Роботы, основные категории. Виды робототехники

Люди стали изобретать первых роботов уже в середине прошлого века. Конечно, первые громоздкие разработки лишь отдаленно напоминали современные

Люди стали изобретать первых роботов уже в середине прошлого века. Конечно, первые громоздкие разработки лишь отдаленно напоминали современные, однако только благодаря их появлению наука смогла продвинуться в изучении и конструировании робототехники. Современный этап развития цивилизации может предложить миллионы модификаций автоматических устройств, давайте познакомимся с самыми известными из них.

AsimoAsimo - это японский робот, созданный корпорацией Honda. Первоначальные технические разработки проводились организацией с начала 80-х годов. Готовый продукт в виде робота Asimo был презентовал публике в начале нового тысячелетия. Он стал одним из самых обсуждаемых проектов XXI века.

В данный момент японские разработчики продолжают модернизировать устройство. Asimo, собранный в 2014 году, представляет собой робота, имеющего высоту 1,5 метра и вес 50 кг. Автоматическое устройство способно самостоятельно маневрировать в пространстве, избегать преграды, выполнять действия в рамках своей программы, например, приносить чай по просьбе человека.

VGo

Роботизированное устройство телеприсутствия VGo управляется при помощи сети Wi-Fi. Робот может передвигаться, говорить, слышать и видеть окружающие его предметы. Пользователь может подключить к системе устройства и использовать его в качестве своеобразной камеры.

Подобная разработка создана для людей с ограниченными возможностями, которые не могут посещать определенные места. Например, ребенок-инвалид может видеть свой школьный класс, находясь при этом дома. Он сможет получать задания и следить за уроками посредством робота VGo.

Boston Dynamics

Данный робот был представлен в 2005 году. BigDog – это четырехногое устройство, которое способно преодолевать значительные расстояния. Длина модели BigDog составляет 1,5 метра, высота достигает 1 метра. Вес такого робота равен 110 кг. С помощью него человек может транспортировать грузы весом до 150 кг, минимальная скорость движения робота составит 6 км/ч.

Roboy

Сотрудники университета Цюриха создали Roboy. Данный экспонат имеет движимые сухожилия, поэтому его жесты напоминают человеческие. Конструкция Roboy имеет мягкую поверхность, можно ощутить отдельные суставы. Робот умеет выражать разные эмоции. Считается, что он стал бы хорошим помощником для одиноких пожилых людей, лишенных внимания, заботы и ухода.

Kuratas

Это гигантский робот, имеющий высоту 4 метра. Вес устройства достигает 4,5 тонн. Он подразумевает наличие водителя, который управляет машиной из кабинки. Существует возможность руководить действиями гиганта на расстоянии с помощью дистанционной панели. Максимальная скорость передвижения робота Kuratas достигает 10 км/ч.

Создателем устройства выступил японский художник Когоро Курата, который спроектировал его на основе дизайна из аниме. Робототехник Ватару Йошизаки дополнил конструкцию. Стоимость робота – 1,3 миллиона долларов.

iCub

Итальянские специалисты разработали робота-гуманоида под названием iCub, внешний вид которого практически полностью повторяет строение человеческого тела. Устройство откликается, когда его зовут по имени. Оно способно идентифицировать знакомых людей, запоминать названия и свойства неодушевленных предметов.

Автоматическое устройство iCub может ориентироваться в пространстве и находить выход из сложных лабиринтов. Его научили стрелять из лука с идеальной точностью.

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.

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 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).

Двуногий человекоподобный робот «Атлас» разработанный американской компанией робототехники Boston Dynamics. Робота представляют средствам массовой информации на пресс-конференции в Университете Гонконга, 17 октября 2013 года. «Атлас» высотой 6 футов (1,83 м) и весит 330 фунтов (149,7 кг), робот изготовлен из градуированного алюминия и титана. Приблизительная стоимость машины составляет 15 млн. долларов. Человекоподобный робот способен различать естественные движения, в том числе динамическую ходьбу, гимнастику и запрограммированное пользователем поведение. О его возможностях свидетельствует университетский пресс-релиз, показанный в Гонконге. (Reuters / Тайрон Сиу)

22-х летний французский пациент Флориан Лопес, держит ветку дерева с помощью своей новой Бионической руки в центре реабилитации Coubert, к юго-востоку от Парижа, 3 июня 2013 года. Лопес потерял три пальца в результате несчастного случая в конце 2011 года и стал первым французским пациентом, получившим такой протез, стоимость модели составляет 42 000 евро. Протез уже используется в Шотландии и США. (Thomas Samson / AFP / Getty Images)

MVF -5 Многофункциональная Роботизированная система пожарной компания Dok - Ing распыляет воду во время ежегодной конференции, посвященной использованию робототехники в чрезвычайных и кризисных ситуациях и для защиты гражданских лиц. Презентация проходила в рамках пожарной школы Буш-дю Рона (SDIS 13) в Velaux , на юге Франции. (Бертран Ланглуа / AFP / Getty Images)

Мужчина держит робота Telenoid R1. Компания и исследовательские центры представляют свои новейшие разработки в области робототехники в Лионе, 19 марта 2013 года. Telenoid R1 выполнен в виде робота, призванного служить поддержкой для людей, лишенных внимания со стороны близких. Такой робот может использоваться пожилыми людьми в качестве внука, с которым можно общаться. (Reuters / Роберт Pratta)

Два четвероногих робота запущены во время тестирования. Эти модели были разработаны в рамках программы DARPA"s Legged Squad Support System (LS3). Полуавтономные машины LS3 в настоящее время разрабатываются для обеспечения помощи в переноске тяжелых грузы по пересеченной местности, взаимодействия с войсками по аналогии животных-поводырей. (DARPA)

9 октября, космический корабль НАСА Juno вылетел за пределы атмосферы Земли, и направился в строну самой огромной планеты Солнечной Системы - Юпитера. JunoCam поймал это изображение планеты и передал его на Землю, так же были проверены и другие инструменты, которые будут необходимы для приземления и во избежание аварийного столкновения с планетой. Ракета Юнона была запущена с Космического центра во Флориде 5 августа 2011 года. Ракета была предназначена исключительно для того, что бы обеспечить достаточное количество энергии для робота Juno и сократить время достижения цели. По предварительным данным, робот должен достигнуть поверхности Юпитера 4 июля 2016 года. (NASA / JPL - Caltech / Malin Space Science Systems)

В этом фото, от 6 октября 2013 показаны лазерные огни, освещающие гигантского робота во время выступления в тематическом робототехническом ресторане в Токио. (AP Photo / Martin Жаклин)

Робот SWAT используется в качестве защитного щита для офицеров. Фотография была сделана во время презентации робототехники для средств массовой информации в городе Сэнфорд, штат Мэн, 18 апреля 2013 года. Представитель компании Howe & Howe Technologies,Waterboro, говорит, что их устройство способно помочь в работе спецназа и других служб безопасности. (AP Photo / Роберт Букат)

Аспирант Бейкер Поттс держит в руках специализированное устройство в Университете Нового Орлеана, 2 октября 2012 года в Новом Орлеане. Робот-угрь может перемещаться в жизненно опасной водной среде практически бесшумно, с малой тратой энергии и с малыми шансами радиолокационного обнаружения. Робот способен распознавать и обезвреживать подводные мины. (AP Photo / Gerald Herbert)

Президент США Барак Обама пожимает руку роботу во время своего выступления на выставочной презентации в Белом доме в Вашингтоне, округ Колумбия, 22 апреля 2013 года. Обама провел научную выставку в Белом Доме и поздравил студентов, чьи проекты стали победителями в области науки, технологий, инженерии и математики (STEM). Соревнования проходили по всей стране среди лучших студентов университетов США. (Jewel Самед / AFP / Getty Images)

Робот-дракон дышит огнем во время средневекового зрелища "Дракон Жало" во время Новогодних празднований в городе Фюрт -им-Вальд, Германия, 24 января 2013 года. (AP Photo / DPA / Армин Вайгель)

Робот-камера фиксирует и записывает передвижение норвежского водителя Андреаса Миккельсена во время отборочного этапа ралли FIA World Rally Championship of Italy, недалеко от Ольвии, на итальянском острове Сардиния 20 июня, 2013 год. (Андреас Соларо / AFP / Getty Images)

Организаторы готовят роботизированных движущихся моделей для использования в качестве движущейся цели во время проведения эксперимента на базе морской пехоты в Квантико, штат Вирджиния, 24 сентября 2013 года. Роботы, разработанные австралийской компанией Marathon, представляют собой цель, размером с обычного человека, которые способны перемещаться со скоростью обычного человека, бежать и могут быть поражены, во время учений. Данный эксперимент является наиболее точной и правдоподобной возможностью тренировки для пехотинцев. (Корпус морской пехоты США / ПФУ. Эрик Т. Кинан)

Роботы доставляют блюда клиентам в ресторане в Харбине, провинция Хэйлунцзян, Китай, 12 января 2013 года. Открытый в июне 2012 года ресторан приобрел известность благодаря использованию в качестве персонала роботов, общее количество роботов составляет 20 моделей, высота машины около 1,3-1,6 метра. Роботы используются для приготовления пищи и доставки блюд, они могут работать непрерывно в течение пяти часов после двухчасовой зарядки и способны отображать более 10 выражений лица и говорить слова приветствий и формулировать предложения для клиентов. (Reuters / Sheng Li)

Данная автоматизированная система, разработанная Lockheed Martin, постоянно движется по поверхности океана, на глубине около 12000 футов. Робот был создан для решения проблемы потенциального воздействия на качество воды и влияние качества воды на морских обитателей, так же робот фиксирует загрязнение воды на больших глубинах и отложения грязи на морском дне. Система работает за счет интеграции спутниковой связи и дистанционного зондирования. Робототехника управляется двигателями и специализированным программным обеспечением ситуационной осведомленности. (PRNewsFoto / Lockheed Martin)

Робот для обеззараживания Toshiba, во время демонстрации в техническом центре компании Toshiba в Йокогаме, пригороде Токио, 15 февраля 2013 года. Робот создает и выпускает сухие частицы льда, таким образом, противодействуя загрязнению полов или стен. Он может использоваться для обеззараживания территории, неподалеку от пострадавшей атомной электростанции Фукусима TEPCO. (Yoshikazu Tsuno / AFP / Getty Images)

Датский ученый Хенрик Scharfe (справа) позирует с роботом Geminoid -DK во время презентации на Национальной Робототехнической Олимпиаде в Сан-Хосе, 16 августа 2013 года. Geminoid-DK является телеуправляемым роботом на платформе Android из серии Geminoid. Внешне робот выглядит точно так же как его создатель, профессор Шарфе. (Reuters / Хуан Карлос Улате)

Это изображение, представленное НАСА показывает момент отсоединения космического корабля SpaceX Dragon-2 от Международной космической станции, 26 марта 2013 года. Космический корабль, содержит в себе экспериментальные данные. На фотографии видно, что космическим кораблем управляет специальная роботизированная «рука» Канадарм2. SpaceX Dragon-2 после этого совершил посадку в Тихом океане, у берегов Калифорнии. Луна видна в центре. (AP Photo / NASA)

Zac Vawter, 31-летний инженер-программист из Сиэтла, штат Вашингтон, готовится подняться на 103-й этаж Willis Tower с помощью первой нейронно контролируемой Bionic ноги, Чикаго, 4 ноября 2012 года. Согласно данным, Реабилитационного института Чикаго, их Центр медицины Bionic занимался разработкой технологии, которая позволяет управлять протезами с помощью с собственных мыслей пациента. (Reuters / Джон Гресс)

Верблюды катают роботизированных жокеев, которые соревнуются во время еженедельной гонки верблюдов в клубе Kuwait Camel Racing в Kebd, 26 января 2013 года. Роботы находятся под контролем инструкторов, которые следуют за ними на своих автомобилях по трассе. (Reuters / Стефани Мак-Ги)

Новый робот НАСА GROVER исследует труднодоступные территории Гренландии. Робот управляется с помощью дистанционного управления, и во время, когда было сделано это фото он добирался до самого высокого места в Гренландии, 10 мая 2013 года. GROVER работает благодаря солнечной энергии. Робот переносит георадар, необходимый для изучения слоев ледяного покрова Гренландии. Результаты его исследований помогут ученым понять, с какой интенсивностью тают ледники острова. Команда начала испытания робота на льду 8 мая, вопреки сильному ветру, скорость которого достигала 23 миль / ч (37 км в час) и низкой температуре, вплоть до минус 30 С. (Лора Кениг / NASA Goddard)

Робот-гуманоид бармен "Карл" жестикулирует перед клиентами тематического бара в восточном немецком городе Ильменау, 26 июля 2013 года. "Карл", разработан и построен инженером Беном Шефером, который управляет компанией занимающейся разработкой человекоподобных роботов. Данная модель способна общаться с клиентами, вести с ними небольшие диалоги и создавать всевозможные коктейли. (Reuters / Fabrizio Bensch)

Беспилотный летательный аппарат X -47B компании Combat Air System был запущен с авианосца USS George HW Bush (CVN 77). После полета беспилотник приземлился на палубу авианосца. Это была первая посадка беспилотного самолета, совершенная в море. (ВМС США / Кристофер А. Лайгхет)

Человекоподобный робот «Атлас», разработанный американской компанией робототехники Boston Dynamics демонстрирует свои способности на пресс-конференции в Университете Гонконга, 17 октября 2013 года. (Reuters / Тайрон Сиу)

Робот помогает пассажирам найти дорогу в зону получения багажа в Женевском международном аэропорту, 13 июня 2013 года. Женевский аэропорт решил использовать автономных роботов для сопровождения туристов в десятках направлений. Теперь роботы по всему аэропорту помогают пассажирам найти тележки, банкомат, камеру хранения, душевые кабинки и многое другое. (Fabrice Coffrini / AFP / Getty Images)

Вид спереди на поверхность Марса (29 августа 2013 года). Тут все еще работает марсоход, собирающий информацию о поверхности планеты. Марсоход работает уже на протяжении почти 10 лет, с момента посадки в январе 2004 года. (NASA / JPL)

14.06.2006, 15:46
NesterOff

Робот (чеш. robot, от robota - подневольный труд, rob - раб), машина с антропоморфным (человекоподобным) поведением, которая частично или полностью выполняет функции человека (иногда животного) при взаимодействии с окружающим миром. Первые упоминания о человекоподобных машинах встречаются ещё в древнегреческих мифах. Термин "робот" был впервые введён К. Чапеком в пьесе "R. U. R." (1920), где Роботами называли механических людей. В настоящее время робототехника превратилась в развитую область промышленности: тысячи промышленных роботов работают на различных предприятиях мира, подводные манипуляторы стали непременной принадлежностью подводных исследовательских и спасательных аппаратов, изучение космоса опирается на широкое использование роботов с различным уровнем интеллекта. С развитием робототехники определились 3 разновидности Роботов: с жёсткой программой действий; манипуляторы, управляемые человеком-оператором; с искусственным интеллектом (иногда называемые интегральными), действующие целенаправленно ("разумно") без вмешательства человека. Большинство современных Роботов (всех трёх разновидностей) - Роботы манипуляторы , хотя существуют и другие виды Роботов (например, информационные, шагающие и т. п.). Возможно объединение Роботов первой и второй разновидностей в одной машине с разделением времени их функционирования. Допустима также совместная работа человека с Роботами третьего вида (в так называемом супервизорном режиме). Первые Роботы ("андроиды" , имитировавшие движения и внешний облик человека) использовались преимущественно в развлекательных целях. С 30-х гг. в связи с автоматизацией производства Роботы - автоматы стали применять в промышленности наряду с традиционными средствами автоматизации технологических процессов, в частности в мелкосерийном производстве и особенно в цехах с вредными условиями труда.

Отсюда же можно получить информацию о термине "РОБОТИЗАЦИЯ":

Роботизация - вытеснение людей из производительного процесса, с заменой их на автоматизированные и роботизированные станки и производственные линии, в связи с чем высвобождаются ресурсы для развития сферы услуг.

Промышленный Робот манипулятор имеет "механическую руку" (одну или несколько) и вынесенный пульт управления или встроенное устройство программного управления, реже ЭВМ. Он может, например, перемещать детали массой до нескольких десятков кг в радиусе действия его "механических рук" (до 2 м), выполняя от 200 до 1000 перемещений в час. Промышленные Роботы - автоматы имеют преимущество перед человеком в скорости и точности выполнения ручных однообразных операций. Наиболее распространены Роботы манипуляторы с дистанционным управлением и "механической рукой", закрепленной на подвижном или неподвижном основании. Оператор управляет движением манипулятора, одновременно наблюдая её непосредственно либо на телевизионном экране; в последнем случае. Роботы снабжается "телевизионным глазом" - передающей телевизионной камерой. Часто Робот оснащают обучающейся автоматической системой управления. Если такому Роботу "показывают" последовательность операций, то система управления фиксирует всё в виде программы управления и затем точно воспроизводит при работе. Роботы манипуляторы используют для работы в условиях относительной недоступности либо в опасных, вредных для человека условиях, например в атомной промышленности, где они применяются с 50-х гг. В 60-х гг. появились подводные Роботы манипуляторы разнообразных конструкций и назначения: от глубоководных управляемых аппаратов с "механическими руками" (в частности, для захвата образцов породы со дна моря и т. д.) и ползающих по морскому дну платформ с исследовательской аппаратурой до подводных бульдозеров и буровых установок. Подобные манипуляторы применяются и в космонавтике, на американских "Шаттлах".

В конце 60-х гг. в робототехнике возникло новое научное направление, связанное с созданием интеллектуальных Роботов. Такие Роботы имеют датчики очувствления (сенсорную систему), воспринимающие информацию об окружающей обстановке, устройство обработки полученной информации (искусственный интеллект) - специализированную ЭВМ с набором программ - и исполнительные механизмы (моторную систему). Действия интеллектуального Робота обладают некоторыми признаками человеческого поведения: датчики собирают информацию о предметах окружающего мира, их свойствах и взаимодействии; на основе этих данных искусственный интеллект формирует модель внешнего окружения и принимает решение о последовательности действий Робота, которые реализуются исполнительными механизмами. К 1975 интеллектуальные Роботы находились в стадии научных разработок и попыток использования их в промышленности. Работы над искусственным интеллектом проводились также и в НИИ военно-промышленного комплекса.

Робот – это универсальный автомат, позволяющий выполнять механические действия. Его принципиальной особенностью является быстрая оперативная перестройка с одной выполняемой операции на другую. Существует несколько разновидностей роботов и для каждого из них имеется своё определение. Чаще всего говорят о трёх поколениях роботов: промышленных роботах или манипуляторах, адаптивных роботах и роботах с искусственным интеллектом или как говорили раньше – интегральных роботах.

Первые шаги робототехники

Конец 19 и начало 20 столетий характеризуется выдающимися открытиями в области науки и техники. Появились и начали широко применяться различные электрические устройства, генераторы тока, электрические двигатели, аккумуляторы, были изобретены телеграф и телефон. Электрическая энергия начала использоваться всё шире и шире. В начале 20 столетия начали интенсивно развиваться новые науки – радиотехника, электроника. Новые научные открытия и изобретения позволили проблему создания роботов перевести на новый, более совершенный фундамент. Появились реальные возможности оснастить робот зрением – фотоэлементами, слухом – микрофонами, речью – громкоговорителями.

В то же время начали появляться первые плоды науки, которая позже стала называться кибернетикой. Учёные и инженеры начали разрабатывать устройства, которых, хоть и скромно называли кибернетическими игрушками, создавали отнюдь не для развлечения. Они служили примером практического воплощения идей автоматического управления, моделировали поведение живых организмов в простейших ситуациях. Большую известность среди этих кибернетических игрушек приобрели устройства, напоминающие черепах, жуков, белок, собак и др. Первые простейшие схемы таких устройств, способных двигаться в направлении света, разработал основатель кибернетики Н. Винер.

Наибольшую известность приобрели три “черепашки” , созданные английским биофизиком и нейрофизиологом Г. Уолтером в 1950 – 1951 гг. Эти устройства представляют собой самодвижущиеся электромеханические игрушки, способные ползти на свет или от него, обходить препятствия, заходить в “кормушку” для подзарядки разрядившихся аккумуляторов и тому подобное. “Черепашки ” приводятся в движение с помощью двух электродвигателей, питаемых от аккумуляторов. Первый двигатель обеспечивает поступательное движение устройства, второй, расположенный на рулевой колонке, изменяет направление движения. Чувствительными элементами первых двух “черепашек ” Г. Уолтера являются фотоэлемент, расположенный на рулевой колонке, и механический контакт, замыкаемый при наезде на препятствие. Управление поведением осуществляется с помощью несложной электронной схемы с обратной связью. Несмотря на очень простое устройство, “черепашки ” демонстрируют забавные свойства. В темноте или при слабом свете они беспорядочно ползают, как будто что-то ищут. Натыкаясь на препятствие, они сворачивают и пытаются их обойти. Если имеется достаточно сильный источник света, они его скоро “замечают” и решительно направляются в его сторону (положительный тропизм). Однако подойдя к свету слишком близко, они от него отворачиваются (отрицательный тропизм). Теперь они двигаются вокруг источника света, находя для себя оптимальные условия и непрерывно поддерживая их (гомеостазис). Между двумя источниками света “черепашки ” совершают путешествия от одного к другому, наподобие буриданова осла, который, как известно, умер от голода, находясь между двумя одинаковыми копнами сена, не будучи в состоянии выбрать, какой из них вкуснее. Две черепашки “видят” и “узнают” друг друга по зажженной лампочке и ползут друг другу навстречу.

Самые современные роботы

В аптеках Шанхая работают роботы-фармацевты .
Надо просто нажать на сенсорный экран с описанием симптомов, и робот поставит диагноз и даст необходимые рекомендации. Дальше остается только предложить автомату купюру, и лекарство можно забирать.

Роботы-санитары.
Работают в некоторых британских больницах. Роботы производит сухую и влажную уборку, сами выбрасывают мусор, заправляются чистящими средствами и подзаряжаются. В отличие от живых уборщиц, никогда не бубнят под нос и отличаются доброжелательным отношением к окружающим. Встретив кого-то на своем пути, они извиняются и докладывают, чем они сейчас заняты.

В Южной Корее сконструировали сторожевого робопса для охраны частных усадеб. Пес весит 40 кг, в его нос встроена фотокамера, а в корпусе имеется сотовый телефон, который немедленно посылает сигнал хозяину в случае обнаружения опасности. В критических случаях робот способен сам вызвать полицию.

Робот-фотограф.
Его называют «стоп-кадр» и используют для фотографирования людей на вечеринках и других мероприятиях. Робот сам выбирает оптимальный ракурс и наводит объектив на лица. Как правило, 90 процентов снимков, сделанных роботом, оказываются удачными.

Японский семейный робот .
Он запоминает до 7 членов семьи и распознает их по лицам или голосу. Словарный запас – 65 тыс. фраз и 1000 отдельных слов. Он держит в памяти привычки каждого члена семьи и пытается находить к каждому подход. Он краснеет в ответ на шутку и бледнеет в замешательстве.

И еще одно изобретения японцев - Рободансер .
Робот-танцор способен попеременно выдавать диско, панк, фанк, рок, хипхоп, брэйк и т.д. Заряда батареи хватает на 45 минут. За это время робот предлагает всевозможные движения для танцующих вокруг людей. В ушах у него стерео микрофоны, которые улавливают малейшие звуки. В начале следующего года планируется поставить таких роботов на ведущие дискотеки мира.

Механическая актиния.
Зачем это нужно, непонятно, но робот точно имитируют поведение морской актинии. У него гибкое силиконовое тело, а пять щупалец чутко реагируют на освещение и движения внутри и за стеклом аквариума. Напуганный робот-актиния уползает в угол.

Мисс любезность .
Это робот – личный помощник, которого можно возить с собой на симпозиумы и конференции. Робот Грейс самостоятельно нашла дорогу в зал заседаний, не сбив никого на своем пути, а в зале поприветствовала всех улыбкой и взмахом руки. Робот постоянно совершенствуется и пополняет свой словарный запас. Грейс уже может ездить на эскалаторе, понимает несложные фразы и пытается общаться.

Крысы-киборги:
американские ученые вживили микрочип в мозг крыс. Теперь крысами можно управлять на расстоянии 500 метров. Предполагается, что киборги будут незаменимыми в поиске людей, оказавшихся под завалами.

Ученые американского университета Карнеги сконструировали робота-старика . Это очень занимательный и милый андроид с чертами старого горемыки из русских народный сказок. Простенькая система интеллекта позволяет роботу сносно общаться с окружающими. При этом он по-старчески шамкает, бубнит что-то под нос, чихает и икает. На расспросы он отвечает, что из семьи пастуха, а главное его изобретение – это плитка шоколада. Наибольший восторг публики робот вызывает, когда просит простить его за старческий маразм.

«Робот – машина. В этом можно не сомневаться, хотя, наверное, некоторые люди будут воспринимать их как домашних животных, ибо такова человеческая природа. Только стандартизация дешёвых роботов общего назначения поможет нам ещё глубже осознать бесконечное разнообразие типов человеческой внешности и поведения. Будем надеяться, что это поможет нам быть терпимее друг к другу». Дж. Янг.

Три закона робототехники для роботов

Первый Закон:
Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред.

Второй Закон:
Робот должен повиноваться командам человека, если эти команды не противоречат Первому Закону.

Третий Закон:
Робот должен заботиться о своей безопасности, поскольку это не противоречит Первому и Второму законам.

Законы для роботов сформулировал Айзек Азимов в своём произведении "Три закона робототехники ".