметов. Если таковые попадаются, то ультразвуковые моторы, контролирующие захваты механических «рук» автоматически отпускают «клещи».
Paul
Paul, пожалуй, меньше всего похож на робота в привычном нам понимании. Но то, что он делает - просто потрясающе. Это настоящий робот-художник, который состоит из одной лишь механической руки, которая держит карандаш или авторучку. Процесс рисования предельно прост: человек садиться напротив камеры, которая сканирует его лицо, а затем «рука» Paul начинает рисовать портрет. Причём рисует робот не по шаблону, каждый портрет даже одного и того же человека, получается уникальным. В его рисунках действительно есть какой-то стиль.
WildCat
Разработка знаменитой компании Boston Dynamics. Это робот-разведчик, который способен передвигаться по пересечённой местности, а в режиме галопа может разгоняться до 25,7 км/ч. Да-да, этот робот умеет скакать галопом. А ещё резко останавливаться и разворачиваться. Кроме того WildCat невероятно устойчивый «уронить» его - настоящая проблема.
S-One
Робот-спасатель от японской компании Schaft, которую в итоге купила Google (также как и Boston Dynamics, кстати). S-One небольшой, коренастый, крайне устойчивый и очень сильный робот. Он может поднимать тяжести, орудовать дрелью, легко справляется с вентилями и дверными ручками. Благодаря особым новейшим разработкам создателям робота удалось добиться невероятной быстроты и плавности выполнения поставленных задач.
Sub1
Этого робота создали двое разработчиков программного обеспечения из США Джей Флэтлэнд и Пол Роуз. Робот состоит из 6 шаговых двигателей, 4 веб-камер и небольшого числа общедоступных деталей. А основная его задача - собирать кубик Рубика. И делает он это, вы только вдумайтесь, менее, чем за одну секунду. Среди людей рекорд по скоростной сборке кубика Рубика принадлежит сейчас американскому подростку Лукасу Эттеру. Осенью 2015 года он собрал кубик за 4,9 секунды. Роботу Sub1 понадобилось всего 0,887 секунды.
Row-bot
Новейшая разработка учёных из Бристольского университета. Row-bot - это прототип робота, который предназначен для того, чтобы передвигаться по поверхности загрязнённых водоёмов и поедать микробы, которые, собственно и делают воду грязной. Примечательно, что «съеденных» микробов Row-bot использует как биотопливо для выработки энергии и продолжения работы.
M-2000iA/1700L
Японская компания FANUC разработала самого сильного робота в мире. Название у него, конечно, не очень благозвучное, но зато возможности поистине впечатляющие. Робот-силач с «размахом руки» 4,7 метра, может поднимать предметы весом до 1700 кг. Предыдущий самый сильный робот планеты Titan, мог манипулировать предметами весом до 1 тонны, но и «рука» у него была чуть длиннее - 6,5 метров.
Atlas
Компания Boston Dynamisc не так давно представила широкой публике новое поколение своего робота под название Atlas. B его способности просто поражают воображение. Двуногий человекоподобный робот легко гуляет по зимнему лесу с очень сложным рельефом. При этом он сохраняет равновесие даже тогда, когда его ноги проваливаются в снег. Но если всё-таки упадёт, робот способен самостоятельно подняться практически из любого положения.
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.
