Мозг и руки работают вместе доклад по робототехнике

Обновлено: 04.07.2024

Нейронауки и робототехника развиваются рука об руку. О том, как изучение мозга вдохновляет на создание роботов и наоборот, рассказал главный научный сотрудник Центра биоэлектрических интерфейсов НИУ ВШЭ Михаил Лебедев

Нейронаука для роботов

По своему устройству роботы нередко копируют человека. Это касается той части роботов, которым важно имитировать человеческие действия и поведение — индустриальным машинам нейронауки не так важны.

Самое очевидное, что могут использовать при разработке робота — делать его внешне похожим на человека. Роботы часто имеют две руки, две ноги и голову, даже если это не обязательно с инженерной точки зрения. Особенно это важно в тех случаях, когда робот будет взаимодействовать с людьми — похожей на нас машине проще доверять.

Известный во всем мире робот Pepper из Японии — пример робота, внешне похожего на человека (Фото: Unsplash)

Например, глаза робота — телекамеры, которые могут двигаться в разных направлениях — имитируют зрительную систему человека. Опираясь на знание о том, как устроено зрение человека и как происходит обработка зрительного сигнала, инженеры проектируют сенсоры робота по тем же принципам. Таким образом робота можно наделить, например, человеческой способностью видеть мир трехмерным.

У человека есть вестибулоокулярный рефлекс: глаза при перемещении стабилизируются с учетом вестибулярной информации, что позволяет сохранять стабильность картинки, которую мы видим. На теле робота также могут быть датчики ускорения и вертикализации. Они помогают роботу учитывать движения тела для стабилизации зрительного восприятия внешнего мира и совершенствования ловкости.

Кроме того, робот может ощущать точно так же, как человек — на роботе может быть кожа, он может чувствовать прикосновение. И тогда он не просто произвольно движется в пространстве: если он дотрагивается до препятствия, он его ощущает и реагирует так же, как человек. Он может использовать эту искусственную тактильную информацию и для схватывания предметов.

Тактильные сенсоры позволяют этой роботизированной руке манипулировать мелкими предметами, в том числе стеклянными шариками

У роботов можно имитировать даже болевые ощущения: какое-то прикосновение ощущается нормально, а какое-то вызывает боль, что в корне меняет поведение робота. Он начинает избегать боли и вырабатывает новые модели поведения, то есть обучается — как ребенок, который впервые обжегся чем-то горячим.

Не только сенсорные системы, но и управление своим телом у робота можно спроектировать по аналогии с человеком. У людей ходьбой управляют так называемые центральные генераторы ритма — специализированные нервные клетки, предназначенные для контроля автономной моторной активности. Есть роботы, в которых для управления ходьбой была использована та же идея.

Кроме того, роботы могут обучаться у людей. Робот может совершать действия бесконечным числом способов, но если он хочет имитировать человека, он должен наблюдать за тем, как человек это делает, и пытаться повторить это движение. При совершении ошибок он сравнивает это с тем, как это же действие совершает человек.

Роботы для нейронауки

Как может использовать роботов нейронаука? Когда мы изготовляем модель биологической системы, мы начинаем лучше понимать, по каким принципам она работает. Поэтому создание механических и компьютерных моделей управления движениями нервной системой человека приближает нас к пониманию нервных функций и биомеханики.

А наиболее перспективное направление использования роботов в современной нейронауке — это проектирование нейроинтерфейсов, систем для управления внешними устройствами с помощью сигналов мозга. Нейроинтерфейсы необходимы для разработки нейропротезов (например, искуственной руки для людей, лишившихся конечности) и экзоскелетов — внешних каркасов тела человека для увеличения его силы или восстановления утраченной двигательной способности.

Робот может взаимодействовать с нервной системой через интерфейс в двух направлениях: нервная система может подавать командный сигнал роботу, в робот от своих сенсоров может подавать человеку сенсорную информацию, вызывая реальные ощущения — за счет стимуляции нервов, нервных окончаний кожи, или самой сенсорной коры мозга. Такие механизмы обратной связи позволяют восстановить чувствительность конечности, если она была утрачена. Они также необходимы для более точных движений роботизированной конечностью, так как именно на основе сенсорной информации от рук и ног мы корректируем движения.

Современные исследования

Ученые в области нейронаук и робототехники изучают различные аспекты работы мозга и устройства роботов. Так, в университете Дьюк я проводил эксперименты с нейроинтерфейсами на обезьянах — так как для точной работы интерфейсов необходимо их прямое подключение к зонам мозга и не всегда такие экспериментальные вмешательства возможны на людях.

В одном из моих исследований обезьяна ходила по дорожке, активность ее моторной коры ее мозга, ответственной за движение ног, считывалась и запускала ходьбу робота. При этом обезьяна наблюдала этого ходящего робота на экране, который был перед ней расположен.

Обезьяна использовала обратную связь, то есть корректировала свои движения на основе того, что она видит на экране. Таким образом разрабатываются наиболее эффективные для реализации ходьбы нейроинтерфейсы.

Кибернетическое будущее

Подобные исследования ведут нас к инновационным разработкам в будущем. Например, создание экзоскелета для восстановления движений у полностью парализованных людей уже не кажется недостижимой фантазией — необходимо только время. Этот прогресс может сдерживать недостаточная мощность компьютеров, но за последние десять лет развитие и здесь было колоссальным. Вполне вероятно. что скоро мы увидим вокруг людей, которые используют для передвижения не коляски, а легкий, удобный экзоскелет. Люди-киборги станут для нас чем-то обыденным.

Коммерческая разработка таких систем идет по всему миру, в том числе и в России. Например, в известном проекте ExoAtlet разрабатывают экзоскелеты для реабилитации людей с двигательными нарушениями. Центр биоэлектрических интерфейсов НИУ ВШЭ поучаствовал в разработке алгоритмов для этих машин: директор Центра профессор Алексей Осадчий и его аспиранты разработали нейроинтерфейс, запускающий шагательные движения экзоскелета.

Экзоскелеты компании ExoAtlet помогают встать на ноги людям с травмами спинного мозга, перенесенным инсультом и другими нарушениями (Фото: ExoAtlet)

Быстрое развитие человекоподобных роботов-андроидов тоже становится реальностью. Вполне вероятно, что скоро вокруг нас будут ходить роботы, которые будут имитировать нас во многих аспектах — двигаться как мы и думать как мы. Они смогут выполнять часть работы, прежде доступной только человеку.

Очевидно, что мы будем видеть развитие и робототехники, и нейронаук, и эти области будут сближаться. Это не только открывает новые возможности, но и создает новые этические вопросы: как мы должны относиться к роботам-андроидам или людям-киборгам.

И все-таки пока человек лучше, чем робот, во многих отношениях. Наши мышцы наиболее экономичны: достаточно съесть бутерброд, чтобы хватило энергии на весь день. У робота заряд батарей закончится через полчаса. И хотя может быть гораздо мощнее, чем человек, он часто оказывается слишком тяжелым. Элегантность и оптимизация энергетических затрат — тут человек пока превосходит робота.

Хотя недалеко то будущее, когда это изменится — в этом направлении работают десятки тысяч талантливых ученых и инженеров.

Подписывайтесь также на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.

Конструктивная деятельность — это практическая деятельность, направленная на получение определенного заранее задуманного реального продукта, соответствующего его функциональному назначению.

Робототехника — это прикладная наука, посвященная разработке автоматизированных технических систем и важнейшая техническая база для развития производства. Эти виды деятельности довольно сложны для детей. В них мы находим связь с конструктивной, технической и инженерной деятельностью взрослых. Для них характерно практическое назначение построек и построек. При проведении строительства предварительный взрослый обдумывает, составляет план, подбирает материал с учетом назначения, техники работы, внешнего оформления, определяет последовательность действий. Все эти элементы описаны в детском дизайне, а затем в работе с программируемыми конструкторами [2, с. 26].

У. Р. Монтеалегре одним из условий развития дошкольников, выделил развитие у детей выполнения действий с помощью конструирования. Конструирование проводится с детьми всех возрастов, как на занятиях, так и на совместных и самостоятельных детских мероприятиях, в увлекательной игровой форме. В настоящее время среди дошкольников набирает популярность такой продуктивный вид деятельности, как обучающая робототехника.

Робототехника для дошкольников — это прежде всего творческая деятельность, развивающая интеллект ребенка: улучшается память и пространственное мышление, тренируется выносливость и усидчивость, что готовит ребенка к школе, где эти качества очень полезны. Работа с дизайнером требует концентрации и одновременно развивает воображение и желание творить. С этой точки зрения конструкторы роботов ничем не уступают обычным конструкторам. Но вы также развиваете техническое мышление и способствуете творчеству. Недаром темы, связанные с детской робототехникой, обсуждаются на государственном уровне.

Всю робототехнику можно разделить на три основных типа:

Спортивная. В рамках такой робототехники отрабатывается соревновательная составляющая обучения. Каждый должен показать, какого уровня он достиг.
Творческая. Не требует конкуренции. Само создание роботов — главная цель.
Образовательная. Она сочетает в себе основы физики, информатики, математики и технологий. Направлена на всестороннее развитие ребенка.

В дошкольной робототехнике упор делается на творческий и образовательный способ представления и усвоения материала. На уроках робототехники дети строят всевозможные машины, которые окружают их в повседневной жизни, персонажей из сказок, животных, различные предметы и многое другое, что их интересует в этом возрасте.

Примерно к 5 годам дети начинают интересоваться работой определенных механизмов, что ими движет и как они устроены. Активно зная окружающий мир, они очень хорошо воспринимают различную информацию, которая при правильном представлении прекрасно усваивается. Конструирование можно успешно использовать для их продуктивного развития.

Сами занятия помогают развить усидчивость, целеустремленность, умение искать альтернативные пути решения проблемы, а эти качества, в свою очередь, очень помогут как в школе, так и во взрослой жизни ребенка. Поэтому вопрос практики робототехники в детских садах был поставлен на государственный уровень — такой способ работы позволяет сформировать творческую личность, готовую фантазировать и воплощать свои идеи в жизнь, наделенную пространственным и конструктивным мышлением [3, с. 536].

Современные дети, как и мы, взрослые, живут в мире компьютеров и Интернета, компьютеризации и робототехники. Достижения в области технологий и программирования стремительно проникают во все сферы жизни человека, особенно в жизни детей. Повсюду нас окружают сложные технические объекты: бытовая техника, современные интерактивные игрушки, строительные и другие машины. Даже самые маленькие дети интересуются движущимися игрушками. Они пытаются понять, как все это работает. На текущем этапе (благодаря разнообразию разработок LEGO) появилась возможность ознакомить дошкольников с основными основами устройства сложных технических объектов.

Занятия с роботами могут быть организованы вместе с другими образовательными и развивающими курсами. Робота можно успешно использовать для развития речи, изучения основ математики, окружающей среды, ролевых игр и проектной деятельности.

– создавать программу — план будущих действий;

– разбить большую задачу на подзадачи;

– усвоить, что такое последовательные действия.

Такие ученые, как В. В. Давыдов, Д. Б. Эльконин, анализируя проблему формирования учебной деятельности, пришли к выводу, что ребенок готов к обучению, когда он знает, как принять и поддерживать цель следующего занятия, спланировать последовательность действий, выбирать средства ее реализации, осуществлять контроль и самоконтроль своей деятельности.

Роботехника используется как отличный инструмент для решения различных образовательных задач. Использование таких мини-роботов в учебном процессе способствует развитию логического и пространственного мышления, формированию универсальных видов деятельности, специальных знаний, а также умения планировать деятельность.

Таким образом, робототехника является эффективным и универсальным средством развития детей дошкольного возраста с момента их введения в учебный процесс для развития логического мышления, способности планировать свою деятельность, работать по модели, анализировать усвоенные действия в новых ситуациях, исправлять их и передавать в процессе реализации алгоритмических действий, описывать их языком и средствами, понятными людям.

Венгер, Л. А. Развитие познавательных способностей в процессе дошкольного воспитания / Л. А. Венгер. — М.: Наука. — 2010. — 154 с.
Головина, Б. Г. Робототехника В ДОУ / Б. Г. Головина. — М.: Наука, 2015. — 152 с.
Дятлова, Н. В. Развитие конструктивной деятельности детей старшего дошкольного возраста / Н. В. Дятлова // Молодой ученый. — 2016. — № 14. — С. 536–537.

Основные термины (генерируются автоматически): ребенок, пространственное мышление, учебный процесс, LEGO, STEM, государственный уровень, деятельность, дошкольный возраст, последовательность действий, усвоение материала.

2. Лусс Т.В. Формирование навыков конструктивно-игровой деятельности у детей с помощью ЛЕГО: Пособие для педагогов-дефектологов / Т.В. Лусс. – М: РУДН, 2007.

3. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей: книга для родителей и преподавателей кружков робототехники /С.А. Филиппов/С.А.Филиппов. – СПб.: Наука, 2010.

4. Шайдурова В.Н. Развитие ребёнка в конструктивной деятельности: справочное пособие / В.Н. Шайдурова. – М.: ТЦ Сфера, 2008.

Формирование мотивации развития обучения дошкольников, а также творческой, познавательной деятельности – вот главные задачи которые стоят сегодня перед педагогом в рамках ФГОС. Эти непростые задачи в первую очередь требуют создание особых условий в учении, в связи с этим огромное значение отведено – конструированию.

Научно-технический прогресс влечет за собой современных детей, которые шагают в ногу со временем и стремятся не отставая идти вслед за ним. Ребенок нового времени – это исследователь и изобретатель.

Актуальность LEGO-технологии и робототехники значима в свете внедрения и реализации ФГОС ДО, так как является великолепным средством для интеллектуального развития дошкольников. При работе с конструкторскими моделями затрагивается проблема развития мышления детей. Мышление – это психический процесс, с помощью которого человек решает поставленную задачу. С помощью мышления мы получаем знания, поэтому очень важно его развивать уже с детства. Высшей стадией развития мышления является формирование логического мышления, оно зависит от создания условий, которые стимулируют его практическую, игровую и познавательную деятельность.

Конструирование и робототехника полностью отвечают условиям развития логического мышления детей, их интересам, способностям и возможностям, поскольку является исключительно детской деятельностью. Влияние конструктивной деятельности на умственное развитие детей изучал А.Р. Лурия. Он сделал вывод о том, что упражнения в конструировании оказывают существенное влияние на развитие ребенка, радикально изменяя характер познавательной деятельности.

Работа с образовательными конструкторами дает ребенку возможность через познавательную игру легко овладевать способами и методами конструирования, сопоставления, проектирования. При этом у ребенка развиваются личностные качества: любознательность, активность, самостоятельность, ответственность и воспитанность, что считается в настоящее время результатом образовательной деятельности в ДОО [4].

Каждое занятие состоит из двух частей – теоретической и практической. Теоретическую часть педагог планирует с учётом возрастных, психологических и индивидуальных особенностей обучающихся.

Практическая часть состоит из двух видов деятельности:

1. Практические задания и занимательные упражнения для развития пространственного и логического мышления.

Ожидаемый результат: Развитие логического мышления, умение правильно выражать свою мысль, решение проблем различными путями, развитие моторики рук, введение в робототехнику, умение программирования.

Виды и формы образовательной деятельности по направлению основы робототехники:

• методы поискового и исследовательского характера, стимулирующие познавательную активность воспитанников;

• экспериментальные исследования, проектно-исследовательская деятельность, развивающая творческую инициативу воспитанников;

• деятельностные виды практических заданий, подразумевающие творческий подход к созданию интерактивных элементов моделей;

• предусмотрена как индивидуальная форма конструктивной деятельности воспитанников, так и подгрупповая, представленная в детских проектах.

В процессе работы кружка мы проводили разные формы организации обучения:

1. Конструирование по образцу.

Это показ приемов конструирования игрушки-робота (или конструкции). Сначала дети рассматривают игрушку, выделяют основные части. Затем вместе с воспитателем отбирают нужные детали конструктора по величине, форме, цвету и только после этого собирают все детали вместе. Все действия сопровождаются разъяснениями и комментариями взрослого. Например, педагог объясняет, как соединить между собой отдельные части робота (конструкции).

2. Конструирование по модели.

В данной модели многие составляющие элементы скрыты. Ребенок должен определить самостоятельно, из каких частей нужно собрать робота (конструкцию). В качестве модели можно предложить фигуру (конструкцию) из картона или представить ее на картинке. При конструировании по модели активизируется аналитическое и образное мышление.

3. Конструирование по заданным условиям.

Ребенку предлагается комплекс условий, которые он должен выполнить без показа приемов работы. То есть, способов конструирования педагог не дает, а только говорит о практическом применении робота. Дети продолжают учиться анализировать образцы готовых поделок, выделять в них существенные признаки, группировать их по сходству основных признаков, понимать, что различия основных признаков по форме и размеру зависят от назначения (заданных условий) конструкции. В данном случае развиваются творческие способности дошкольника.

4. Конструирование по простейшим чертежам и наглядным схемам.

На начальном этапе конструирования схемы должны быть достаточно просты и подробно расписаны в рисунках. При помощи схем у детей формируется умение не только строить, но и выбирать верную последовательность действий. Впоследствии ребенок может не только конструировать по схеме, но и, наоборот, – по наглядной конструкции (представленной игрушке-роботу) рисовать схему. То есть, дошкольники учатся самостоятельно определять этапы будущей постройки и анализировать ее.

5. Конструирование по замыслу.

Освоив предыдущие приемы робототехники, ребята могут конструировать по собственному замыслу. Теперь они сами определяют тему конструкции, требования, которым она должна соответствовать, и находят способы её создания. В конструировании по замыслу творчески используются знания и умения, полученные ранее. Развивается не только мышление детей, но и познавательная самостоятельность, творческая активность. Дети свободно экспериментируют со строительным материалом. Постройки (роботы) становятся более разнообразными и динамичными.

Как правило, конструирование по робототехнике завершается игровой деятельностью. Дети используют роботов в сюжетно-ролевых играх, в играх-театрализациях.

Заниматься робототехникой в детском саду можно уже со 2 младшей группы, дифференцируя задания и виды занятий в соответствии с возрастными особенностями.

Конструирование в детском саду было всегда, но если раньше приоритеты ставились на конструктивное мышление и развитие мелкой моторики, то теперь в соответствии с новыми стандартами необходим новый подход. Конструирование в детском саду проводиться с детьми всех возрастов, в доступной игровой форме, от простого к сложному. Конструктор побуждает работать в равной степени и голову и руки, при этом работают два полушария головного мозга, что сказывается на всестороннем развитии ребенка. Ребенок не замечает, что он осваивает устный счет, состав числа, производит простые арифметические действия, каждый раз непроизвольно создаются ситуации, при которых ребенок рассказывает о том, что он так увлеченно строил, он же хочет чтобы все узнали про его сокровище – не это ли развитие речи и умение выступать на публике легко и непринужденно.

От простых кубиков ребенок постепенно переходит на конструкторы состоящие из простых геометрических фигур, затем появляются первые механизмы и программируемые конструкторы программирование происходит не только благодаря компьютеру, но и созданным специальным программам.

Очень важным представляется тренировка работы в коллективе: умение брать на себя роли, распределять обязанности и четко выполнять правила поведения. Каждый ребенок может поучаствовать в разных ролях, сегодня собачка, а завтра дрессировщик. С использованием образовательных конструкторов дети самостоятельно приобретают знания при решении практических задач или проблем, требующих интеграции знаний из различных предметных областей. Как следствие, проектная деятельность дает возможность воспитывать деятеля, а не исполнителя. Развивать волевые качества личности и навыки партнерского взаимодействия.

Игры – исследования с образовательными конструкторами стимулируют интерес и любознательность, развивают способность к решению проблемных ситуаций, умение исследовать проблему, анализировать имеющиеся ресурсы, выдвигать идею, планировать решение и реализовывать их, расширять технические и математические словари ребенка.

Что такое образовательный конструктор?

Во-первых, конструктор должен стремиться к бесконечности, т. е. предлагать такое количество вариантов конструирования, которое только способен придумать педагог и ребенок, он не должен ограничивать воображение.

Во-вторых, в конструкторе должна быть заложена идея усложнения, которая как правило обеспечивается составляющими элементами, деталями конструктора, которые делают конструирование разнообразным и в перспективе сложным.

В-третьих, набор для конструирования должен входить в линейку конструкторов обеспечивающих возможность последовательной работы с каждым набором, в зависимости от возраста детей и задач конструирования.

В четвертых, нести полноценно смысловую нагрузку и знания, которые выражаются в осмысленном создании и воспроизведении детьми моделей объектов реальности из деталей конструктора.

В результате конструирования дети демонстрируют степень освоенности ими знания и предметно-чувственного опыта.

Отвечающий этим критериям конструктор способен выполнить серьезную задачу по развитию логического мышления, умственных способностей и творчества.

При этом важно, что, с одной стороны, ребенок увлечен творческо-познавательной игрой, с другой применение новой формы игры, способствует всестороннему развитию в соответствии с ФГОС.

У детей с хорошо развитыми навыками в конструировании быстрее развивается речь, так как тонкая моторика рук связана с центрами речи. Ловкие, точные движения рук дают ребенку возможность быстрее и лучше овладеть техникой письма. Кроме того, у детей развиваются познавательные способности, мотивация и интерес к решению различных задач. Дети учатся принимать решения в многочисленных ситуациях. Большая роль отводится проектной работе.

Целенаправленное систематическое обучение детей дошкольного возраста конструированию играет большую роль при подготовке к школе, оно способствует формированию умения учиться, добиваться результатов, получать новые знания в окружающем мире, закладывают первые предпосылки учебной деятельности. Важно, что эта работа не заканчивается в детском саду, а имеет продолжение в школе.

Удивительный мир робототехники и его многообещающее будущее

Робототехника - это отрасль науки и техники, которая занимается проектированием, конструированием и эксплуатацией роботов, а также компьютерных систем для их управления, сенсорной обратной связи и обработки информации.

Хотя первые роботы были придуманы много лет назад, реальный потенциал полностью автономной робототехники был реализован во второй половине XX века.

Вы также можете прочитать: История робототехники

Применение робототехники

Основная цель робототехники заключалась в том, чтобы просто выполнять набор сложных задач, в основном на промышленных предприятиях, но теперь она распространилась на множество областей.

Сегодня мы можем выделить следующие сферы применения робототехники:

Военные роботы: Само собой разумеется, что военные операции сопряжены с высоким уровнем риска и, следовательно, имеет смысл использовать машины для спасения человеческих жизней. Существует множество разновидностей военных роботов, а именно БПЛА (беспилотные летательные аппараты, также известные как дроны), UGV (беспилотные наземные транспортные средства) и UUV (беспилотные подводные аппараты). Они используются для обнаружения террористов и проведения атак. Есть даже четвероногие роботы для переноски тяжелого оружия и боеприпасов.

Образование: многие школы и институты используют роботов для обучения и вовлечения студентов в программы STEM (наука, технология, инженерия и математика). Студентам доступно множество наборов, с помощью которых они могут многое узнать о робототехнике. Не только это, но и детям с аутизмом и другими поведенческими расстройствами также удобнее взаимодействовать с роботами и получать знания по различным предметам.
Здравоохранение: Разрабатываются различные виды роботов, которые будут использоваться в больницах, чтобы помочь врачам и медсестрам в уходе за пациентами. Есть роботы, которые могут продезинфицировать место, позаботиться о потребностях пациентов и даже удалить нежелательные элементы из тела без хирургического вмешательства. Существует также робот по имени да Винчи, который помогает с точностью выполнять операции, которые сложно выполнить вручную.

Сельское хозяйство: на сельскохозяйственных полях используются малогабаритные роботы, оснащенные камерой и датчиками. Они перемещаются по полям и обнаруживают сорняки и другие виды инфекций. Датчики помогают наносить химические средства только на пораженные участки, тем самым защищая окружающую среду от выброса вредных химикатов в воздух.

Производство: Очевидно, промышленные роботы широко используются на промышленных предприятиях. Такие факторы, как отрицательный прирост населения в некоторых странах, незаинтересованность молодых работников заниматься заводской работой и экономия времени при использовании роботизированного оборудования, определяют подъем интереса к промышленным роботам. Самая распространенная иллюстрация, которую можно здесь привести, - это автомобильные заводы, которые вместе с рабочими производят автомобили.

Космос: несколько стран построили собственных космических роботов различных форм и размеров, чтобы исследовать космос. Некоторые из них не могут даже контролировать свой собственный вес на Земле, но эффективно работают в космосе с отличной ловкостью.

Применение промышленных роботов:

Виды роботов

От тяжелых, металлических и проводных машин, известных как супер роботы, до крошечных автономных устройств, известных как наноботы, область робототехники была исследована в значительной степени. Ниже перечислены наиболее интересные виды роботов, которые были разработаны в последнее время.

Давайте посмотрим список некоторых интересных форм роботов:

Экзоскелеты: это технология, в которой электронный костюм для тела предлагает пользователю движение конечностей и увеличивает силу.

В первую очередь они используются в военных целях для подъема тяжелых грузов и для пациентов с травмами позвоночника.

Пример: Ekso Bionics разработала эксо-костюмы для всего тела, которые могут носить люди, пострадавшие от инсульта или травмы спинного мозга, чтобы снова встать на ноги.

Первоначально разработанные для солдат, эти костюмы также используются в различных реабилитационных клиниках для пациентов со слабостью нижних конечностей.

Гуманоидные роботы: это роботы с телом, напоминающим человеческое, с головой, двумя руками, туловищем и двумя ногами.

Подкатегория гуманоидов известна как андроиды, которые внешне очень похожи на человека с точки зрения эстетики и могут имитировать человеческое поведение.

Пример: Атлас - один из самых продвинутых роботов-гуманоидов, разработанный компанией Boston Dynamics, принадлежащей Google.

Хотя это не андроид с человеческими кожей и выражениями лица, но он может делать много интересного. Он может ходить по снегу и восстанавливать равновесие, как и мы, открывать двери, поднимать ящики и даже ощущать предметы, лежащие перед ним.

Роботы-животные: робототехника, вдохновленная биологией, - это довольно новая категория робототехники, в которой естественные биологические характеристики живых существ воспроизводятся в виде моделей роботов, вдохновленных животными.

Наблюдаются такие черты животных, как то, как они прыгают, карабкаются, ходят или ползут, а затем предпринимаются попытки воспроизвести их в настройке машины.

Пример: существует робот по имени Cheetah, разработанный Boston Dynamics, который может скакать со скоростью более 45 км в час.

В Массачусетском технологическом институте разработан аналогичный робот с таким же названием, который может обнаруживать препятствия и перепрыгивать через них при беге со скоростью 20 км в час.

Роботы-спасатели. Одним из наиболее логичных и разумных способов использования роботов является их развертывание в ситуациях, связанных с ликвидацией последствий стихийных бедствий при проведении спасательных операций. Требуется много мужества, а также усилия, чтобы найти и спасти жертв во время человеческой или техногенной катастрофы.

Наноботы: эти крошечные устройства предназначены для выполнения повторяющихся задач с точностью до наноразмеров в несколько нанометров или меньше. Они применяются при сборке и обслуживании сложных систем или для создания устройств, машин и схем на атомарном или молекулярном уровне. Кроме того, в сфере здравоохранения наноботов используют для доставки лекарств, уничтожения раковых клеток и т. д.

Пример: группа физиков из Университета Майнца в Германии сконструировала самый маленький в мире двигатель из одного атома. Он преобразует тепловую энергию в движение в самом маленьком масштабе, который мы когда-либо видели.

Рой: робототехника роя очень похожа на имитацию группы насекомых или муравьев в виде крошечных устройств, которые ползают вместе и формируют определенные конструкции. Их можно использовать в таких областях, как сельское хозяйство, спасательные работы или военные операции.

Пример: Гарвардский университет разработал рой из 1024 крошечных роботов, которые могли создавать определенные образования, такие как алфавиты, пятиконечные звезды и другие сложные конструкции, без какого-либо центрального интеллекта.

Сегодня существует множество роботов различных форм, размеров и конструкций, но все они подвержены определенным проблемам.

Например, роботы, участвующие в специальных конкурсах робототехники, эффективно выполняли задачи, подобные людям, но у них не было надлежащей системы для восприятия окружающей среды, и они просто следовали инструкциям оператора.

Кроме того, существуют мини-роботы, такие как Darwin, разработанные ROBOTIS, которые довольно хорошо умеют ходить, играть в футбол и даже вставать после падения, но их нельзя использовать в приложениях, требующих физической силы. Также есть робот по имени Cozmo от Anki, который даже может выражать чувства и играть, но это просто робот для развлечения.

Задачи, возложенные на роботов, включают в себя вождение автомобиля, прогулку по неровной дороге, расчистку мусора, поворот клапанов, подключение шлангов, открытие дверей, просверливание дыры, подъем по лестнице. Хотя это легко для людей, то же самое для роботов чрезвычайно сложно.

Чтобы робот сделал всего один шаг, требуются сотни и тысячи строк кода. Кроме того, люди начали ходить после нескольких лет эволюции, и даже сейчас, когда рождается ребенок, требуется больше года, чтобы научиться ходить в совершенстве. Итак, существует еще много технических проблем и препятствий, которые необходимо преодолеть ученым и инженерам.

Многие люди считают, что активная разработка и массовое внедрение роботов отнимут у людей множество рабочих мест. Однако Шерри Теркл, профессор Массачусетского технологического института, говорит, что роботы - это не заменители, а спутники людей, и их развитие скорее приведет к созданию дополнительных рабочих мест.

Еще одна проблема заключается в том, что нам нужно установить ограничение на характер задач, которые назначаются роботам. Логично использовать их в местах, которые слишком опасны для людей. Несомненно, технология всегда предлагала множество преимуществ и играет важную роль в нашей жизни, но не менее важно также определить пределы ее использования.

Читайте также: