Робототехника: история. Основные задачи робототехники. Какие конструкторы выбрать? Нужно ли изучать роботехнику взрослым

Очень скоро роботы станут тесной частью общественной жизни. Возможно, будут убирать улицы, возможно - строить дома. Ну а пока сфера робототехники представляет собой активно развивающуюся и подающую надежды. Мы внимательно следим за тем, как поживают наши механические друзья, и верим, что именно они протянут нам руку в мир действительно высоких технологий. Присоединяйтесь.

Детеныши жирафов и антилоп обладают удивительным умением приспосабливаться к ходьбе спустя несколько минут после рождения. Оно позволяет им сразу же приспосабливаться к враждебной окружающей среде, полной хищников и других опасностей. Эта особенность детенышей издавна вдохновляла биологов и инженеров на создание роботизированных конечностей, способных быстро подстраиваться под окружающую среду методом проб и ошибок. Кажется, техникам из Инженерной школы Витерби наконец-то удалось это сделать.

Палеонтологи всего мира пытаются узнать максимум о животном мире далекого прошлого. Они пытаются узнать, как выглядели животные, чем питались и как передвигались. Ученые из Швейцарии и Германии сделали большой шаг вперед в этом деле - они создали роботизированный скелет ящера, который жил более 300 миллионов лет назад. Для воссоздания реалистичных движений они использовали компьютерное моделирование и данные, собранные во время раскопок. Результат весьма интересен и показан на видео.

Робототехника завоевывает сегодня все большие отрасли промышленности и все плотнее внедряется в различные сферы человеческой жизни. И если раньше роботы могли выполнять роль человека, замещая его на заводах, где часто требуются однообразные действия при конвейерном производстве, например при производстве автомобилей, то теперь наступили времена, когда роботы способны оказаться и в каждом доме, чтобы помогать человеку решать насущные задачи, и способствовать экономии наших времени и сил.

Бытовые роботы, предназначенные для помощи человеку в его повседневной жизни, набирают все большую популярность, что вовсе не удивительно, ведь разнообразие роботов растет с каждым годом. Уже сегодня это и пылесосы, и газонокосилки, и мойщики окон, и чистильщики бассейнов, и даже снегоуборочные роботы.

Кстати, еще в 2007 году Билл Гейтс обратил внимание на значительный потенциал данного технологического направления, опубликовав статью «Робот в каждом доме», где он отразил перспективы, которые откроются обществу, благодаря внедрению бытовых роботов.

Предметом данной статьи будет краткий обзор набирающих популярность типов бытовых роботов. Мы рассмотрим несколько роботов, предназначенных для различных бытовых применений, посмотрим как они работают, что могут, как их нужно использовать, и насколько легко с ними обращаться.

Поскольку робот-пылесос является устройством автономным, то он обязательно оснащен не только аккумулятором, но и камерой, помогающей ему ориентироваться в помещении, чтобы два раза не убирать одно и то же место.

Робот просто предварительно выстраивает оптимальную карту уборки, опираясь на данные с камеры, затем приступает непосредственно к уборке, по окончании которой возвращается на место старта, связанное с зарядным устройством.

На борту пылесоса имеются все необходимые датчики (включая гироскоп), позволяющие прибору измерять расстояние до препятствия, оценивать высоту основания мебели над полом (сможет ли он под нее заехать), фиксировать столкновение, определять наличие на месте пылесборника и т.д. Интеллектуальная электроника позволяет роботу нормально ориентироваться среди мебели и стен в процессе работы.

Пылесборник компактен, и располагается недалеко от щеток. Для движения робот использует два колеса, при помощи которых он может поворачивать. Две направляющие щетки заметают мусор в направлении турбощетки, которая в свою очередь направляет мусор в пылесборник, где всасывающее устройство окончательно захватывает мусор. Питается все это оборудование от емкостью в несколько ампер-часов.

Благодаря наличию гироскопа, робот-пылесос всегда «знает» угол своего наклона, и поэтому вероятность того, что он застрянет исключается. Единственный недостаток таких роботов-пылесосов — малая сила всасывания. Они подойдут для уборки гладких напольных покрытий, таких как линолеум или ламинат, но с уборкой сильно загрязненного коврового покрытия справятся вряд ли.

В любом случае, робот-пылесос способен сильно облегчить нашу жизнь. Человеку уже не придется каждый раз, когда он увидит на полу пыль, бежать за веником, чтобы подмести. Достаточно запрограммировать робота на регулярную уборку, и он будет самостоятельно осуществлять профилактику по всей квартире, по дому или даже офису.

Есть два типа роботов для мойки окон. Первый тип — робот из двух частей, в одной из которых находится управляющая электроника, а в другой — чистящий механизм. Две части крепятся к оконному стеклу с разных сторон, и держатся на нем за счет постоянных магнитов.

Сначала робот задает себе карту для работы, предварительно доезжая до каждого из краев стекла, измеряя таким образом размер поверхности которая должна быть вымыта, затем начинает мыть ее, двигаясь зигзагом.

В качестве инструментов для мытья служат четыре подушечки из микрофибры, а перемещение достигается благодаря взаимодействию постоянных магнитов и управляющего модуля.

В центре между подушечками расположено отверстие, из которого подается моющее средство. Питается устройство от встроенного литиевого аккумулятора. Человеку достаточно запустить аппарат, и он сам все сделает, используя предварительно заправленное в специальный резервуар моющее средство.

Второй тип робота-мойщика окон — робот с креплением вакуумными присосками. Такой робот имеет только один и только рабочий модуль для одной стороны окна.

Робот по сути протирает стекло, перемещаясь влево и вправо по его поверхности, без использования вращающихся подушечек. Здесь используется сменная салфетка, которую необходимо предварительно смочить моющим средством вручную.

Робот питается от сети, хотя и выполняет работу автономно, стоит его включить и установить на стекло. Есть резервный аккумулятор на случай отключения электричества в доме. Пользователю остается установить робота на стекло и включить его.

Принцип работы данных роботов заключается в следующем. Первым делом прокладывают кабель-ограничитель, по которому течет постоянный ток, и который определяет собой границу рабочей зоны робота-газонокосилки. Такая автономная газонокосилка оснащена всеми необходимыми датчиками, включая датчики препятствий, как и у роботов-пылесосов, чтобы газонокосилка могла бы объехать дерево, бордюр или клумбу.

Кабель-ограничитель необходим для того, чтобы газонокосилка не упала в водоем или не стала бы пытаться косить камни садовой дорожки, тем самым нанося себе вред. Кабелем ограждают периметр, клумбы, каменные дорожки, водоемы.

В процессе работы газонокосилка хаотично движется по площади в пределах периметра, срезая ножами траву. Некоторые модели двигаются не хаотично, а по спирали или зигзагом, это зависит от производителя.

Параметры роботов-газонокосилок отличаются. В первую очередь — шириной захвата. Согласитесь, при ширине захвата в 56 см, по сравнению с 24 см, дело пойдет и будет завершено быстрее. Мощность также имеет значение.

Газонокосилка мощностью 500 ватт и с шириной захвата в 56 см гораздо быстрее пройдет ту же площадь, что 100 ваттная модель. Аккумулятор здесь, безусловно определяет площадь, которую сможет обслужить робот на одной подзарядке. Есть роботы-газонокосилки, рассчитанные на 4 сотки, а есть — на все 30 соток.

Имеется ли в комплекте база для подзарядки, чтобы газонокосилка могла самостоятельно подъехать, подзарядиться и продолжить работу? На это потребителю необходимо обратить внимание при выборе модели, иначе придется самостоятельно носить робота на подзарядку, что не всегда удобно.

Если есть зарядная базовая станция, то человек сможет запрограммировать газонокосилку на весь сезон и не беспокоиться о графике выполнения работ по стрижке газона.

Робот имеет шнур питания и пару колес для перемещения по дну и по стенкам бассейна. В зависимости от длины провода нормируется размер бассейна, с которым сможет справиться робот. Щетки робота вращаются независимо от колес, и легко удаляют слизь и грязь, направляя ее через фильтр.

Вода вместе с грязью всасывается в фильтрующий отсек робота, затем вода выбрасывается обратно в бассейн, а грязь оседает на фильтре. Фильтр потом нужно будет просто вытащить и промыть под водой.

Робот для чистки бассейна сначала очищает дно, затем движется по стенкам, присасываясь к ним. Так, 70% времени уходит на чистку дна, а 30% - на чистку стен бассейна. Типичный бассейн площадью дна 28 кв.м. средний робот очистит за 2-3 часа.

Несмотря на то, что вода проходит через фильтр робота, всасываясь его насосом, хозяину бассейна необходимо будет как всегда использовать систему очистки воды бассейна, робот не заменит ее собой, он только очистит поверхности, но не саму воду. Тем не менее, робот избавит своего хозяина не только от необходимости чистить бассейн вручную, но и от надобности наблюдать за процессом чистки.

Наконец, робот-снегоуборщик, - актуальнейшее для наших широт решение. Вместо того, чтобы размахивать лопатой там, где не может проехать габаритная снегоуборочная техника, поможет снегоуборочный робот. Управление роботом осуществляется со смартфона по wi-fi, и выглядит это как интерактивная игра.

Поднимать и опускать ковш, перемещаться на гусеницах назад и вперед, разворачиваться, - все это может делать робот, которым оператор управляет удаленно, даже находясь дома в тепле за компьютером.

Глазами робота является видеокамера, через которую пользователь может оценивать обстановку, чтобы затем направлять робота для выполнения снегоуборочных работ.

Емкий аккумулятор, заряженный от розетки, позволит осуществлять уборку снега в течение нескольких часов без необходимости таскать снег вручную, особенно если речь идет об уборке больших территорий, вблизи строений, куда снегоуборочная техника проехать просто не может.

Как видите, ассортимент бытовых роботов сегодня довольно широк, и каждый человек наверняка найдет среди доступных сегодня на рынке именно то, что облегчит быт именно ему. Кому-то нужно регулярно чистить летний приусадебный бассейн, а кто-то замучился зимой чистить снег.

Каждый имеющий в доме животных задумается о приобретении робота-пылесоса, некоторые из которых с животными отлично ладят. Живете в районе с сильно загрязненным воздухом и окна часто становятся пыльными — робот поможет вам вымыть окна. Что уж говорить о роботе-газонокосилке, который позволит своему хозяину заниматься другими более важными делами или просто отдыхать, пока газоном занимается робот.

Андрей Повный

Сегодня занятия робототехникой становятся очень популярными. Школьникам такие уроки помогают сформировать и развить критическое мышление, научиться творчески подходить к процессу решения задач различного уровня сложности, а также получить навыки работы в команде.

Новое поколение

Современное образование переходит на новый виток своего развития. Многие педагоги и родители ищут возможность заинтересовать детей наукой, привить любовь к обучению и зарядить желанием творить и мыслить неординарно. Традиционные формы изложения материала уже давно утратили свою актуальность. Новое поколение не похоже на своих прародителей. Они хотят учиться живо, интересно, интерактивно. Это поколение легко ориентируется в современных технологиях. Дети хотят развиваться так, чтобы не только идти в ногу со стремительно развивающимися технологиями, но и непосредственно участвовать в этом процессе.

Многие из них интересуются: «Что такое робототехника? Где этому можно учиться?».

Образование и роботы

Эта учебная дисциплина включает в себя такие предметы, как конструирование, программирование, алгоритмику, математику, физику и другие дисциплины, связанные с инженерией. Ежегодно проводится World Robotics Olympiad (всемирная олимпиада по робототехнике - WRO). В образовательной сфере - это массовое соревнование, позволяющее лучше узнать, что такое робототехника для тех, кто впервые сталкивается с подобным предметом. Оно дает возможность попробовать свои силы участникам более чем из 50 стран. На соревнования съезжаются порядка 20 тысяч команд, в состав которых входят дети от 7 до 18 лет.

Основная цель WRO: развитие и популяризация НТТ (научно-технического творчества) и робототехники в молодежной и детской среде. Подобные олимпиады являются современным образовательным инструментом XXI века.

Новые возможности

Чтобы дети лучше понимали, что такое робототехника, на соревнованиях применяются теоретические и практические навыки, полученные на занятиях в рамках клубной работы и школьной программы по изучению естественно-научных предметов и точных наук. Увлеченность робототехнической дисциплиной постепенно перерастает в желание глубже узнать такие науки, как математика, физика, информатика и технологии.

WRO - это уникальная возможность для ее участников и наблюдателей не только узнать глубже что такое робототехника, но и развить в себе навыки творчества и критического мышления, которые так необходимы в XXI веке.

Обучение

Интерес к образовательной дисциплине робототехнического направления растет с каждым днем. Материальная база постоянно улучшается и развивается, многие идеи, еще недавно остававшихся мечтой - сегодня реальность. Изучение предмета «Основы робототехники» стало возможным для большого числа детей. На уроках ребята учатся решать задачи с ограниченными ресурсами, обрабатывать и усваивать информацию, а также использовать ее в правильном русле.

Дети учатся легко. Современное подрастающее поколение, воспитывающееся на различных гаджетах, как правило, не имеет трудностей в освоении дисциплины «Основы робототехники», при условии наличия желания и тяги к новым знаниям.

Нужно что даже взрослых людей сложнее переучивать, чем научить чистые, но жаждущие детские умы. Положительной тенденцией есть колоссальное внимание к популяризации робототехники в молодежной среде со стороны правительственных органов России. И это понятно, так как задача модернизации и привлечения молодых специалистов - это вопрос конкурентоспособности государства на международной арене.

Важность предмета

Сегодня актуальным вопросом Министерства образования стоит введение образовательной робототехники в круг школьных дисциплин. Она считается важным направлением развития. На уроках технологии дети должны получать представления о современной сфере развития техники и конструирования, которые дают им возможность самим придумывать и строить. Не обязательно всем ученикам становиться инженерами, но возможность должна быть у каждого.

Вообще, уроки робототехники крайне интересны детям. Это важно понимать всем - и учителям, и родителям. Такие занятия дают возможность увидеть другие дисциплины в ином свете, понять смысл их изучения. А ведь именно смысл, понимание того, зачем это нужно, движет умами ребят. Его отсутствие сводит на нет все усилия учителей и родителей.

Важным фактором является то, что обучение робототехнике - процесс не напрягающий и всецело поглощающий детей. Это не только развитие личности ученика, но и возможность уйти от улицы, неблагоприятной обстановки, праздного времяпровождения и влекущих за ним последствий.

Происхождение

Само название робототехники происходит от соответствующего английского robotics. Это прикладная наука, которая занимается разработкой технических автоматизированных систем. На производстве она является одной из главных технических основ интенсификации.

Все законы робототехники, как и сама наука, тесно связаны с электроникой, механикой, телемеханикой, механотроникой, информатикой, радиотехникой, электротехникой. Сама робототехника подразделяется на промышленную, строительную, медицинскую, космическую, военную, подводную, авиационную и бытовую.

Понятие «робототехника» впервые в своих рассказах использовал писатель-фантаст Это было в 1941 году (рассказ «Лжец»).

Само слово «робот» придумали в 1920 году чешский писатели и его брат Йозеф. Оно вошло в научно-фантастическую пьесу «Россумские универсальные роботы», которая была поставлена в 1921 году и пользовалась большим зрительским успехом. Сегодня можно наблюдать, как линия, обозначенная в пьесе, получила широкое развитие в свете научно-фантастической кинематографии. Суть сюжета: хозяин завода занимается разработкой и наладкой выпуска большого числа андроидов, способных работать без отдыха. Но эти роботы в итоге восстают против создателей.

Исторические примеры

Интересно, что зачатки робототехники появились ещё в античные времена. Об этом свидетельствуют останки движущихся статуй, которые были изготовлены в I веке до н.э. Гомер писал в «Илиаде» о сотворенных из золота служанок, способных говорить и мыслить. Сегодня разум, которым наделяют роботов, получил название - искусственный интеллект. Кроме того, древнегреческому инженеру-механику Архиту Тарентскому приписывают разработку и создание механического летающего голубя. Это событие датируется приблизительно 400 годом до н.э.

Таких примеров большое множество. Они хорошо раскрыты в книге Макарова И.М. и Топчеева Ю.И. «Робототехника: история и перспективы». В ней в популярной форме рассказано об истоках современных роботов, а также очерчена робототехника будущего и соответствующее развитие человеческой цивилизации.

Типы роботов

На современном этапе важнейшими классами роботов широкого назначения являются мобильные и манипуляционные.

Мобильный — это автоматическая машина с движущимся шасси и управляемыми приводами. Эти роботы могут быть шагающими, колёсными, гусеничными, ползающими, плавающими, летающими.

Манипуляционный — это автоматическая стационарная или передвижная машина, состоящая из манипулятора с несколькими степенями подвижности и программным управлением, выполняющим двигательные и управляющие функции в производстве. Такие роботы бывают в напольном, портальном или подвесном виде. Наибольшее распространение они получили на приборостроительных и машиностроительных производствах.

Способы перемещения

Большое распространение получили колёсные и гусеничные роботы. Перемещение шагающего робота представляет нелегкую задачу динамики. Такие роботы пока не могут иметь устойчивого движения, присущего человеку.

Относительно летающих роботов можно сказать, что большинство современных самолётов как раз ими являются, но управляются они пилотами. В то же время автопилот может контролировать полёт на всех стадиях. К летающим роботам относятся и их подкласс - крылатые ракеты. Такие аппараты имеют небольшой вес и выполняют опасные миссии, вплоть до ведения огня по команде оператора. Кроме того, есть проектные аппараты, способные к самостоятельному ведению огня.

Существуют летающие роботы, использующие методы движения, которые используют пингвины, медузы и скаты. Этот способ перемещения можно увидеть у роботов Air Penguin, Air Ray, Air Jelly. Их производит компания Festo. А вот роботы RoboBee используют методы полёта насекомых.

Среди ползающих роботов есть ряд разработок, подобных по перемещению червям, змеям и слизням. При этом робот использует силы трения на шероховатой поверхности или кривизну поверхности. Подобное перемещение полезно для узких пространств. Такие роботы нужны для поиска людей под обломками разрушенных зданий. Змееподобные роботы способны к перемещению в воде (такие, как ACM-R5 производства Японии).

Перемещающиеся по вертикальной поверхности роботы, используют такие подходы:

• подобные человеку, который взбирается на стену с выступами (Стэнфордский робот Capuchin);
• подобные гекконам, снабжённых вакуумными присосками (Wallbot» и Stickybot).

Среди плавающих роботов существует много разработок, перемещающимся по принципу подражания рыбам. Эффективность такого движения на 80% превосходит эффективность движения с гребным винтом. Подобные конструкции имеют низкий уровень шума и высокую маневренность. Этим они вызывают большой интерес у исследователей подводного пространства. К таким роботам относятся модели Эссекского университета - Robotic Fish и Tuna, разработанный институтом Field Robotics. Они смоделированы по движению, характерному для тунца. Среди роботов, имитирующих движение ската известна разработка фирмы Festo: Aqua Ray. А робот, движущийся как медуза, - это Aqua Jelly от того же разработчика.

Кружковая работа

Большинство кружков по робототехнике ориентированы на начальную и среднюю школу. Но и дети дошкольного возраста не обделены вниманием. Главную роль здесь играет развитие творчества. Дошкольники должны научиться мыслить свободно и воплощать свои идеи в творчестве. Именно поэтому занятия по робототехнике в кружках для детей до 6 лет направлены на активное использование кубиков и простых конструкторов.

Школьная программа, безусловно, усложняется. Она дает возможность познакомится с различными классами роботов, попробовать себя на деле, углубиться в науку. Новые дисциплины раскрывают потенциальные возможности ребенка для получения профессиональных навыков и знаний в выбранной области инженерии.

Робототехнические комплексы

Современное развитие робототехники находится в такой стадии, что, кажется, вот-вот произойдет мощный рывок в робототехнологиях. Это так же, как с видеосвязью и мобильными гаджетами. Еще недавно все это казалось недоступным для массового потребления. А сегодня - это обыденность, переставшая удивлять. Зато каждая выставка робототехники показывает нам фантастические проекты, которые захватывают дух человека от одной только мысли об их внедрении в жизнь общества.

В системе образования позволяют реализовать программу с применением проектной деятельности именно комплексные установки из роботов, среди которых популярны:

Управление

По типу управления системы бывают:

• биотехническими (командные, копирующие, полуавтоматические);
• автоматические (программные, адаптивные, интеллектуальные);
• интерактивные (автоматизированные, супервизорные, диалоговые).

К основным задачам управления роботами относятся:

• планирование движений и положений;
• планирование сил и моментов;
• идентификация динамических и кинематических данных;
• анализ динамической точности.

Большое значение в сфере робототехники имеет развитие методов управления. Это важно для технической кибернетики и теории автоматического управления.

самые перспективные компании и проекты.

3.Крупнейшие и наиболее известные производители роботов в мире:

6.Перспективные компании и проекты в робототехнике на 2015г. и далее:

7.Роботы / робототехника - виды роботов, лучшие роботы:

Перечень существующих и используемых роботов в мире.

Человекообразные роботы.

Биороботы.

Промышленные роботы.

Подводные роботы.

Бытовые роботы.

Военные, боевые роботы.

Торговые роботы в трейдинге.

1.Мировой рынок робототехники:

Объем рынка от 15 до 30 млрд. долл. (разница в оценках от того, что различные эксперты считают робототехникой) с учетом основных сегментов - промышленной и сервисной робототехники (военные роботы, бытовые, для образовательных целей, для помощи инвалидам и роботы игрушки (объем мирового рынка сервисной робототехники оценивается в 5,3 млрд. долл.)).

Продажи промышленных роботов с 2013 по 2014гг. выросли со 160 тыс. шт. до 178 тыс. шт., продажи сервисных роботов с 2013 по 2016гг. по предположнию экспертов должны выйти на уровень - 15,5 млн. шт. бытовых роботов, 3,5 млн. шт. роботизированных игрушек, 3 млн. шт. для образовательных целей, и 6,4 тыс. шт. для помощи инвалидам.

Основные покупатели промышленных роботов - Япония, Южная Корея, Китай, США, Германия , страны основные производители роботов - Япония и Германия (более 50% и около 22% соответственно, мирового производства промышленных роботов).

Самый большой спрос и рост производства ожидается в производстве - персональных, образовательных, бытовых роботов помощников, производственных (сборочных, сварочных, покрасочных, и т.п.), реабилитационных, различных видов мобильных, медицинских, хирургических, сельскохозяйственных, строительных и военных роботов.

Boston Consulting Group прогнозирует увеличение инвестиций в промышленную робототехнику до 2025 года (далее более подробно) среди 25 крупнейших экономик мира - до 10% в год, по сравнению с 2 - 3 % в настоящее время. Инвестиции будут окупаться за счет снижения стоимости и повышения эффективности. Роботы становятся дешевле. Стоимость робота для точечной сварки, например, упала со $ 182 000 в 2005г. до $ 133 000 в прошлом году и снизится до $ 103 000 к 2025г. Ускоренная автоматизация, позволит пересмотреть критерии выбора мест для открытия и расширения производств, вследствие чего, наличие дешевой рабочей силы может стать менее значимым фактором, это позволит вернуть часть производств обратно в США и ЕС из стран с более низкой заработной платой.

В октябре 2014г. Оксфордский университет опубликовал исследование о перспективах использования робототехники, в котором допускается, что в течение последующих двух десятилетий до 47% сегодняшних рабочих мест в США могут быть заменены роботами.

Президент китайской ассоциации робототехники (CRIA) Song Xiaogang сообщил, что количество роботов, проданных в Китае в 2014 году, достигнет 50000 шт., по сравнению с 36860 шт. в 2013 году. «…Робототехническая промышленность будет поддерживать ежегодный темп роста в 40% в течение длительного периода времени», сказал он. «Китай уже обогнал Японию, став крупнейшим в мире потребителем роботов, покупая более одной пятой из всех производимых в мире роботов».

2.Российский рынок робототехники:

Доля России на современном рынке робототехники составляет всего порядка 0,17%. По данным компании Нейроботикс объем отечественного рынка готовых роботов и компонентов в ближайшие год - два должен составить порядка 30 тыс. штук или примерно 3 млрд. рублей.

Средняя стоимость антропоморфного робота (обладающего сходством с человеком) сейчас составляет 450 тыс. долл. По словам главного робототехника Фонда Сколково Альберта Ефимова, сейчас в России в год продается около 300 роботов: Это в 500 раз меньше, чем в развитых странах. Кроме крупных зарубежных автомобильных брендов внедрением робототехнологий у нас почти никто не занимается.

В России на 10 тыс. работников предприятий в обрабатывающей промышленности приходится около 2-х роботов, в Китае и ЮАР - около 24-х, в Бразилии 5-ть, в Индии примерно, так же как и в России.

К особенностям рынка робототехники относятся длительные, трудоемкие и капиталоемкие этапы проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также при создании опытных образцов разработанной продукции, поэтому в этой сфере большое значение играет участие и помощь со стороны государства.

Российский рынок робототехники представлен в основном космическими и специальными роботами — саперами, разведчиками. Производятся эти устройства в рамках оборонного заказа, и детали госконтрактов не разглашаются. К тому же часто роботами занимаются центры при институтах, не предполагающие коммерческой деятельности. Поэтому трудно судить о объемах производства предприятий робототехники в РФ.

Поэтому, каким образом была получена цифра 0,17% в 2013 году (доля России на рынке промышленных роботов) - большой вопрос.

Тем не менее, в при всей возможной условности оценок робототехники в России разрыв между высоко развитыми странами в мире и РФ в области робототехники безусловно существует.

Удачные модели роботов, применимые для промышленности, остаются единичными экземплярами, произведенными в научно-прикладных целях, и не идут в массовый выпуск. Бытовые роботы крайне мало интересуют российских робототехников. На 2014 год, по данным Международной федерации робототехники , общее количество работающих в нашей стране роботов составило примерно 4 тысячи.

При этом даже пока единственно развитая в России отрасль робототехники — военная , имеет колоссальные перспективы развития. Несмотря на заметное отставание и в этой области, боевые и специальные роботы российских ученых пока получают признание на международных выставках вооружения и получают специальные премии.

1:04 Современные роботы: беспилотники, разведчики, саперы.

3.Крупнейшие и наиболее известные

производители роботов в мире:

Лидирующие позиции в разработке, производстве и продвижении промышленной робототехники занимают крупнейшие международные корпорации, холдинги и компании, такие как:

iRobot Corporation (США). Специализируется на военных роботах - саперах, спасателях, разведчиках, а так же бытовых - пылесосах и моющих роботах. К 2013г. компания продала более 10 млн. домашних роботов. За 10 лет с 2004 по 2014г. компания увеличила объем продаж с 95 до 505 млн. долл. и прибыль с почти нулевого уровня до 25 млн. долл. в год. Наиболее известные и популярные роботы компании:

бытовые роботы:

• AVA с бортовым компьютером;
• Verro , созданный для очистки бассейнов;
• Roomba и Create , выполняющие функции пылесоса;

военные и охранные роботы:

• боевая система SUGV , выполняющая функции эвакуации и передачи данных в военных условиях;
• Warrior , созданный для обезвреживания взрывных механизмов, перемещения раненых и тушения пожаров;
• подводный аппарат Seaglider ;
• Ranger , осуществляющий водное патрулирование;
• мини-аппарат LANdroids для поддержки связи, принимающий сигнал устройств Apple.

ABB (Швеция — Швейцария). Один из лидеров рынка робототехники, компания образована в результате слияния ASEA и Brown, Boveri & Cie. Специализируется на промышленных роботах разных уровней сложности. Компания строит завод в России, первая очередь будет сдана в середине 2015 года.

FANUC Robotics (Япония). Производит большей частью промышленных роботов: для сварки и паллетизации , покрасочных , портальных , дельта-роботов . Создали самого сильного робота с грузоподъемностью 1350 кг. способного поднимать грузы на высоту до 6 м.

KUKA (Германия). В 1973 году создала первого в мире промышленного робота. Роботы этой фирмы широко используются в области автомобилестроения. Так же производит робот Robocoaster , который используется, как развлекательный аттракцион. Произвела более 100 тысяч роботов.

Kawasaki Robotics (Япония). Производит промышленных роботов — для работы в агрессивных средах, во взрывоопасных помещения, роботов для университетов, роботов-пауков. По всему миру установлено более 120 тысяч роботов их производства.

Мitsubishi (Япония). Занимается созданием промышленных роботов , используемых:

• на производстве мобильных устройств;
• при совершении погрузочно-разгрузочных работ;
• в автомобилестроении;
• в установке небольших деталей на лабораторное и медицинское оборудование.

LG Electonics (Южная Корея). Входит в состав LG Group, один из крупнейших производителей бытовой техники, производит роботов для дома , например роботы-пылесосы.

Kaman Corporation (США) Специализируется на производстве боевых, военных и промышленных роботов .

Sony (Япония). Самой известной разработкой фирмы пожалуй является двуногий робот QRIO . Этот интеллектуальный андроид имеет емкую операционную память, способен брать и перемещать вещи, передвигаться, спускаться по лестнице и танцевать, производит другие игровы е робот ы , например, роботы-собаки . Первый экземпляр появился еще в 1999 году.

Honda (Япония). Создали робота-гуманоида Асимо , умеющего разговаривать, распознавать лица и ходить.

Panasonic (Япония). Один из крупнейших производителей бытовой техники, выпускает промышленных роботов , таких как робот-парикмахер , моющий людям головы, обучающиеся индустриальные роботы , роботы-бегуны и роботы пылесосы .

LEGO Group (Дания) Производит роботизированные наборы — конструкторы для создания программируемого робота .

Yujin Robot (Южная Корея). Компания известна благодаря созданию доступных роботов-игрушек и бытовых устройств. Одним из самых востребованных проектов компании является робот-пылесос Iclebo , способный выполнять влажную уборку помещений.

Intuitive Surgical (США). Основным продуктом компании стала хирургическая система Da Vinci, прототип которой был спроектирован более 30 лет назад. Этот аппарат, оснащенный 4-мя руками, способен выполнять хирургические операции.

Consis. Занимается разработкой аптечных роботов - манипляторов, которые оказывают помощь фармацевтам. Эти устройства устанавливаются в местах хранения медикаментов, где они оптимизируют процессы хранения и поиска лекарств. Система позволяет сократить время обслуживания клиентов, увеличить товарооборот и рационально использовать места хранения лекарственных средств.

Gostai (Франция). Создает роботов серии Jazz . Аппараты действуют в режиме телеприсутствия и снабжены основными компьютерными приложениями. Управление роботом, подключенным к Wi-Fi, осуществляется с помощью браузера. Jazz осуществляет навигацию и ночное патрулирование.

AIST. Производит робот-гуманоид HRP-4C , с внешностью молодой девушки. Разработчики смогли максимально точно скопировать черты и лица тела человека. Аппарат способен петь, распознавать речь и окружающие звуки.

Aldebaran Robotics (Франция). Создали человекоподобный робот NAO , который отличается способностью использовать жесты, идентифицировать голоса и реагировать на команды. Робот может интерпретировать происходящие события, принимать решения согласно текущей обстановке и обучаться.

Takara Tomy. Интерактивный щенок i-SODOG компании Takara Tomy обладает способностью к запоминанию и обучению. Искусственный интеллект собаки-робота позволяет ей правильно реагировать на 50 голосовых команд. Робот может танцевать под музыку, распознавать голоса и запахи.

Сubic Robotics. Компания создала домашнего помощника Сubic , способного - включать и выключать электроприборы, распознавать человеческую речь, говорить с хозяином.

Engineering Arts. Робот-актер Robo Thespian созданный компанией наделен системой лицевых и скелетных мышц. Аппарат способен воспроизводить сцены из фильмов, создавать собственные сценарии.

Innovation First (США). Микророботы серии Hexbug созданы в виде насекомых. Это роботы-игрушки , которые могут ползать, находить выход из сложных лабиринтов и служить приманкой для домашних животных.

Другие крупные и известные компании на рынке робототехники:

Yaskawa Electric, Comau, Reiss, Stäubli, Kaman Corporation , Nachi-Fujikoshi, Thyssen, Adept Technology, American Robot, Omron, RoboGroup TEK, Rockwell Automation, ST Robotics, Yamaha Robotics, Kawasaki, Durr, Toshiba, General Motors (GM) …и многие другие.

В общей сложности на мировом рынке работает порядка 400 компаний занимающихся производством робототехники.

4.Производители роботов и роботы в РФ:

Государственный научный центр Российской Федерации Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" - создан в 1968 г. в Санкт-Петербурге. Основные направления — мехатроника , мобильные робототехнические комплексы , кибернетика космического, морского, воздушного и наземного базирования, роботы и манипуляторы для работы в экстремальных условиях .

ЗАО «Центр высоких технологий в машиностроении при МГТУ им. Н.Э. Баумана» Москва - продукция: роботы-саперы, разведчики, сухопутные боевые роботы, шагающие роботы . Чистая прибыль за 2012 год увеличилась с 1,95 млн. руб. до 5,35 млн. руб.

ОАО «НИКИМТ-Атомстрой» - головная материаловедческая организация «Росатома», находится в Москве, производит мобильные роботы и системы управления ими . Чистый убыток ОАО «НИКИМТ - Атомстрой» за 2012 год снизился в 2,4 раза до 311,83 млн. руб. с 749,30 млн. руб. за аналогичный период прошлого года.

НИИ системных исследований РАН Москва - выпускает транспортные роботы, роботизированное оборудование для производства ЭВМ, программное обеспечение.

НПО «Андроидная техника» - относительно молодая компания, образованная в 2005 году, с головным офисом в Москве. Занимается производством роботов-андроидов, боевых роботов-аватаров , в этом году робот-аватар выйдет на испытания. Использует робототехническую систему SAR-400 для участия в космических исследованиях. Робот может выполнять сервисные и аварийные работы в условиях, опасных для жизнедеятельности человека. Годовой оборот и выручка компании не афишируются.

ФГУП ЦНИИмаш г. Королев, учредитель «Роскосмос» . Команда института создала космического антропоморфного робота SAR-400 . В 2015 году запланирован проект «Обмен» , в результате которого будут созданы технологии обмена информацией и управления роботами на поверхности Луны и других планет. Выручка ОАО НПО "ЦНИИМАШ" по итогам 2013 года выросла до 1,7 миллиарда рублей.

ОАО «ЦНИИТОЧМАШ» Госкорпорации Ростех, Московская область, Климовск. Основано в 1944 г. Одна из многообещающих разработок совместно с Фондом перспективных исследований - антропоморфный боевой робот под управлением оператора. Робот при помощи руки-манипулятора стреляет из пистолета по мишени и ездит на квадроцикле. Предприятие производит самые массовые виды вооружения и военной техники для различных родов войск, в том числе роботизированные обзорно-прицельные приборы для воздушных и наземных носителей вооружения и военной техники .

1:25 Робот "Аватар".

СПКБ ПА расположено в г. Ковров, разработало конструкцию мобильного робота-вездехода «Варан» для серийного производства, роботы сверхлегкого класса — разведчики и саперы. «СКБ ПА» за 2012 год получило прибыль от продаж в 82,19 млн. руб.

МИРЭА (Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики) — разработал дистанционную систему управления манипуляционным мини-роботом через Интернет, интеллектуальную бортовую систему управления для роботов воздушного, наземного и подводного базирования, интеллектуальный пылесос .

«Научно Исследовательский Технологический Институт (НИТИ) Прогресс» в Ижевске, ему принадлежит разработка новейшего роботизированного комплекса «Платформа-М» для армии России. Это бронированный робот с дистанционным управлением, гранатометом и пулеметом, ведет бой без контакта с противником, используется для разведки и охраны. Способен уничтожить стационарную и подвижную цель. Первые серийные образцы уже поступили в Вооруженные Силы России.

1:44 Испытания боевого робота с пулеметом и гранатометом.

Ижевский радиозавод — специализируется на роботехнических комплексах, например, мобильный робототехнический комплекс МРК-002-БГ-57 , уничтожает стационарные и подвижные цели, обеспечивает огневую поддержку и разведку, роботизированный комплекс-сапер, МРК-ВТ-1 — комплекс на гусеничном ходу, управляемый по радиоканалу на расстоянии до 1 км.

Институт проблем механики им.А.Ю. Ишлинского АН Москва - занимается мобильными роботами: несколько типов — шагающие, на колесах или на присосках - для перемещения по поверхностям произвольного наклона, роботы, двигающиеся внутри труб, миниатюрные мобильные промышленные роботы.

НИИ стали Москва - создали уникальный многофункциональный роботизированный мини-погрузчик МКСМ 800А-СДУ с дистанционным управлением, спасатель и сапер для работы в агрессивных средах. Проводит ядерную, биологическую и химическую разведку.

Компания СМП Роботикс - Зеленоград, создала и выпустила в производство роботов-патрульных - «Трал Патруль 3.1» . Охраняет большие территории и выявляет на ней движущиеся объекты.

Другие роботы присутствия и роботы универсалы (российской разработки):

Робот-универсал - может быть роботом теле присутствия, промоутером и даже барменом, разработан компанией ЗАО «РБОТ» робот теле присутствия R.Bot. Цена от 379 000 руб.

Мобильная автономная система - робот удалённого присутствияWebot от компании Wicron позволяет производить действия в месте нахождения робота, используя компьютер и Интернет. Робот позволяет удаленно наблюдать за происходящим и разговаривать с людьми, видеть окружающий вас мир и спокойно передвигаться по нему со скоростью идущего человека. Цена от 300 000 руб.

Робот видеонаблюдения и телеприсутствия - разработчик НИЛ АП (Научно - исcледовательская лаборатория автоматизации проектирования). Скайп на колесах или вебкамера с микрофоном и громкоговорителем - ездит и поворачивается в нужную сторону. Управление можно осуществлять из любой точки мира через интернет с любого компьютера или смартфона, без установки специального программного обеспечения - достаточно войти на сайт BotEyes.ru под своим логином и паролем. Цена от 1 390 ам. долл.

Робот телеприсутствия - Synergy Swan от компании «РБОТ» , с использованием технологии для роботов со сменным интеллектом , обеспечивающей оптимальное соотношение цена / качество по сравнению с функциональными аналогами на рынке. Цена от 59 900 руб.

Робот телеприсутствия - удаленного управления и проведения телеконференцийот компании PadBot , позволяет перемещаться и проводить видеоконференции в онлайн режиме через компьютер или телефон. PadBot приложение доступно как для iPhone, iPad, Android телефонов и планшетов, в ближайшем будущем станет доступно управление через веб-интерфейс. Цена от 35 000 руб.

Дин-Софт. Робот-официант , программное обеспечение которого создавалось в компании «Дин-Софт» , может - следить за гостями, раздавать меню, разносить блюда, принимать оплату, собирать посуду.

5.Робототехника - глобальные перспективы:

Бостонская исследовательская компания (BSG) в рамках глобального исследования рынка робототехники прогнозирует до 2025г. среднегодовые темпы его роста в 10,4% . В том числе и в первую очередь:

• Порядка 15,8% годового роста в сегменте персональных роботов - роботы для обучения и образования, развлечений, безопасности, уборки помещений и других бытовых целей. Объем продаж вырастет до 9 млрд. долл. к 2025г. с 1 млрд. долл. в 2010г.
• Порядка 11,8% годового роста продаж роботов для медицинских, хирургических целей, в сельском хозяйстве и строительстве. Объем продаж вырастет до 17 млрд. долл. к 2025г. с 3,2 млрд. долл. в 2010г.
• Порядка 10,1% годового роста продаж роботов в производстве - для сварочных, сборочных, покрасочных, погрузочно - разгрузочных и других видов работ. Объем продаж вырастет до 24,4 млрд. долл. к 2025г. с 5,8 млрд. долл. в 2010г. Таким образом, данный сегмент робототехники, не смотря на меньшие темпы роста, сохранит за собой большую долю рынка робототехники.
• Порядка 8,1% годового роста продаж роботов для военных целей - в первую очередь беспилотных летательных аппаратов, военных экзоскелетов, подводных аппаратов и наземных транспортных средств. Объем продаж вырастет до 16,5 млрд. долл. к 2025г.

Все это будет происходить на фоне падения цен роботов и комплектующих с повышением их производительности и сложности, выполняемых ими работ, что в свою очередь будет вести к расширению спектра их использования.

6.Перспективные компании и проекты

в робототехнике на 2015г. и далее:

ЕС финансирует 17 новых робототехнических проектов. Проекты под общим названием Horizon 2020 , каждый из которых акцентирован на развитии значимых роботизированных технологий для промышленного и сервисного использования. Акцент делается на быструю передачу технологий с последующей коммерциализацией, поэтому в каждом проекте есть, по меньшей мере, один корпоративный партнер.

1.AEROARMS - роботизированные системы с несколькими манипуляторами и усовершенствованными возможностями для аэрокосмической промышленности.

2.AEROWORKS - летающие роботы для автономного осмотра и технического обслуживания городской инфраструктуры.

3.COMANOID - роботизированные решения для сложных или утомительных для человека операций по сборке самолетов Airbus .

4.CENTAURO - симбиоз человека-робота , в котором оператор управляет манипуляторами робота.

5.CogIMon - гуманоидный робот для взаимодействия с людьми и роботами.

6.FLOBOT - робот уборщик полов в промышленных, бытовых и офисных помещениях.

7.Flourish - перспективные сельскохозяйственные роботы .

8.RETRAINER - робот помощник в процессе реабилитации людям, перенесшим инсульт, и для восстановления функций руки и кисти.

9.RobDREAM - усовершенствованные промышленные мобильные роботы- манипуляторы .

10.RoMaNS - роботизированная система по очистке накопившихся ядерных отходов.

11.SARAFun - двурукий робот для сборочных операций на базе ABB YuMi .

12.EurEyeCase - хирургические роботы для глазных операций.

13.SecondHands - робот помощник , обеспечивающий содействие при выполнении рутинных операций профилактического обслуживания.

14.Smokebot - разработка мобильных роботов с новыми экологическими датчиками для обследования мест стихийных бедствий с низкой видимостью.

15.SoMa - разработка мягких элементов роботов для безопасного взаимодействия с человеком и окружающей средой.

16.Sweeper - обеспечение автоматизированной уборки урожая сладкого перца.

17.WiMUST - расширение и улучшение функциональных возможностей существующих морских робототехнических систем.

…другие последние значимые события, тренды в мире:

Дроны - китайская компания DJI один из крупнейших в мире производителей потребительских беспилотных летательных аппаратов (дронов) пытается привлечь до 10 млрд. долларов для расширения производства.

Роботизированные манипуляторы - компания ABB объявила о приобретении немецкой робототехнической компании Gomtec с целью расширения ассортимента своей продукции за счет так называемых коллективных или совместных роботов. Легкие, гибкие роботизированные манипуляторы от Gomtec представляют собой семейство шести осевых модульных роботов «коллективного» типа под названием Роберта, с базовой ценой от € 27 900 до € 32 700 .

Роботизированные пылесосы - становятся все более популярными в мире, переходя из категории диковинок в разряд товаров массового спроса. Компания iRobot в 2014г. уже продала 12 миллионов пылесосов марки Roombas с начала их продаж. Роботизированные пылесосы сейчас составляют 18% на мировом рынке пылесосов и их доля растет с ежегодным темпом 21,8% (компания iRobot занимает 83% на североамериканском, 62% на Европейском и Ближневосточном и 67% на Азиатско-тихоокеанском рынках). Еще одна китайская компания - Ecovacs , только за один день сумела продать 73 300 шт. пылесосов, большая часть из которых были пылесосы-роботы Ecovacs Deebot.

7.Роботы / робототехника - виды роботов,

лучшие роботы:

Перечень существующих и применяемых роботов в мире : аптечный, биоробот, промышленные, транспортные, подводный, бытовые, боевой, зооробот, летающий робот, медицинский робот, микроробот, наноробот, персональный робот, педикулятор, робот - артист, робот для аптеки, роботы игрушки, робот официант, роботы - программы, робот - хирург, робот - экскурсовод, социальный робот, шароробот, человекообразный робот, торговый робот в трейдинге.

Человекообразные роботы:

Робот, играющий в пинг-понг - «Topio» на международной выставке роботов, далекий 2009г. Токио.

Компания SCHAFT Япония, принадлежащая Google - р обот «S-One», весит 95 кг, оснащен двумя «ногами» и двумя «руками». Высота аппарата - 1,48 м, ширина - 1,31 м.

1:54 SCHAFT DARHA Robotics Challenge 8 Tasks + Special Walking

«Aiko» - девушка-робот , владеет японским и английским языками, может решать математические задачи, понимает более 13 000 предложений, поет песни, читает газеты, способна идентифицировать различного рода объекты и т.д.

Биороботы:

Фрэнк - разработан и создан в Смитсоновском институте США. Первый в мире биоробот, состоящий из 28 частей тела, копирующими человеческие - функционируют сердце, легкие, почки и т.п. Робот разговаривает и передвигается, но не обладает самостоятельным мышлением, отсутствует мимика лица.

1:21 Биоробота с лицом и органами покажут публике.

Промышленные роботы:

Промышленная робототехника по большей части предназначена для использования роботов в производстве и сборке в автомобильной, электронной промышленности, а так же в производстве продуктов питания и напитков. Чаще всего роботы используются для автоматизации таких процессов, как сварка, окраска, сборка, контроль продукции, тестирование и упаковка . Существуют несколько типов промышленных роботов: роботы типа SCARA, шарнирные роботы, декартовы роботы, цилиндрические роботы . Эти роботы используются в тяжелом машиностроении для выполнения таких функций, как сварка и паяльные работы, подача сырья и обработка материалов, измельчение и окраска, и т.д.

Согласно прогнозам аналитиков компании TechNavio , среднегодовой прирост мирового рынка промышленной робототехники в машиностроении составит 6,27% в период с 2013 г. по 2018 г.

Роботизированный сборочный цех компании Нисан, 2010г. новый завод - город Канда, Япония.

2:29 Промышленный робот Panasonic.

Подводные роботы:

Бытовые роботы:

Военные, боевые роботы:

В мире:

10:33 Военные роботы США.

Россия:

3:05 "Русский Терминатор" Российские боевые роботы

не имеют аналогов в мире! *(неужели?

Торговые роботы в трейдинге:

2:55 Алгоритмическая система. Торговый робот.

Торговый робот, созданный командой "United Traders" , занял первое место в конкурсе «Лучший частный инвестор-2011» . За 2,5 месяца его доходность составила почти 8 000 % годовых! Разработчики торгового робота для трейдинга из United Traders не исключают, что разработанный ими торговый робот для торговли на американских рынках, вполне возможно, на сегодняшний день не имеет конкурентов в России, а возможно, и во всем мире. Торговля идет всегда в плюс, поскольку используется сразу несколько стратегий, и если одна из них начинает давать просадки, она тут же исключается и включается следующая.

Лучшие возможности для использования торгового робота в трейдинге представляет так называемый высокочастотный трейдинг или скальпинг , где заработок во многом зависит от количества успешных сделок, каждая из которых в отдельности принося не большой доход, суммарно позволяет за день заработать значительные средства. Однако использование торговых роботов в таких сделках позволяет совершать тысячи подобных операций в день (увеличивая итоговую доходность на порядок), поскольку человек физически не способен на подобное.

В настоящее время не менее 95% от всего количества заявок и до 40% от фактических объемов торговли на ММВБ выставляются и осуществляются торговыми роботами. На срочном рынке (форварды, фьючерсы. опционы, свопы) доля торговых роботов в общем количестве выставленных заявок и объемов торговли составляет не менее 90% и 60% соответственно.

Робот - это программируемое механической устройство, способное выполнять задачи и взаимодействовать с внешней средой без помощи со стороны человека. Робототехника - это научная и техническая база для проектирования, производства и применения роботов.

Слово «робот» было впервые использовано чешским драматургом Карлом Чапеком в 1921. В его произведении «Универсальные роботы Россума» речь шла о классе рабов, искусственно созданных человекоподобных слуг, сражающихся за свою свободу. Чешское слово «robota» означает «принудительное рабство». Слово «робототехника» было впервые применено известным автором научной фантастики Айзеком Азимовым в 1941 году.

Базовые компоненты робота

Компоненты робота: тело/рама, система управления, манипуляторы, и ходовая часть.

Тело/рама: Тело, или рама, робота может иметь любую форму и размер. Изначально, тело/рама обеспечивает конструкцию робота. Большинство людей знакомы с человекоподобными роботами, используемыми для съемок кинофильмов, но в действительность большинство роботов не имеют ничего общего с человеческим обликом. (Робонафт НАСА, представленный в предыдущем разделе, является исключением). Как правило, в проекте робота внимание уделяется функциональности, а не внешности.

Система управления: Система управления робота является эквивалентом центральной нервной системы человека. Она предназначена для координирования управления всеми элементами робота. Датчики реагируют на взаимодействие робота с внешней средой. Ответы датчиков отправляются в центральный процессор (ЦП). ЦП обрабатывает данные с помощью программного обеспечения и принимает решения на базе логики. То же самое происходит при вводе пользовательской команды.

Манипуляторы: Для выполнения задачи большинство роботов взаимодействует с внешней средой, а также окружающим миром. Иногда требуется перемещение объектов внешней среды без непосредственного участия со стороны операторов. Манипуляторы не являются элементом базовой конструкции робота, как его тело/рама или система управления, то есть робот может работать и без манипулятора. В настоящем учебном курсе акцент делается на тему манипуляторов, особенно блок 6.

Ходовая часть: Хотя некоторые роботы могут выполнять поставленные задачи, не изменяя свое местоположение, зачастую от роботов требуется способность перемещаться из одного места в другое. Для выполнения данной задачи роботу необходима ходовая часть. Ходовая часть представляет собой приводное средство перемещения. Роботы-гуманоиды оснащены ногами, тогда как ходовая часть практически всех остальных роботов реализована с помощью колес.

Возможности применения и примеры роботов

На сегодняшний день, роботы имеют массу применений. Области применения делятся на три основные категории:

• промышленные роботы;
• исследовательские роботы;
• образовательные роботы.

Промышленные роботы

В промышленности, для выполнения огромного количества работ необходимы высокая скорость и точность. В течение многих лет ответственность за выполнение подобных работ несли люди. С развитием технологий, использование роботов позволило ускорить и повысить точность многих производственных процессов. Это и упаковка, сборка, окраска и укладка на поддоны. Изначально, роботы выполняли только особые виды повторяющихся работ, где требовалось соблюдение простого заданного набора правил. Тем не менее, с развитием технологий промышленные роботы стали гораздо более подвижны, и теперь они способны принимать решения на основе сложного ответа от датчиков. Сегодня промышленные роботы часто оснащены системами технического зрения. К концу 2014 года международная робототехническая федерация прогнозировала объем применения промышленных роботов по всему миру свыше 1,3 миллиона единиц!

Роботы могут использоваться для выполнения сложных, опасных задач, а также задач, которые человек выполнить не в состоянии. Например, роботы способны обезвреживать бомбы, обслуживать ядерные реакторы, исследовать глубины океана и достигать самых дальних уголков космоса.

Исследовательские роботы

Роботы имеют широкое применение в мире исследований, так как их часто используют для выполнения задач, в решении которых человек беспомощен. Наиболее опасные и сложные среды находятся под поверхностью Земли. В целях изучения космического пространства и планет солнечной системы в НАСА на протяжении использовались космические аппараты, посадочные модули и вездеходы с функциями роботов.

Роботы Pathfinder и Sojourner

Для марсианской миссии Pathfinder была разработана уникальная технология, позволяющая осуществить доставку оборудованного посадочного модуля и роботизированного вездехода, Sojourner, на поверхность Марса. Sojourner был первым вездеходом, отправленным на планету Марс. Масса вездехода Sojourner на поверхности земли составляет 11 кг (24,3 фунта), на поверхности Марса - прибл. 9 фунтов, а его размеры сопоставимы с размерами детской коляски. Вездеход имеет шесть колес и может перемещаться со скоростью до 0,6 метров (1,9 футов) в минуту. Миссия была запущена на поверхности Марса 4 июля 1997 года. Pathfinder не только выполнил свою прямую задачу, но также вернулся на Землю с огромным количеством собранных данных и превысил свой проектный срок эксплуатации.

Вездеходы Spirit и Opportunity

Марсианские исследовательские вездеходы (MER) Spirit и Opportunity были отправлены на Марс летом 2003 года и приземлились в январе 2004 года. Их миссия состояла в исследовании и классификации большого количества камней и почв с целью обнаружения остатков воды на Марсе, в надежде на отправку на планету человеческой миссии. Несмотря на то, что запланированная длительность миссии составляла 90 дней, в действительности она превысила шесть лет. За это время было собрано бесчисленное количество геологических данных о Марсе.

Роботизированная рука космического корабля

Когда проектировщики НАСА впервые приступили к проектированию космического корабля, они столкнулись с задачей, выраженной в необходимости безопасной и эффективной доставки в космическое пространство огромного, но, к счастью, невесомого объема груза и оборудования. Система дистанционного манипулирования (RMS), или Канадарм (канадский дистанционный манипулятор), совершила свой первый выход в космос 13 ноября 1981 года.

Рука имеет шесть подвижных соединений, имитирующих человеческую руку. Два соединения расположены в плече, одно - в локте, и еще три - в кисти. На конце кисти установлено захватное устройство, способное захватывать или зацеплять требуемый груз. В условиях невесомости рука способна поднимать 586 000 фунтов груза и выполнять их размещение с удивительной аккуратностью. Общая масса руки на поверхности Земли составляет 994 фунта.

RMS использовалась для запуска и поиска спутников, а также оказалась бесценным помощником для астронавтов в процессе ремонта космического телескопа Хаббла. Последняя миссия Канадарм в составе космического корабля стартовала в июле 2011 года и стала девяностой миссией этого робота.

Мобильные обслуживающие системы

Мобильная обслуживающая система (MSS) представляет собой систему, аналогичную RMS, и известна также как Канадарм 2. Система была спроектирована для установки на международной космической станции в качестве объектного манипулятора. MSS предназначена для обслуживания оборудования и приборов, установленных на международной космической станции, а также для оказания помощи при транспортировке продовольствия и оборудования в пределах станции.

Dextre

В рамках космической миссии STS-123 в 2008, космический корабль Endeavor осуществлял перевозку последней части гибкого манипулятора специального назначения Dextre.

Dextre - это робот, оснащенный двумя не большими руками. Робот способен выполнять задачи по точной сборке, которые до этого выполняли астронавты во время входа в открытый космос. Dextre может транспортировать объекты, пользоваться инструментами и осуществлять установку или удаление оборудования на космической станции. Dextre также оснащен освещением, видео-оборудованием, инструментальной базой, а также четырьмя держателями для инструментов. Датчики позволяют роботу «чувствовать» объекты, с которыми он имеет дело, и автоматически реагировать на движения или изменения. Команда может наблюдать за работой с помощью четырех установленных камер.

По конструкции робот напоминает человека. Верхняя часть его тела может поворачиваться в талии, а плечи удерживают руки, расположенные с двух сторон.

Роботы в образовании

Робототехника стала увлекательным и доступным инструментом обучения и поддержки STEM, проектирования и подходов к решению задач. В робототехнике, учащиеся получают возможность реализовать себя в роли проектировщиков, артистов и техников одновременно, используя собственные руки и голову. За счет этого открываются огромные возможности применения научных и математических основ.

В современной системе образования, с учетом финансовых ограничений, средние и высшие школы находятся в постоянном поиске экономически выгодных путей преподавания сложных программ, сочетающих технологии с множеством дисциплин, учащимся для их подготовки к профессиональной деятельности. Преподаватели сразу видят преимущества робототехники и данного учебного курса, так как в них реализован межпредметный метод сочетания различных дисциплин. В дополнение, робототехника предлагает наиболее доступное и подходяще для повторного использования оборудование.

Сегодня более чем когда либо, школы применяют робототехнические программы в классе для "оживления" учебных курсов и обеспечения соответствия широкому спектру академических стандартов, необходимых для учащихся. Робототехника не только является уникальной и широкой базой для преподавания разнообразных технических дисциплин, но также областью техники, оказывающей значительное влияние на развитие современного общества.

Почему робототехника важна?

Как видно из раздела «Возможности применения и примеры роботов», робототехника является новой областью техники, применяемой во многих сферах жизни человека. Важным фактором развития общества является образованность всех его членов в части существующих технологий. Но это не единственная причина возрастающей значимости робототехники. Робототехника уникальным образом сочетает в себе основы дисциплин STEM (естественные науки, технологии, инженерия и математика). В процессе обучения в классе учащиеся изучают различные дисциплины и их взаимосвязи, используя современные, технологичные и увлекательные инструменты. Помимо этого, визуальное представление проектов, которое требуется от учащи, стимулирует их к экспериментам и проявлению изобретательности в процессе поиска эстетичных и работоспособных решений. Комбинируя эти аспекты работы, учащиеся поднимают свои знания и возможности на новый уровень.