Робототехника: все, что нужно знать о роботах

В то время четыре позолоченные женские фигуры были установлены на маяке, построенном на острове Фарос. Днем они горели на солнце, а ночью ярко освещались, чтобы их было видно издалека. Через определенные промежутки времени эти статуи поворачивались и играли на своих флейтах; ночью они издавали звуки, похожие на трубы, чтобы предупредить моряков о своей близости к берегу.

Содержание

Робототехника – Прикладная наука, занимающаяся разработкой технологических систем автоматизации.

Слово “робототехника” (английский вариант “robotics”) впервые был использован в печати Айзеком Азимовым в его научно-фантастическом рассказе “Лжец”, опубликованном в 1941 году.

Робот (по-чешски robot, от robot – подневольный труд, или rob – раб) – это автоматическое устройство, основанное на принципах живого организма.

Действуя по заранее запрограммированной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков (аналогичных органам чувств живых организмов), робот автономно выполняет производственные и другие операции, которые обычно выполняют люди (или животные). Робот может общаться с оператором (получать от него команды), а также действовать автономно.

“Современные роботы, основанные на последних достижениях науки и техники, находят применение во всех сферах человеческой деятельности. Люди обрели верного помощника, способного не только выполнять опасную для жизни работу, но и освободить человечество от монотонной, рутинной деятельности”. И.М. Макаров, Ю.И. Топчеев. “Робототехника: история и перспективы”.

Внешний вид и дизайн современных роботов может сильно различаться. В настоящее время в промышленном производстве широко используются различные роботы, но они не имеют “человеческого облика” по техническим и экономическим причинам.

R.U.R. (от чеш. Rossumovi univerzalna roboti, “Rossum universal роботы“) научно-фантастическая пьеса Карела Чапека, написанная в 1920 году. Премьера состоялась в Праге 25 января 1921 года.

Первое появление слова “робот

Основная задача робота – помогать и облегчать труд человека, беря на себя некоторые физические, а в некоторых случаях и умственные задачи, тем самым дополняя или даже заменяя деятельность человека.

Робот, то есть:

В современном понимании робот – это устройство с антропоморфным поведением (похожее на человека), предназначенное для выполнения определенных операций. Роботы призваны облегчить труд людей на рабочем месте, выполняя опасную, рутинную, тяжелую работу.

Первоначально термин “робот” означал человекоподобное устройство с человекоподобным внешним видом:

Компоненты робота:

Главная – Центральный процессор, главный интеллект робота; датчики зрения, слуха и речи, обеспечивающие речевые способности робота;
Ручные манипуляторы – с захватывающими руками;
Торс – Торс – эндоскелет робота, внутри которого часто располагается силовой агрегат;
Ножки степпера – обеспечивают шаговое движение, а также другие модели: шасси и гусеницы.

(Визуальное представление конструкции робота)

Может управляться дистанционно или автономно, в зависимости от программы.

Ключевые даты в развитии робототехники:

1500. Франция поражена механизированным львом Леонардо да Винчи, который двигался и представлял собой герб страны.

1617. Джон Неппер конструирует элементарное вычислительное устройство.

1878. Пафнутий Чебышев представляет машину замедленного действия на Всемирной выставке в Париже.

1891 Никола Тесла изобретает катушку, генерирующую высокочастотное напряжение.

1893. Тесла создает индукционный двигатель, работающий на переменном токе.

1898. Тесла изобретает первый в мире пульт дистанционного управления.

1921. Первое упоминание слова “робот” в пьесе “R.U.R.” Карела Чапека.

1950s. Быстрая разработка механических рук, имитирующих движения человеческих рук.

1971. Изобретение первого в мире микропроцессора.

1980s. Наибольший рост на рынке робототехники благодаря коммерциализации японских роботов.

2000. Electrolux представляет робота-пылесоса Trilobite на BBC.

2004. Марк Тилден создает первую успешную игрушку-робота Robosapien, которая пользуется коммерческим успехом.

2010. Корейская компания Ilshim Global представляет первого в мире робота для мытья окон – Windoro.

2017. Основным направлением робототехники является развитие искусственного интеллекта.

Чуть позже, с развитием технологий, этот термин приобрел более широкое значение. В информационном пространстве, в основном в Интернете, термин робот также обозначает программу, которая работает автономно, т.е. самостоятельно, выполняя определенную функцию. Например, робот-паук, сканирующий сеть и собирающий информацию; робот фондового рынка, самостоятельно участвующий в торгах по заданным параметрам; различные боты и другие программы.

Что ж, давайте признаем, что стандарты стали более четкими. Но в случае с роботами все не так однозначно. Здесь есть некоторая путаница.

Продолжение поиска: словари и мнения

Может быть, нам стоит поискать альтернативные источники, которые объясняют все и сразу?

Если мы посмотрим на определения термина “робот” в различных словарях, то обнаружим нечто подобное:

В заключение обратимся к этим общим понятиям, которыми в различных комбинациях оперируют цитаты, приведенные в связи с роботами:

робот – это машина;
антропоморфизм, т.е. сходство с людьми – внешне и/или в плане выполняемых действий – с целью заменить людей (а иногда и животных?)
автономность: от полностью автоматических действий до выполнения только сложных последовательностей автоматических действий, а возможно, и до дистанционного управления (непосредственно ручного);
Уровень организации программированного управления: от выполнения операций по строго ограниченной, запрограммированной программе до возможностей самообучения (о, там еще было что-то про ручное дистанционное управление);
также здесь: робот – это то, что изобрел писатель Карел Чапек… О, я так не думаю.

Отрывок из пьесы К. Чапека “R.U.R.”. (“Универсальные роботы Россума”).

Угу. Единственное, в чем все определения, кажется, полностью согласны, это то, что робот – это машина, то есть “устройство, выполняющее механические движения для обработки энергии, материалов или информации”. [15]. [15].

Но подождите. Предоставим слово представителю новой формации робототехников – Дмитрию Гришину, основателю инвестиционного фонда Grishin Robotics:

Вот оно! Дмитрий трактует понятие “робот” максимально широко и относит к роботам банкоматы, автомобильные навигаторы, и даже умные часы и умные камеры! [17]

А если вспомнить, что многие современные молодые люди, большинство из которых больше знакомы с информатикой, чем с производством, обычно называют определенный вид компьютерной программы роботом.

… тогда мы явно никогда не поймем, что такое роботы!

В начале XXI века роботы – это просто угроза рынку труда: попытка использовать их в качестве кассиров или даже менеджеров (искусственному интеллекту для этого не нужно тело, но оно могло бы быть) может привести к тому, что огромное количество людей останется без работы, а огромное количество людей, контактирующих с роботами, будут недовольны (и если без менеджеров среднего звена мы можем обойтись, то отсутствие кассира выведет из себя очень многих). А поскольку роботы не платят налоги, это также повлияет на благосостояние государства.

Имена[ править ]

“Бот” – это сокращение от “робот”.
Дроид в “Звездных войнах” – это сокращение от “андроид”.
Кибер – в советской научной фантастике сокращение от “кибернетика”.
Синтетический – это сокращение от “синтетический человек”.
Клац – в комиксе “Девочка-гений”.
Ниндроид – андроид в мультсериале “Ниндзяго”. Серия комиксов Masters of Circumstance.
Биоробот – искусственное существо, которое является роботом на биологической, а не механической основе.
Дробос – в м/с Шервуд.

В начале 2020 года компания Locus Robotics отметила юбилей – ее автономные мобильные роботы перевезли 100 миллионов посылок. Locus Robotics работает с крупными транспортными компаниями, такими как DHL, GEODIS и Port Logistics. Компания Bossa Nova Robotics планирует поставить роботов-инвентаризаторов в 1 000 магазинов Walmart в США. В США также разрабатываются роботы для оказания помощи на автозаправочных станциях. В Японии роботы уже давно используются в качестве барменов и поваров.

Классификация роботов

В зависимости от общей сферы применения роботы можно разделить на промышленные и сервисные. Сегодня в мире больше промышленных роботов, но ниша сервисных роботов растет огромными темпами.

Что такое промышленный робот

Промышленный робот состоит из манипулятора, включающего исполнительные механизмы, и контроллера, включающего блок обучения и аппаратный или программный интерфейс связи. Рука робота может быть запрограммирована с тремя или более степенями подвижности, в зависимости от задачи автоматизации, которую необходимо выполнить. Проще говоря, промышленная робототехника предназначена для выполнения основных и вспомогательных операций производственного цикла без участия человека. Согласно отчету аналитиков Сбербанка, в настоящее время на производстве работает около двух миллионов роботов.

Общая классификация промышленных роботов включает от 7 до 12 классификационных признаков (в зависимости от источника информации). Вот несколько примеров частичной классификации по наиболее важным признакам.

В зависимости от характера выполняемых операций промышленные роботы подразделяются на:

Технологический (выполняет основные операции – механическая обработка, сборка, сварка, покраска);
вспомогательные (обслуживающие основное технологическое оборудование: сборка и разборка заготовок, транспортировка и хранение и другие операции);
универсальный (сочетает в себе черты первых двух групп).

Из-за характера обработки программ промышленные роботы могут быть:

жестко программируемый (программа действий содержит информацию, которая не меняется в процессе работы);
Адаптивный (содержит информацию об объектах и условиях окружающей среды. Оснащение датчиками позволяет таким роботам корректировать программу управления);
Гибко-программируемый (способен создавать свою программу действий на основе поставленной цели и информации об объектах и условиях окружающей среды).

Применение для промышленных роботов

Промышленные роботы обеспечивают возможность автоматизации всех видов операций. Области применения достаточно широки: производство заготовок, механическая обработка, сварочное производство, сборочное производство, термообработка, нанесение покрытий и окраска распылением, а также системы транспортировки и хранения. В обрабатывающей промышленности лидеры по закупкам роботов не меняются уже более пяти лет: это автомобильная и электронная промышленность.

Промышленные роботы Kuka

Роботы используются практически во всех отраслях промышленности, и их полезность в первую очередь диктуется интересами человека, удобством и безопасностью.

Наиболее важная роль отводится роботам, которые заменяют человека при выполнении различных задач в экстремальных условиях: на большой глубине, в вакууме, в космосе, в радиационных и пожароопасных зонах, в химическом и фармацевтическом производстве.

Что такое кобот

Коллаборативный робот – это разновидность промышленного робота, который также состоит из руки и перепрограммируемого устройства управления. Главное отличие робота от робота заключается в том, что робот может сотрудничать с человеком для создания или производства различных продуктов.

Первый робот был изобретен в 1999 году Эдом Колгейтом и Майклом Пашиным, инженерами Северо-Западного университета. Большинство роботов совместного действия имеют небольшие размеры (вес 15-20 кг, в некоторых случаях до 50 кг, высота около 1,5 м).

Согласно международному стандарту ISO 10218, существует четыре типа коллаборативных роботов:

с механизмом безопасной остановки; когда человек приближается, робот считывает движение с помощью датчиков и останавливается, пока человек не покинет рабочую зону;
робот оснащен специальными устройствами, которые определяют давление руки. Когда робот не обучается, а выполняет свои прямые функции, человек должен находиться вне его рабочей зоны;
с системами “компьютерного зрения”, которые отслеживают движения рабочих и замедляют скорость до безопасной или полностью останавливаются при приближении человека;
ограничена силой; если робот чувствует сильное сопротивление на своем пути, он останавливается.

Основная область применения коботов – автомобильное и электронное производство, где наиболее распространенными операциями являются погрузка/переноска и сборка.

Cobot YuMi от ABB

Что такое сервисный робот?

Сервисный робот – это робот, выполняющий задачи, полезные для людей и машин, за исключением задач промышленной автоматизации.

Сервисная робототехника делится на два типа – для личного применения (роботы-пылесосы, развлекательные роботы, роботы-помощники) и для профессионального применения, то есть для различных служб (полевая робототехника, подводная робототехника, медицинская, мониторинг и обслуживание, строительство и разрушение, логистические системы, мобильные платформы, военные роботы, подводные системы, силовые экзоскелеты и т.д.).

Варианты использования сервисных роботов очень разнообразны. Например, американская компания SIMBE ROBOTICS разработала мобильного робота для осмотра полок с товарами в розничных магазинах. Робот перемещается между полками и сканирует их содержимое, включая информацию о том, нет ли товаров на складе и выставлены ли они вообще. Он безопасен для персонала магазина и посетителей, которые могут проводить аудит в любое время, и сохраняет данные обо всех товарах в облаке. В то же время другой робот компании Fellow Robots – идеальный консультант по продажам, сопровождающий покупателей в магазине и способный рекомендовать товары на 25 языках.

Компания Locus Robotics отметила свой юбилей в начале 2020 года, когда автономные мобильные роботы перевезли 100 миллионов грузов. Locus Robotics работает с крупными транспортными компаниями, такими как DHL, GEODIS и Port Logistics. Компания Bossa Nova Robotics планирует обеспечить инвентаризационными роботами 1 000 магазинов Walmart в США. В США также разрабатываются роботы для оказания помощи на автозаправочных станциях. В Японии роботы уже давно используются в качестве барменов и поваров.

Современный робот может ходить “вниз головой” по потолку или работать в глубокой воде, поэтому его сходство с человеком не особенно необходимо. Однако работа над андроидами и гиноидами (роботами в женском обличии) захватила умы многих изобретателей в последние десятилетия. Почти все развитые страны представили своих андроидов, с разнообразными функциями и интерфейсом, максимально напоминающим человеческое тело.

В 2010 году в Китае прошла Олимпиада гуманоидных роботов, где андроиды соревновались в различных видах спорта. К соревнованиям допускались автономные роботы, полуавтономные системы и дистанционно управляемые устройства, причем каждый класс соревновался только с представителями своего вида. Гиноид София стала первым роботом, получившим официальное гражданство в Саудовской Аравии. У России есть свои достижения: например, один из новейших российских роботов-андроидов – “Бетси”, антропоморфный робот с возможностями нейронного управления.

1) Электромеханические, пневматические, гидравлические или их комбинация, предназначенные для замены человека в промышленности, опасных средах и т.д. ◆ Робот не должны причинять вред человеку или своим бездействием допускать, чтобы человеку был причинен вред. A. Азимов, “Кругосветка”, 1942 год.

Значение слова “робот”

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: в 4-х томах / РАН, Институт лингвистических исследований; под ред. А. П. Евгеньевой. – 4-е изд. – М.: Рус. яз; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

Робот (чеш. робот, от англ. robot “работа слуги”). – автоматизированное устройство, основанное на принципах живого организма, предназначенное для выполнения производственных и других операций, действующее по заранее запрограммированной программе и получающее информацию о внешнем мире от датчиков (аналогичных органам чувств живых организмов), робот самостоятельно выполняет производственные и другие операции, обычно выполняемые человеком. Робот может общаться с оператором (получать от него команды), а также действовать автономно.

Внешний вид и дизайн современных роботов может сильно различаться. В промышленном производстве используется множество различных роботов, но по техническим и экономическим причинам они не имеют внешнего вида человека.

робот

Электромеханическое, пневматическое или гидравлическое устройство или их сочетание, предназначенное для замены человека в промышленности, в опасных условиях и т.д. ◆ Робот Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред. A. Азимов, “Кругосветка”, 1942 год.

2. компьютерная программа, которая работает без вмешательства человека и выполняет действия (обычно рутинные), которые обычно выполняются человеком ◆ Я написал роботЯ написал робота, который будет сканировать наш форум и сообщать модератору, если найдет ненормативную лексику.

3. автомоб. жаргон. то же, что роботизированная коробка передач; коробка передач, сходная по конструкции с механической коробкой передач и управляемая гидравлической программой (или чаще двумя, соединенными параллельно, с двумя сцеплениями, одно для четных передач, другое для нечетных) ◆ Однако, простые роботы Однако простые роботы с одним сцеплением в недорогих автомобилях дают раздражающий эффект – постоянные задержки, толчки и рывки при переключении передач, что особенно досаждает в пробках. Алексей Дмитриев, “Автомат, робот или вариатор. Какую коробку передач выбрать?”, 18 мая 2016 // АиФ

Читайте далее: