Робототехника: все, что нужно знать о роботах. Десятка самых необычных и продвинутых роботов мира
Научно-технический прогресс на месте не стоит. Новейшие технологии всё больше размывают границы между фантазией и реальностью.
Роботы уже давно перестали быть научной фантастикой. Сегодня они наши незаменимые помощники во многих отраслях деятельности. В этой статье мы посмотрим как выглядят и что умеют самые совершенные на сегодняшний день роботы.
Марсоход Curiosity
Самый совершенный на сегодняшний день марсоход третьего поколения. На его разработку NASA потратили 10 лет и 2,5 млрд. долларов. По сути это автономная химическая лаборатория на колёсах, размером с небольшой автомобиль. Его создали специально для исследования кратера Гейла. Curiosity буквально напичкан всевозможными приборами и датчиками, которые умеют делать практически всё от съёмки фото в выском разрешении до спектрального анализа твёрдых грунтовых пород.
Geminoid DK
Это один из самых реалистичных человекоподобных роботов. Его построил Хироши Исигуро вместе со своими коллегами из Japan’s Advanced Telecommunications Research Institute International. Внешность этого робота является точной копией профессора Хенрика Шарфе из Aalborg University. Geminoid DK может управляться дистанционно, с помощью передовой технологии захвата движений. Она позволяет машине имитировать выражение лица и точно повторять движения.
Baxter
Бакстер - необычный промышленный робот, хоть и выглядит вполне заурядно. Такие модели можно встретить практически на всех более-менее современных машиностроительных предприятиях. Главная его особенность заключается в повышенной безопасности. Обычные промышленные роботы такой чертой совсем не отличаются. Если человеку непосчастливится попасть под их механические руки-клещи, то всё может кончиться достаточно печально. Но только не в случае с Бакстером. В его «голове» находится камера, которая следит, чтобы в поле деятельности не было инородных предметов. Если таковые попадаются, то ультразвуковые моторы, контролирующие захваты механических «рук» автоматически отпускают «клещи».
Paul
Paul, пожалуй, меньше всего похож на робота в привычном нам понимании. Но то, что он делает - просто потрясающе. Это настоящий робот-художник, который состоит из одной лишь механической руки, которая держит карандаш или авторучку. Процесс рисования предельно прост: человек садиться напротив камеры, которая сканирует его лицо, а затем «рука» Paul начинает рисовать портрет. Причём рисует робот не по шаблону, каждый портрет даже одного и того же человека, получается уникальным. В его рисунках действительно есть какой-то стиль.
WildCat
Разработка знаменитой компании Boston Dynamics. Это робот-разведчик, который способен передвигаться по пересечённой местности, а в режиме галопа может разгоняться до 25,7 км/ч. Да-да, этот робот умеет скакать галопом. А ещё резко останавливаться и разворачиваться. Кроме того WildCat невероятно устойчивый «уронить» его - настоящая проблема.
S-One
Робот-спасатель от японской компании Schaft, которую в итоге купила Google (также как и Boston Dynamics, кстати). S-One небольшой, коренастый, крайне устойчивый и очень сильный робот. Он может поднимать тяжести, орудовать дрелью, легко справляется с вентилями и дверными ручками. Благодаря особым новейшим разработкам создателям робота удалось добиться невероятной быстроты и плавности выполнения поставленных задач.
Sub1
Этого робота создали двое разработчиков программного обеспечения из США Джей Флэтлэнд и Пол Роуз. Робот состоит из 6 шаговых двигателей, 4 веб-камер и небольшого числа общедоступных деталей. А основная его задача - собирать кубик Рубика. И делает он это, вы только вдумайтесь, менее, чем за одну секунду. Среди людей рекорд по скоростной сборке кубика Рубика принадлежит сейчас американскому подростку Лукасу Эттеру. Осенью 2015 года он собрал кубик за 4,9 секунды. Роботу Sub1 понадобилось всего 0,887 секунды.
Row-bot
Новейшая разработка учёных из Бристольского университета. Row-bot - это прототип робота, который предназначен для того, чтобы передвигаться по поверхности загрязнённых водоёмов и поедать микробы, которые, собственно и делают воду грязной. Примечательно, что «съеденных» микробов Row-bot использует как биотопливо для выработки энергии и продолжения работы.
M-2000iA/1700L
Японская компания FANUC разработала самого сильного робота в мире. Название у него, конечно, не очень благозвучное, но зато возможности поистине впечатляющие. Робот-силач с «размахом руки» 4,7 метра, может поднимать предметы весом до 1700 кг. Предыдущий самый сильный робот планеты Titan, мог манипулировать предметами весом до 1 тонны, но и «рука» у него была чуть длиннее - 6,5 метров.
Atlas
Компания Boston Dynamisc не так давно представила широкой публике новое поколение своего робота под название Atlas. B его способности просто поражают воображение. Двуногий человекоподобный робот легко гуляет по зимнему лесу с очень сложным рельефом. При этом он сохраняет равновесие даже тогда, когда его ноги проваливаются в снег. Но если всё-таки упадёт, робот способен самостоятельно подняться практически из любого положения.
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.
Одной из новейших перспектив в современной науке является робототехника. Экраны телевизоров заполонили роботы, киборги и андроиды, которые зачастую представлены как агрессоры. Но так ли все обстоит в действительности?
1. Происхождение
Мало кто знает, но слово «робот» имеет славянские корни, так как произошло оно от чешского слова robota. Автором робота является Карел Чапек, который никогда не был исследователем. Впервые слово «робот» прозвучало в его пьесе «R.U.R.». в ней роботами именовались синтетические люди-слуги немеханической природы.
2. Андроиды
Впервые разработкой роботов, максимально схожих с людьми, занялся японец Хироси Исигуро. Именно он изобрел «геминоидов», отличавшихся реалистичной внешностью, плавной мимикой и голосом.
Японец мечтал разработать дистанционно управляемого робота, который был бы доступен для приобретения любому человеку. Неудивительно, что за такие идеи Исигуро пригласили консультантом в фантастический фильм «Суррогаты».
Однажды Исигуро решил проделать небольшой эксперимент и отправил своего андроида вместо себя читать лекцию. Но робота не пропустили на самолет, что очень расстроило изобретателя.
3. Зловещая долина
Японский исследователь Масахиро Мори решил заняться изучением страха перед человекоподобными роботами и в 1978 году ему удалось открыть эмпирический закон, который известен как «Страшная долина». Известно, что чем больше схожесть робота с человеком, тем больше он привлекателен для людей. А вот робот с изъянами не только отталкивает людей, но даже пугает их, так как напоминает им полуживого зомби.
Именно поэтому у разработчиков два выхода: либо делать высококачественных роботов, либо роботов, не похожих на людей.
4. Мягкие роботы
На сегодняшний день исследователи вплотную занялись разработкой мягких роботов. Примером тому могут служить роботы-гусеницы с мягкими частями тела. Вот только для того, чтобы максимально приблизить механизм к оригинальному, живому, необходимо время, а также множество необычных материалов, таких как пластик, резина и сплав с эффектом памяти.
5. Робофутбол
Постепенно роботы все больше начинают быть похожими на людей. Мало того, они даже начинают перенимать их хобби. Примером тому может послужить ассоциация робофутбола, цель которой при помощи команды роботов одержать победу над командой людей в 2050 году. Хотя до этого момента еще очень далеко, роботы проводят постоянные тренировки, за которыми очень интересно наблюдать. Двигаются игроки очень медленно, а также очень часто спотыкаются и падают. Все их действия вполне автономны, что уже можно считать крупным успехом.
6. Домашний робот
Компания Willow Garage наконец представила на суд зрителей свою последнюю разработку, которой стал двурукий домашний робот. Стоит такой помощник около 400 тысяч долларов. 11 представителей роботехники по итогам конкурса были отправлены в ведущие институты мира, где разработки для него стали открыты всем желающим. Теперь робот умеет не только открывать дверь и ездить в лифте, но и играть в бильярд и приносить пиво, чему его научили одаренные студенты. Особыми умениями выделился робот, программированием которого занимались в институте Беркли, Калифорния. За 25 минут он способен аккуратно свернуть и сложить полотенце.
7. Роботы в обществе
Не так давно компания «Робототехника без границ» представила аналог PR2, стоимостью в 35 тысяч долларов. Правда сделан этот робот из дешевых средств и у него одна рука, да и зачем он вообще необходим, до сих пор остается загадкой.
8. Программное обеспечение
Из-за быстрого развития робототехники, уже встает вопрос о развитии программного обеспечения для роботов. Существуют специальные операционные системы для роботов ROS, Urbi, NAO OS, основанные на Linux. Многие из них включают в себя модули зрения, речи и взаимодействия с механикой робота. Также уже можно встретить специальные приложения для роботов.
9. Бизнес
В рынок роботов вкладывается все больше денежных средств. К примеру, глава компании Mail.Ru Дмитрий Гришин планирует инвестировать 25 миллионов долларов в робототехнические компании.
10. Роботы в России
В России робототехнике не уделяется должного внимания, хотя в Сколково и проводятся регулярно робототехнические выставки. Вот только сколковские разработки на них большая редкость, основные проекты представлены исключительно иностранными учеными.
Люди стали изобретать первых роботов уже в середине прошлого века. Конечно, первые громоздкие разработки лишь отдаленно напоминали современные
Люди стали изобретать первых роботов уже в середине прошлого века. Конечно, первые громоздкие разработки лишь отдаленно напоминали современные, однако только благодаря их появлению наука смогла продвинуться в изучении и конструировании робототехники. Современный этап развития цивилизации может предложить миллионы модификаций автоматических устройств, давайте познакомимся с самыми известными из них.
AsimoAsimo - это японский робот, созданный корпорацией Honda. Первоначальные технические разработки проводились организацией с начала 80-х годов. Готовый продукт в виде робота Asimo был презентовал публике в начале нового тысячелетия. Он стал одним из самых обсуждаемых проектов XXI века.
В данный момент японские разработчики продолжают модернизировать устройство. Asimo, собранный в 2014 году, представляет собой робота, имеющего высоту 1,5 метра и вес 50 кг. Автоматическое устройство способно самостоятельно маневрировать в пространстве, избегать преграды, выполнять действия в рамках своей программы, например, приносить чай по просьбе человека.
VGo
Роботизированное устройство телеприсутствия VGo управляется при помощи сети Wi-Fi. Робот может передвигаться, говорить, слышать и видеть окружающие его предметы. Пользователь может подключить к системе устройства и использовать его в качестве своеобразной камеры.
Подобная разработка создана для людей с ограниченными возможностями, которые не могут посещать определенные места. Например, ребенок-инвалид может видеть свой школьный класс, находясь при этом дома. Он сможет получать задания и следить за уроками посредством робота VGo.
Boston Dynamics
Данный робот был представлен в 2005 году. BigDog – это четырехногое устройство, которое способно преодолевать значительные расстояния. Длина модели BigDog составляет 1,5 метра, высота достигает 1 метра. Вес такого робота равен 110 кг. С помощью него человек может транспортировать грузы весом до 150 кг, минимальная скорость движения робота составит 6 км/ч.
Roboy
Сотрудники университета Цюриха создали Roboy. Данный экспонат имеет движимые сухожилия, поэтому его жесты напоминают человеческие. Конструкция Roboy имеет мягкую поверхность, можно ощутить отдельные суставы. Робот умеет выражать разные эмоции. Считается, что он стал бы хорошим помощником для одиноких пожилых людей, лишенных внимания, заботы и ухода.
Kuratas
Это гигантский робот, имеющий высоту 4 метра. Вес устройства достигает 4,5 тонн. Он подразумевает наличие водителя, который управляет машиной из кабинки. Существует возможность руководить действиями гиганта на расстоянии с помощью дистанционной панели. Максимальная скорость передвижения робота Kuratas достигает 10 км/ч.
Создателем устройства выступил японский художник Когоро Курата, который спроектировал его на основе дизайна из аниме. Робототехник Ватару Йошизаки дополнил конструкцию. Стоимость робота – 1,3 миллиона долларов.
iCub
Итальянские специалисты разработали робота-гуманоида под названием iCub, внешний вид которого практически полностью повторяет строение человеческого тела. Устройство откликается, когда его зовут по имени. Оно способно идентифицировать знакомых людей, запоминать названия и свойства неодушевленных предметов.
Автоматическое устройство iCub может ориентироваться в пространстве и находить выход из сложных лабиринтов. Его научили стрелять из лука с идеальной точностью.
С чем ассоциируется у вас понятие о робототехнике? Согласитесь, воображение рисует нечто, человекоподобное, с механическими руками и ногами, либо, паукообразное, а ещё, обязательно представляется знаменитая собака-робот. Одним словом, представление о роботах у многих достаточно узкое и однобокое.
На самом деле, в современном мире, роботы – довольно востребованы. Их используют в абсолютно различных сферах жизни, о которых многие могут даже не догадываться.
Медицина
Самым удивительным образом роботы спасают человеческие судьбы, а иногда, и жизни. Возможно, вы не догадываетесь, но современные протезы конечностей напрямую связаны с робототехникой. Неподвижные искусственные руки остались в далёком прошлом, нынешние протезы умеют двигать пальчиками. Их управление напрямую связано с электрическими импульсами, передаваемыми телом.
Впрочем, искусственные конечности – не единственная заслуга роботов в медицине. Самые прогрессивные экземпляры умеют проводить высокотехнологичные операции!
Космос
Наверное, ни у кого не возникнет сомнений в том, что космос словно предназначен для обитания роботов. И действительно, если посмотреть на историю освоения космоса, можно увидеть, что большая часть космических исследований легла именно на плечи роботов. Луноход, Марсоход и робот-аватар – наиболее известные из космороботов. На самом деле, их разновидностей достаточно много, все они предназначены для работы в условиях космоса и выполняют действия, которые для человека оказались бы непосильными или крайне опасными.
Системы безопасности
Отлично проявляют себя роботизированные системы в сфере безопасности. Эти роботы первыми обнаруживают пожароопасные ситуации и успешно предотвращают их.
Современные военные учения максимально приближены к условиям реальности, благодаря роботам, имитирующим противника. Роботы для военных учений не отличаются стильным дизайном, но достаточно хорошо имитируют человеческие импульсы и повадки.
Также, роботы способны проводить длительное слежение за объектами, вызывающими подозрение у органов правопорядка.
Производство и быт
Невозможно представить себе современные заводы без роботизированной техники. Роботы выполняют множество самых различных операций. В основном – это действия, требующие многократного повторения и высокой точности. Зачастую применение роботов спасает целые отрасли промышленности. Ведь их применение позволяет значительно увеличить производительность труда, освободив при этом человеческие ресурсы для решения более важных задач.
Отлично применимы роботы и в быту. Самые известные из них – робот-пылесос и газонокосильщик. Также, можно встретить роботов специально разработанных для выполнения более сложных бытовых задач.
Развлечения
Ну и конечно же, никто не отменял роботов, призванных нести людям радость, развлекая их своими умениями. В большинстве своём, такие роботы представляют мир детских игрушек: всевозможные поющие и танцующие животные, интерактивные игрушки, радиоуправляемые машины и вертолёты. Впрочем, роботы для развлечения взрослых отличаются от детских, разве что, размерами.
