Самые интересные и полезные роботы мира. Роботы и робототехника в современном обществе

Робототехника - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

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

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

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

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

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

История

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

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

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

Чертежи Леонардо да Винчи

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

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

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

Виды роботов

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

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

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

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

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

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

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

Робот Da Vinci

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

Бытовые роботы

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

Робот-пылесос iRobot

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

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

Боевые роботы

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

Беспилотник

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

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

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

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

Роботы-учёные

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

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

Система передвижения

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

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

Роботы BigDog

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

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

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

Робот Tuna

Система распознавания образов

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

Двигатели

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

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

Математическая база

Робот Aibo

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

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

Внешний вид

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

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

Робот KOBIAN

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

Производители роботов

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

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

MH собрал топ-5 роботов со всего мира: от безобидных тренажеров для начинающего робототехника до самых сложных секретных разработок американских ученых. Главным критерием в этом кастинге послужила подобность своему создателю, то есть человеку. Может быть, в далеком будущем они будут спасать людей из огня и делать тебе массаж. А может - поливать все вокруг огнем и отрывать головы. Но это - в будущем. А сейчас они еще маленькие.

Этот малополезный в хозяйстве робот поможет лишь понять сами законы робототехники: какие датчики необходимы железным человечкам, как действуют сервоприводы и массу других интересных вещей. Его рекомендуется покупать начинающим суперзлодеям и механикам-энтузиастам. В наборе, кроме отвертки, ты найдешь 16 приводных модулей, целую систему соединительных механизмов, россыпь светодиодов и количество разномастных датчиков, которое зависит от комплектации. Робот сразу после сборки умеет делать пару простых трюков - остальному ты должен научить его сам через специальную программу. Можно экспериментировать бесконечно не только с действиями робота, но и с самой формой: благодаря уникальной системе соединений он может быть и собакой, и динозавром, и пауком, и всем, на что хватит твоей фантазии. Одно мы знаем точно - жену он тебе не заменит.

Стоимость: от 23 000 рублей

Этот парень уже куда серьезней и подходит для опытных механиков: помимо 16 сервомашинок, комплект включает гироскоп (чтобы держать равновесие), профессиональный софт для программирования и даже инструменты захвата предметов! Этого робота можно обучать самым разным трюкам, но основное его назначение ты ни за что не угадаешь - Bioloid создавался для участия в соревнованиях по робофутболу и робобитвам! Удивительно, но скачет он весьма шустро, и уже обучен основным боевым приемам и ударам по мячу. Инфракрасный датчик играет здесь самую главную роль, ведь именно благодаря ему робот ориентируется в пространстве и распознает мяч и другие объекты. А что он с ними будет делать своими манипуляторами потом - зависит только от твоей фантазии.

Стоимость: от 30 000 рублей

3. Nao

Несмотря на его игрушечные размеры, с этим роботом неподготовленному человеку справиться абсолютно нереально. В маленьком корпусе спрятано огромное количество датчиков, и программируемая система подходит не только для обучающих курсов по робототехнике, но и для различных научных экспериментов. Как утверждают создатели, роботы Nao распознают друг друга, способны общаться на 19 языках и адаптироваться к окружающим условиям. Ориентироваться в пространстве ему помогают сонары-дальномеры, инфракрасные излучатели и приемники, датчики давления и даже 9 тактильных сенсоров. Это значит, что если робота погладить, он скажет тебе спасибо. А если его случайно задеть и уронить, падая, Nao воскликнет с шекспировской патетичностью. При этом тебе достаточно извиниться перед ним - и мир будет спасен от нашествия разъяренных роботов-лилипутов.

Стоимость: около 800 000 рублей

4. Asimo

Этого робота с 80-х годов неустанно совершенствуют ученые концерна Honda. В 2000 году японцы представили его общественности, и Asimo просто взорвал эфиры мировых СМИ - казалось, еще пара лет, и профессия дворника исчезнет как таковая. На деле все оказалось гораздо сложнее: несмотря на огромный потенциал робота, его совершенствуют до сих пор. А умеет он действительно многое: способен идти, бежать (9 км/ч), подниматься по лестнице и даже танцевать (в стиле робо-буги). Руки у Asimo очень ловкие, у каждой - по 14 степеней свободы. Этого достаточно, чтобы налить чай, поднести напитки (балансируя всем корпусом, чтобы не разлить) и даже толкать тележку в магазине, не натыкаясь на других посетителей. В голове у робота есть датчики, своеобразные глаза, благодаря которым он может отслеживать и узнавать человеческие лица и даже понимать язык глухонемых! А это значит, что он поймет твои жесты в субботу утром и принесет холодного пива. Однако купить так просто Asimo нельзя - можно только взять в аренду, причем ни цена аренды, ни ее правила публично не называются.

Это создание было разработано Космическим центром NASA имени Линдона Джонсона (JSC). Так же, как и Атлас, «проект Валькирия» поддерживается агентством DARPA, и это еще одна попытка создать экземпляр, наиболее подходящий для помощи в ликвидации последствий стихийных и техногенных катастроф. Все необходимое для такой работы у нашей девочки есть: она обладает в общей сложности 44 степенями свободы, может крутить головой и торсом и, в отличие от Атласа, работает целый час от батареи. Однако на данный момент разработчики не спешат раскрывать все подробности, и сможет ли Валькирия спасти коня из горящей избы - не понятно. Пока давай полюбуемся ее внешностью: в отличие от конкурентов, этот робот покрыт своеобразной одеждой из легкого пенного материала и тканью. Разработчики утверждают, что сделать «одежду» для робота, которая не ограничивает движения и не мешает доступу к основным узлам, - это отдельный научный процесс. И под него выделили целую лабораторию. Однако даже эти ребята не стали связываться с обувью, предоставив решать эту задачу DC Shoes. И правильно: не понравятся электронной барышне «туфли» - откажется еще человечество спасать.

Рич Уокер демонстрирует роботизированную руку, созданную, чтобы помогать военным, в центре оборонного предприятия в Оксфорде 11 февраля.

Стоматолог демонстрирует использование нового гуманоида по имени Ханако, разработанного инженерами местных университетов Токио. Робот поможет будущим стоматологам на практике. У Ханако есть зубы из твердого пластика, а также реалистичная полость рта, которая может кровоточить и имеет слюноотделение, как у обычного человека. Робот также распознает голоса и речь, так что студенты смогут не только улучшить свои профессиональные способности, но и научиться общаться с пациентами.

Андроид из Южной Кореи по имени “EveR-3″ в традиционном костюме во время выступления в мюзикле в Сеуле 18 февраля. Разработанный в Южной Корее робот, заявленный в пьесе «Принцесса-робот и семь гномов», уже назначен на другие роли в этом году.

Подозреваемый Уоррен Тэйлор лежит на земле, сдавшись роботу у почтового отделения в Витевилле 23 декабря 2009 года. Тэйлор обвиняется в захвате заложников.

Робот-гуманоид без «лица» представлен на крупнейшей выставке роботов в Токио 28 ноября 2009 года. Этот робот в натуральную величину призван помочь студентам-стоматологам. Зовут его «Симроид» (сокращенно от «симулятор» и «гуманоид»). Робот имеет реалистичную кожу, глаза и рот, в который можно поместить копии настоящих зубов, чтобы студенты могли их сверлить. Робот, кстати, умеет плакать, если вдруг лечение пошло не так.

Четвероногий робот по имени БигДог создан, чтобы помогать солдатам носить тяжелое снаряжение в поле.

Робот по имени Робови- II, разработанный японским институтом исследования роботов «ATR», ездит в супермаркете во время «шопингового» эксперимента в Киото 6 января. Робот приветствует покупателя у входа в магазин, а затем следует за ним с корзиной, напоминая о продуктах, которые нужно купить. Эти продукты покупатель заблаговременно вносит списком в специальное устройство в роботе.

Выпускник Массачусетского института технологий Кентон Уильямс проверяет лицо робота по имени Некси 5 марта.

Робот компании «The Shadow Robot» с захватным устройством в руке выполняет задание на мероприятии «Streetwise Robots» в музее науки 6 мая 2008 года в Лондоне. У этого робота есть 40 мышц, которые позволяют ему делать до 24 движений.

На этих фотографиях можно увидеть «кибернетического человека» HRP-4C, который выглядит как обычная японская девушка. Робот выражает различные эмоции: гнев (слева) и удивление (справа).

Капитан Джудит Галлахер из подразделения снайперов демонстрирует противовзрывного робота, известного как ‘Dragon Runner’ во время фотосессии, посвященной военным технологиям, в Лондоне 17 марта. Робот весит 10-20 кг и легко умещается в рюкзаке солдата, к тому же, он может работать на грубых поверхностях.

Робот-учитель английского языка стоит перед детьми в начальной школе Тэджона, в 140 км о тСеула, 11 декабря 2009 года. Роботы-учителя, которые никогда не сердятся и не делают саркастичных замечаний, произвели в некоторых школах Южной Кореи настоящий фурор.

Роботы собирают автомобили «Nissan Patrol» на заводе компании «Nissan Shatai Kyushu Co.» в Канда Тауне, префектура Фукуока, Япония, 24 февраля.

Новый робот японской компании «Kawada Industries» по имени Некстейдж перерезает ленточку вместе с другими официальными лицами на церемонии открытия Международной выставки роботов в Токио 25 ноября 2009 года.

Играющие в футбол роботы на крупнейшей ярмарке технических новинок «CeBIT» 2 марта 2010 года в Ганновере. На ярмарке, проходившей с 2 по 6 марта, свои продукты представляли 4157 компаний из 68 стран.

Американский солдат проходит мимо робота, предназначенного для разминирования объектов, которого назвали в честь мультяшного робота Валли, в лагере Лезернек в провинции Гильменд 10 марта.

Студент инженерного факультета успокаивает ребенка-робота во время презентации в лаборатории университета Цукубы 12 февраля. Робот Ётаро смеется и размахивает ножками, если помахать перед ним погремушкой, но может заплакать и закапризничать, если щекотать его слишком часто.

Работник инженерной компании «Festo» дает гантелю роботу 15 апреля 2007 года в Ганновере накануне технологической ярмарки.

«Луноход-2» (яркая точка наверху слева) и осталенные им следы (слабые, в центре) на поверхности Луны 12 марта 2010 года. Снимок сделан с Лунного орбитального зонда. «Луноход-2» высадился на Луну 15 января 1973 года и проработал почти четыре месяца, преодолев расстояние в 37 км.

Рабочий проходит мимо двурукого робота по имени «Мотоман» японской компании «Yaskawa Electric» во время последних приготовлений к промышленной ярмарке в Ганновере 18 апреля 2008 года.

Солдат наблюдает за роботом-сапером в административном здании в провинции Яла, примерно в 1084 км к югу от Бангкока 18 февраля. Житель местного поселка сообщил полиции о подозрительном коробке на улице. В коробке ничего не оказалось.

Актер Бранч Уоршэм танцует с роботом на генеральной репетиции мюзикла «Роботы» в театре «Барнабе» в Сервионе, недалеко от Лозанны, 22 апреля 2009 года. В мюзикле рассказывается история о человеке, ушедшем в добровольное изгнание с тремя роботами (дворецким, домашним питомцем и танцовщицей), к которому приходит женщина, представляющая собой последнюю связь с человеческим миром.

На этом фото, опубликованным 16 февраля израильской компанией, вы видите средневысотный беспилотный летательный аппарат с большой продолжительностью полета «Heron» для стратегических и тактических миссий. С размахом крыльев до 16,6 метров и стартовым весом в 1250 кг этот самолет может набирать высоту до 9144 метров и может летать до 50 часов без остановки. В данный момент ими пользуются силы коалиции в Афганистане, полагаясь на их способности к разведке и добыче информации в реальном времени, которую они могут доставить прямо командирам и солдатам на передовой линии.

Робот-гуманоид, разработанный специально для того, чтобы привлечь интерес студентов к роботам, представлен на всеобщее рассмотрение профессором института технологии Ниппон Юичи Наказато (вверху справа) в Мияширо 19 декабря 2009 года.

Израильский эксперт по взрывчатым веществам управляет роботом после запланированной детонации взрывчатки на пляже Палмачим к югу от Телль-Авива 3 февраля.

Робот Махру-Зед (справа), разработанный корейским институтом науки и технологии, берет тосты в Сеуле 15 января. Южнокорейские ученые разработали ходячего робота, который может убирать дом, бросать вещи в стиральную машину и даже разогревать еду в микроволновке. На разработку этого робота у института ушло два года. Робот 1,3 метра в высоту и весит 55 кг.

Вид кратера Консепсьон, сделанный с марсохода НАСА «Opportunity» в феврале 2010 года. Консепсьон - молодой кратер, являющийся целью автономного исследования марсоходом «Opportunity». Используя систему автономного исследования, ровер проанализировал снимки на предмет обнаружения черт, больше всего подходящих критериям цели - в данном случае, камни, которые были крупнее и темнее. Затем ровер использовал программу для боле детального обследования предмета с помощью панорамной камеры.

«Ребенок-робот с биомиметрическим телом», или (сокращенно) “CB2″ осматривается в лаборатории в Осаке 30 августа 2007 года. Робот сделан «в образе» настоящего ребенка в возрасте от одного до трех лет, чтобы помочь в изучении вопросов, связанных с развитием детей.

Студент отделения «Imformatics PHD» Себастьян Битцер отжимается рядом с запрограммированным гуманоидом Кондо в здании форума «Imformatics» в университете Эдинбурга 3 сентября 2008 года.

Робот Топио играет в пинг-понг на Междуанродной выставке роботов в Токио 25 ноября 2009 года. Этот двухпедальный робот-гуманоид создан для игры в настольный теннис против людей.

Военный самоходный робот «Крашер» едет по пустыне в Нью-Мехико 19 февраля 2008 года. Этот шестиколесный грузовик весом в 6,5 тонн и пулеметом 50-го калибра на крыше не имеет ни водителя, ни мест для солдат. «Крашер» - это управляемый автоматически автомобиль, который никогда не увидит настоящее битвы.

Ампутированная рука Пьерпаоло Петруцциелло соединена электродами с роботизированной рукой во время эксперимента под названием «Рука жизни» в био-медицинском кампусе университета Рима. Эксперимент проводился, чтобы позволить человеку управлять своими протезами мысленно. В декабре 2009 года группа европейских ученых объявила, что они успешно соединили роботизированную руку с рукой человека - Петруцциелло, который потерял руку в автомобильной аварии. Это позволило ему управлять протезом силой мысли и чувствовать различные импульсы в искусственной руке. Эксперимент длился месяц. Ученые говорят, что это был первый раз, когда человек с ампутированной конечностью мог делать сложные движения, используя мысли для управления биомеханической рукой, присоединенной к его нервной системе.

Рука робота для нового марсохода НАСА согнута почти на 90 градусов. Роботизированная рука проходит испытание в лаборатории по разработке реактивного двигателя в Пасадене, Калифорния. Марсоход получил название «Curiosity» (с англ. «любознательность») и должен быть запущен в октябре 2011 года. Рука со специальными инструментами будет двигаться, чтобы собрать образцы марсианских камней и почвы. Эта рука идентична той, что будет установлена на марсоход «Curiosity».

Наука не стоит на месте. Уже сейчас уровень развития робототехники достиг больших высот. Писатели-фантасты неоднократно пугали мир разнообразными вариациями на тему «бунта машин». Но ситуация с развитием робототехники в настоящее время складывается таким образом, что остановить это развитие в данной сфере невозможно. А все потому, что роботы уже заняли свою нишу в жизни общества. Они стали частью современной промышленной революции, характеризующейся широким внедрением адаптивных технологий и роботизацией производства. Ежегодно все больше предприятий автоматизируется, поэтому на данный момент завод, на котором работает всего несколько десятков человек, а всю основную работу выполняют роботы, уже никого не удивляет. Промышленные роботы выпускаются десятками тысяч. Несмотря на то, что этот рынок достаточно давно сформировался, с выходом на него Китая ситуация здесь только обостряется.

Необходимо отметить, что сам термин «робототехника» подразумевает прикладную науку, которая занимается разработкой технических автоматизированных систем и является важной составляющей интенсификации производства. В своем развитии робототехника опирается на такие дисциплины, как механика, электроника, информатика. Впервые данный термин появилось в печати в 1941 году, а вот в истории эта наука заявила о себе достаточно давно. Так, в частности, в 400 году н.э. появился механический голубь греческого математика Архита. Позже, в 1206 году, инженер-механик Аль-Джазари задумался о создании человекоподобной механики.

В 1495 году всемирно известный изобретатель и инженер Леонардо да Винчи представил свои намерения создать механического рыцаря.

Развитие робототехники обрело значительный прорыв в 1737 году, когда Жак де Вакансон создал первый действующий человекоподобный робот.

Некоторые роботы создавались не только для помощи людям, но и с целью развлечения или получения коммерческой прибыли.

Современная робототехника, таким образом, пришла в полной мере усовершенствованной. Она разительно отличается от робототехники прошлых веков. Но не стоит забывать о том, что именно разработки и чертежи предыдущих изобретателей и легли в основу развития современной робототехники. Период успеха механических помощников людей пришелся на прошлое столетие.

Появление нового вида механизмов было реализовано в фантастической литературе, в частности, в научно-популярной пьесе Карла Чапека «RUR» (1923), в которой впервые было использовано слово «робот». Позже, в середине прошлого столетия, был создан первый функциональный робот – была сконструирована роботическая рука, управление которой осуществлялось при помощи электронного контролера.

Современный мир вполне осознает, какое значение имеет робототехника. Конечно, до появления роботов, способных свободно общаться со своими владельцами, еще далеко, но уже появились такие, которые могут выполнять определенные виды работ. Искусственный интеллект появился в роботах-пылесосах, самоочищающихся кошачьих туалетах. Многие наверняка слышали о 3D-печатном роботе, который самостоятельно собирает себя, когда его детали нагреты до определенных температур. Несмотря на то, что пользовательские роботы еще не очень распространены, само появление подобных устройств доказывает, что у людей есть желание создавать подобные инновации.

Роботов можно программировать, и не только на выполнение тех задач, которые человеку не нравятся, но и тех, которые ему просто не под силу. Именно по этой причине в самое ближайшее время развитие робототехники возможно в медицинской сфере. Немецкие ученые работают над созданием нанотехнологий с роботизированными интегрированными элементами. Эти миниатюрные роботы могут быть запрограммированы на перемещение глазной или кровяной жидкости, восстановление повреждений клеток человеческого тела, доставку лекарств. Кроме того, роботы могут заменить людей в инфекционной среде, что особенно актуально в условиях развития различных эпидемий.

В настоящее время развитие робототехники достигло такого уровня, что роботы могут не только перемещаться самостоятельно, но и переносить грузы, играть на музыкальных инструментах, подниматься по лестницам, принимать участие в спасении людей при чрезвычайных ситуациях, изображать домашних животных, и даже успели побывать в космосе.

В некоторых странах развитие робототехники происходит в ограниченном направлении. Ярким примером может служить Россия, где развивается только военная робототехника, как ответ на американскую программу роботизации армии. Если говорить о гражданской робототехнике, то здесь насчитывается всего около полусотни компаний, которые занимаются разработками подобного рода. В США же эта цифра в десятки раз больше.

В то же время, можно говорить о том, что во всем мире ускорился рост так называемого роботолюбительства. Все больше школьников и студентов увлекается работой с моделями роботов и различными коптерами.

Сейчас робототехника постепенно становится тем общим двигателем, который объединяет электротехнику, электронику, оптику, механику. Развитие данной науки дает возможность решать разного рода социальные проблемы, в частности, совершать уход за престарелыми людьми, снизить человеческие потери в военных конфликтах, ограничить миграцию низкоквалифицированной рабочей силы.

А робототехника будущего в настоящее время представляется как гармоничное соединение интеллектуальных и программных роботов, которые могли бы обеспечить удовлетворение нужд общества. Впрочем, делать какие-либо прогнозы относительно развития робототехники, искусственного интеллекта на длительный период в настоящее время не представляется возможным. Хотя… можно предположить, что может появиться и массово внедряться роботизированный транспорт, без человека-водителя. В настоящее время данный процесс идет не так быстро, как хотелось бы. Вполне возможно, что в ближайшие десятилетия беспилотная авиация продолжит вытеснять летчиков, а соотношение роботизированных летательных аппаратов будет равно примерно 80 к 20 процентам в пользу беспилотников. Кроме того, возможно нарастание замены военнослужащих роботами в общем в вооруженных силах.

В силу бурного развития робототехники появляются новые виды роботов, их количество возрастает, но в будущем может произойти их универсализация, и число роботов постепенно сократится, поскольку один и тот же робот сможет выполнять различные задачи.

Может сформироваться стойкий рынок сервисных роботов, в частности, домашних, которые будут охранять и убирать жилище, присматривать за детьми, готовить еду и организовывать досуг людей. Могут появиться также роботы-сиделки, обучающие роботы. Уже сейчас существует немало перспективных разработок, поэтому в будущем они могут быть воплощены в жизнь. Таким образом, со временем практически каждая семья сможет обзавестись роботом того или иного типа.

No related links found

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.

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.