Какими бывают роботы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Настоящих роботов стали конструировать после Второй мировой войны, и они были мало похожи на гуманоидов, придуманных писателями и кинематографистами – фантастами. Эти сложные аппараты с механическими руками ничуть не походили на человеческие существа и красивых механических кукол, сделанных в XVIII веке. В наше время роботов создают уже не для развлечения публики, а для тяжелой работы на заводах, как это и заложено в изначальном названии, придуманном чешским писателем Карелом Чапеком. Благодаря достижениям кибернетики – науки, занимающейся в числе прочего созданием механизмов, воспроизводящих человеческие движения – были созданы автоматы, снабженные гибкой «кистью» (или, скорее, металлической клешней), способной захватывать различные предметы и манипулировать ими. Движения руки и кисти регулируются компьютером, который отдает роботу приказы на выполнение определенных движений и операций. Более того, благодаря развитию компьютерных программ механизмы могут адаптироваться к окружающей среде и определенным образом реагировать на воздействие внешнего мира. Они еще не могут думать, но умеют останавливаться или менять направление движения, встречаясь с какой-либо преградой.

НЕДОСТАТОК ПАМЯТИ

Одной из проблем роботов первого поколения была их память. Мы, люди, узнаем предметы потому, что за свою жизнь видели их много раз, понимаем, для чего они служат, и можем вызвать их в своем воображении. Хороший робот, по идее, должен делать то же самое. Но очень трудно создать искусственную память настолько большую, чтобы она позволяла распознавать любые предметы, оказавшиеся перед роботом. Из-за этого промышленный робот использует в своей работе ограниченный круг объектов и ограниченный набор операций. В данном случае речь идет о специализированных рабочих.

«Смелый» робот

Роботы широко используются в промышленности. Эти мыслящие машины могут заменить человека, когда нужно выполнить особо утомительное или опасное задание. В автомобильной промышленности, например, робот используется в сварке (здесь часто происходят несчастные случаи, используется пламя) и для покрытия кузова лаком (когда применяются токсичные материалы). Кроме того, робот, благодаря тому, что он управляется компьютером, может в точности воспроизводить одни и те же операции, и поэтому его используют в производстве электронных приборов – области, требующей очень точной ручной работы. По этим же соображениям промышленный робот незаменим на атомных станциях и в иных областях, где требуется особая точность или существует повышенная опасность для человека.

Современные исследования в области робототехники направлены на развитие автономности роботов, то есть на то, чтобы они могли двигаться самостоятельно, без управляющего ими человека. Для того чтобы робот обрел самостоятельность, он должен обладать заключенным внутри корпуса источником энергии и большим диапазоном функций и действий, как можно более приближенных к действиям человека. Независимых роботов можно будет использовать в опасной или непригодной для человека среде: морских глубинах, космосе, атомных станциях. На иллюстрации изображены гипотетические роботы будущего для подводных операций, опасных для человека. Подводный робот передвигается по построенной на дне установке с помощью ступней-присосок и работает двумя руками, растущими с двух сторон прямо из «головы».

ПОСЛЕ «СОДЖОРНЕРА»: ЛАПЫ ИЛИ КОЛЕСА?

Среди роботов, предназначенных для космических путешествий, есть такие, которые передвигаются с помощью ножек. Речь идет о питающихся от солнечных батарей роботах-«насекомых», которые, в отличие от колесных роботов, могут преодолевать невысокие препятствия. НАСА уже проявило большой интерес к этим новым моделям. Но тем не менее на сегодняшний день предпочтение все еще отдается «старым» – колесным – роботам. Успех космического аппарата под названием «Соджорнер» (он первым сфотографировал поверхность Марса и собрал с нее пробы) породил его младшего брата, который был назван «Номад». Это робот размером с грузовик и весом 800 кг. Больший по размерам, более устойчивый и более быстрый (до 2 км/ч), чем его предшественник «Соджорнер», «Номад» был испытан НАСА в пустыне Атакама (Чили). «Номад» показал высочайшие результаты.

РОБОТИЗИРОВАННЫЙ СУПЕРМАРКЕТ: Экспериментальная система в европейской цепи торговой сети позволяет клиентам расплачиваться за покупки кредитной карточкой, вставляя ее в щель, расположенную прямо в торговом прилавке. У покупателя нет тележки, все выбранные продукты будут лежать упакованными прямо у кассы, где будет достаточно подтвердить снятие со счета нужной суммы без каких бы то ни было чеков.

РОБОТ-ВОДОЛАЗ: Он предназначен для добывания алмазов с морского дна. Управляемый с корабля, находящегося на поверхности, он снабжен всасывающей помпой, способной собирать 50 тонн породы в час. На корабле, находящемся на поверхности, сортируется втянутая насосом порода, при этом выбираются алмазы и отбрасывается песок.

РОБОТ-ОГОРОДНИК: В Израиле уже опробован роботизированный сборщик дынь, его назвали «Ромпер» («Robotic Melon Picker* – роботизированный дынесбор-щик). Ромпера можно использовать для пересадки, выращивания и сбора растений, таких, как дыня, тыква, капуста и латук. Ромпер также может определить степень созревания растения: специальный датчик измеряет уровень природного гормона, отвечающего за созревание плодов, и может определить степень созревания каждого плода с погрешностью в один день.

Роботы ― технические устройства, выполняющие определенный набор операций. С древних времен люди пытались создать машины, заменяющие действия живого человека. Был найден чертёж человекоподобного робота, сделанный Леонардо да Винчи в XV веке.

В настоящее время роботы не всегда похожи на людей. Существует большое количество стационарных станков-манипуляторов, позволяющих дистанционно или вообще без вмешательства человека осуществлять сложные и точные операции. Такие механизмы широко применяются в промышленности и медицине.

Наиболее распространенными подвижными роботами являются колесные и гусеничные. Небольшие модели устройств такого типа можно собрать своими руками на основе готовых плат-контролеров. Колесные и гусеничные основы используются для роботов разного типа: от марсоходов до помощников по дому.

Кроме колесных и гусеничных роботов существуют шагающие. Механизмы этого типа передвигаются, поочередно переставляя отдельные опоры, как люди и животные. Подобный подход к передвижению позволяет, например, перемещаться по лестнице, а также быстро и гибко реагировать на возникающие препятствия. Построение шагающих роботов – непростая задача. Для управления приводами «ног» создаются программные алгоритмы, сложность которых существенно возрастает с каждым дополнительным требованием к передвижению.

Примером шагающего робота является четвероногий BigDog, разработанный в США для военных целей. Робот-собака предназначен для передвижения по труднодоступным местам и перемещения грузов при минимальном контроле человека. Четыре независимые точки опоры позволяют преодолевать препятствия, недоступные для колесной и гусеничной техники. В ходе тестирования BigDog показал способность двигаться по неровной наклонной поверхности, а также восстанавливать равновесие после удара сбоку.

Скорость колесных роботов соизмерима со средствами передвижения. А какую скорость может развивать шагающий робот? Например, робот-гепард Cheetah, созданный в Массачусетском технологическом институте (MIT), двигается со скоростью более 30 км/ч. Высокая скорость достигается за счет гибкого «позвоночника» и особого алгоритма движения, определяющего, с какой силой каждая нога отталкивается от земли. Робот-гепард способен не только развивать, но и поддерживать высокую скорость, работать без проводов, а также преодолевать невысокие барьеры. Последнее свойство обеспечивается алгоритмом расчета траектории прыжка.

При создании человекоподобных машин ученые столкнулись с проблемой: система с двумя точками опоры менее устойчива, чем с четырьмя. Большая часть гуманоидов снабжена гусеничной или колесной платформой. Двуногий робот Atlas от компании Boston Dynamics удерживает равновесие, наклоняя корпус и двигая руками, как человек. К тому же, Atlas способен использовать верхние конечности как дополнительную опору при движении по наклонной поверхности и для преодоления препятствий.

Одним из ярких примеров андроида является девушка-робот Repliee Q2, разработанная японскими учеными. Эта модель отличается не скоростью и равновесием, а умением взаимодействовать с людьми. Набор камер и микрофонов позволяет четко отслеживать речь, мимику и жесты собеседника. Верхняя часть тела приводиться в движение большим количеством маленьких приводов, что обеспечивает плавность движений и точную регуляцию положения тела. Кожа робота сделана из силиконового каучука, что позволяет воспроизводить мимику человека. Repliee Q2 может вести длительные беседы, шутить, реагируя на слова и действия собеседника.

В настоящее время робототехника активно развивается. Создаются более точные хирургические манипуляторы, машины, способные преодолевать любые препятствия, искусственные интеллекты и андроиды, удивительно похожие на живых людей.

Робот является автоматическим устройством. Он действует по заложенной в него программе. Робот сделан по подобию живого организма и получает информацию от сенсоров (датчиков). Впервые слово робот ввел в употребление чешский писатель Карел Чапек и его брат Йозеф в 1920 году для пьесы «Россумские универсальные роботы». Означает оно подневольный труд и происходит от чешского слова «robota» или «robot».

Ранее в переводе на русский язык оно звучало как «роботарь», но в наше время мы его уже практически не услышим.

Для чего нужны роботы?

Робот нужен для того, чтобы заменить человека в тяжелых производственных или опасных условиях. Робот работает по заложенной в него программе, на основе получения информации от внешних устройств – сенсоров или по другому датчиков. Фактически любой робот копирует живые организмы и органы чувств людей, животных. То есть использует принципы такой прикладной науки как бионика.

Могут работать автономно или управляться оператором, то есть человеком, который отдает команды. В промышленности обычно используются стационарные роботы, которые совсем не похожи на людей. Это различного вида

• станки
• производственные линии
• манипуляторы и прочее.

Роботы, похожие на людей, называются андроидами. Сейчас их больше используют как бытовые игрушки или как помощника по дому с очень ограниченным функционалом.

Какие бывают типы роботов:

Промышленные роботы

– выполняют различные производственные задачи. Всегда есть устройство управления – контроллер, может включать в себя манипулятор, сервопривод, различные сенсоры, пневмоцилиндры и многое другое. Все зависит от того, что делают на этом производстве. Например — склады, логистика здесь требуются конвейеры, штабелеры и т.д. Выполняют различные технологические операции, перемещение предметов, обработку материалов.

Медицинские роботы

– наиболее известный хирургический робот «Да Винчи». Он управляется несколькими операторами хирургами. При его помощи проводят высокоточные операции. По своей сути это управляемый манипулятор. Обычно медицинские роботы совсем не похожи на людей. Также есть роботы, которые выполняют отдельные функции, например, массаж или внутривенные инъекции, терапевтические функции и прочее. Для более точечных операций идет разработка нано-роботов. Они смогут вводиться внутрь человеческого организма.

Бытовые роботы

– облегчают жизнь человеку. Это роботы, выполняющие функции секретаря, уборки помещений, роботы животные. Например робот-собачка, способная выполнять некоторые команды, роботы-пылесосы и другие.

Робот, которые обеспечивают безопасность.

— широко используются силовыми структурами. Это системы контроля доступом, автоматические устройства пожаротушения. МЧС и полиция используют беспилотники-дроны, подводных роботов для предотвращения пожаров и глубоководных работ.

Боевые роботы

Являются как правило дистанционно управляемыми и предназначены для замены человека в особо опасных и боевых ситуациях. Это роботы-минеры, роботы-саперы, роботы разведчики. Автономные боевые роботы пока находятся в стадии разработки.

Роботы учёные

– постепенно начинают использоваться для научных исследований и разработок. Для них используют все более совершенные алгоритмы управления. Роботы уже в состоянии проводить научные эксперименты, опыты, анализировать различные процессы, делать прогнозы и выдвигать теории. Эти роботы могут работать без перерыва, у них нет амбиций, они не могут обманывать и утаивать информацию. Также роботы лишены субъективной оценки своей работы.

Робот учитель

– может выполнять многие задачи, которые выполняет современный учитель. Он может читать вслух, общаться на многих языках, выдавать задания. Но пока не может распознавать эмоции человека, думать, как человек. Такой робот-учитель лишен индивидуального подхода к учащимся. У него сложности с мотивацией учеников и управлением классом.

Мы видим что различных типов роботов достаточно много и тому что такое робот можно дать много определений. Но пока у всех роботов отсутствует эмоциональная составляющая, пока это только управляемые программируемые механизмы. Этот перечень роботов далеко не полный. Каждый тип роботов также подразделяется на множество видов. С каждым годом мир роботов становится все больше и разнообразнее.