Реферат сфера применения робототехники

Обновлено: 05.07.2024

Мы привыкли считать, что человек – венец творения. Стоя на верхней ступени эволюции, он приспособился использовать природные ресурсы для своих целей, и вот пещерный охотник, который недавно ставил капкан для мамонта, уже исследует космос.

Но чем шире размах – тем больше требуется ресурсов. Со временем человечество стало поручать рутинную и тяжелую работу компьютерным алгоритмам. Сегодня применение роботов в современном мире уже никого не удивляет.

На плечи механических друзей ложится множество разнообразных задач. Медицина, банковское обслуживание, промышленность, даже развлечения – основные области применения роботов. Однако с каждым годом появляется все больше работы, которая по зубам искусственному интеллекту.

Примеры использования роботов в различных сферах деятельности

Медицина

Здравоохранение – одна из самых прогрессивных сфер, в которой применяется труд роботов. В настоящее время активно развивается роботизированная хирургия .

Так весной 2017 года в Московском клиническом научном центре была проведена успешная операция на желудке 77-летней пациентки под руководством доктора из Южной Кореи Янга Ву Кима. Уникальность события в том, что большую часть манипуляций в брюшной полости онкобольной произвел медицинский робот.

Всем известный голливудский киборг Робокоп еще в XX веке казался невероятным футуристическим изобретением. Однако будущее уже наступило. Благодаря кибернетическим технологиям человек может вернуть утраченную часть тела.

В медицине достигнут большой прорыв с тех пор, как стали использоваться бионические протезы , которыми человек может управлять при помощи собственной нервной системы.

После ампутации конечности в организме остаются двигательные нервы, и хирург прикрепляет их остатки к небольшому участку крупной мышцы. Например, если была утрачена рука, нервы перемещают в область грудной мыщцы.

Далее происходит самое интересное: человек хочет вытянуть руку, мозг направляет сигнал мышце с присоединенным нервом. Электроды фиксируют сигнал и отправляют импульс по проводам в процессор внутри протеза руки.

Более того, при помощи протеза человек может чувствовать прикосновение, тепло и давление.

В июне 2017 года слепоглухому 59-летнему россиянину успешно имплантировали кибернетическую сетчатку. Устройство показывает картинку из пикселей, и пациент видит окружающие предметы в виде черно-белых очертаний, а специальные упражнения позволяют мозгу распознавать их.

Космос

Космороботы активно используются человеком в освоении просторов Вселенной – механизмы собирают образцы почвы и исследуют новые пространства в условиях повышенной радиации и экстремальных температур.

На 2021 год запланирован запуск российского космического робота на МКС – для технического обслуживания аппаратов и работ в открытом космосе.

Системы безопасности

Не менее успешно роботизированные системы применяют в сфере безопасности: устройства со специальными датчиками оперативно обнаруживают пожароопасные ситуации и успешно предотвращают их.

Существуют военные базы, где используют роботов, имитирующих действия противника. Такие тренировочные механизмы могут воспроизводить повадки человека. Помимо этого, существуют разведывательные и боевые модели. Ходят слухи, что российские войска применили роботов во время войны в Сирии.

Производство

Современные заводы и предприятия далеко продвинулась за счет современных технологий. Автоматизированные промышленные роботы применяются для сварки, укладки, покраски и прочих операций, требующих многократного повторения и высокой точности.

Чаще всего такие механические работники представляют собой механизм, напоминающий человеческую руку. Обычно это универсальное устройство с несколькими осями подвижности и фланцем для закрепления рабочего инструмента.

Использование промышленных роботов значительно увеличивает производительность, в то время как человеческие ресурсы освобождаются для более важных задач.

Быт

Если бы вас попросили ответить не задумываясь, в каких областях применяют роботов, вы бы наверняка первым делом представили футуристические пейзажи, на фоне которых андроиды завоевывают космос. Второе, что приходит на ум – более приземленные научные центры, где гуманоидов собирают из деталей, на крайний случай – заводы с механизмами-манипуляторами.

Но роботы гораздо ближе к людям, чем кажется, многие из них успешно используются в быту. Самые распространенные – робот-пылесос , робот-газонокосильщик, а также массажер и даже чистильщик бассейна.

Развлечения

Один из популярных роботов – англичанин Теспиан – гуманоид, созданный для общения. Кроме того, что Теспиан отличный собеседник, он еще декламирует стихи и умеет разыгрывать театральные постановки, уверенно при этом жестикулируя и отображая смену эмоций на лице.

Этот психологический феномен заключается в том, что люди испытывают неконтролируемый страх при виде неживого объекта, который выглядит человекоподобным (в роли объекта может выступать гиперреалистичная скульптура или персонаж в видеоигре).

Проведение презентаций

Гостей зеленого банка на входе приветствовал проморобот, который отвечал на вопросы, пел и танцевал. Благодаря системе распознавания лиц он также запоминал собеседников, делал фото и даже демонстрировал эмоции на дисплее.

Мы перечислили лишь немногие сферы применения роботов в современном мире, при этом с каждым годом роботизация приобретает все больший масштаб.

Применение роботов в различных областях влечет плюсы и минусы.

Преимущества роботизации:

wow-эффект – новые технологии встречают с восторгом, роботы вызывают интерес и симпатию (особенно на публичных мероприятиях);
экономия – использование роботов позволяет оптимизировать работу человеческих ресурсов и сэкономить (при длительном использовании стоимость механизма окупается);
оптимизация – роботы могут выполнять рутинную и тяжелую работу, в то время как ценные кадры возьмут на себя более сложные аналитические задачи;
качество – действия роботов исключает негативные последствия человеческого фактора, результат работы механизма будет более точным;
скорость – темп работы гораздо выше, не требуется время на перерывы и обед.

Недостатки роботизации:

хрупкость – как и любые другие механизмы, роботы нуждаются в техническом обслуживании и ремонте;
энергопотребление – работоспособность механизмов полностью зависит от источников питания, и объемы потребления энергии довольно велики;
безработица – замена кадров роботами может привести к сокращению как синих, так и белых воротничков: в Сбербанке, например, планируют заменить 4,5 тыс. сотрудников искусственным интеллектом (впрочем, старший вице-президент банка обещает, что работники будут переобучены и смогут работать над другими проектами);
деградация – существует мнение, согласно которому современные роботы и их применение может негативно сказаться на человеке в будущем. Если всю тяжелую (а в дальнейшем – и мыслительную) работу будет выполнять искусственный интеллект, человек может перестать развиваться.

Главное отличие робота от человека

Ты всего лишь машина, только имитация жизни. Робот сочинит симфонию? Робот превратит кусок холста в шедевр искусства (с)

Разработчик Кристофер Гессе представил проект Edges2cats, который превращает рисунки домов, котов, обуви и сумок в фотографичные изображения.

Что будет дальше?

В настоящее время мы видим, что между человеком и роботом лежит огромная пропасть, однако с каждым годом алгоритмы обучения машин совершенствуются, и вполне может статься, что через несколько десятков лет искусственный разум превзойдет человеческий.

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.

Гусь-Хрустальный, 2020
Содержание

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О МЕХАТРОННИКЕ

2. СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕХАТРОНИКИ И РОБОТОТЕХНИКИ

2.1 Строительная робототехника

2.2 Промышленная робототехника

2.3 Бытовая робототехника

2.4 Медицинская робототехника

2.5 Авиационная робототехника

2.6 Военная робототехника

2.7 Космическая робототехника

2.8 Подводная робототехника

Сегодня мехатронные модули и системы находят широкое применение в следующих областях: станкостроение и оборудование для автоматизации технологических процессов; робототехника (промышленная и специальная); авиационная, космическая и военная техника; автомобилестроение (например, антиблокировочные системы тормозов, системы стабилизации движения автомобиля и автоматической парковки); нетрадиционные транспортные средства (электровелосипеды, грузовые тележки, электророллеры, инвалидные коляски); офисная техника (например, копировальные и факсимильные аппараты); элементы вычислительной техники (например, принтеры, плоттеры, дисководы); медицинское оборудование (реабилитационное, клиническое, сервисное); бытовая техника (стиральные, швейные, посудомоечные и другие машины); микромашины ( для медицины, биотехнологии, средств связи и телекоммуникации); контрольно-измерительные устройства и машины; фото- и видеотехника; тренажеры для подготовки пилотов и операторов; шоу-индустрия (системы звукового и светового оформления). Безусловно, этот список может быть расширен.

Актуальность: В XXI веке мехатроника и робототехника используется во всех видах промышленности, строительства, быта, авиации, особенно в экстремальных сферах деятельности человечества таких, как военная, космическая и подводная.

Цель: рассмотрение видов и типов мехатронных и робототехнических систем, а также сферы их использования в современном мире.

Объект: мехатронные и робототехнические системы.

Предмет: мехатроника и робототехника в современной жизни.

Для достижения выбранной цели поставлены следующие задачи:

1. Дать основные понятия о мехатронике

2. Рассмотреть сферы применения мехатроники и робототехники

3. Охарактеризовать способы применения мехатроники и робототехники в различных сферах

Методологической базой для написания работы послужили общенаучные методы исследования: обобщения, анализа и синтеза, систематизации, а также изучение научной и учебной литературы, технических справочников, самоучителей, материалы различных Интернет-ресурсов.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О МЕХАТРОННИКЕ

Мехатроника — область науки и техники, основанная на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых механизмов, машин и систем с интеллектуальным управлением их функциональными движениями.

Мехатроника опирается на такие дисциплины:

Выделяют строительную, промышленную, бытовую, медицинскую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) мехатронику.

В мехатронике соединяются механика, система управления и искусственный интеллект, поэтому она является важнейшим направлением научно-технического прогресса. Мехатронику требуются знания вышеперечисленных дисциплин, в результате мехатроник, в отличие от узкого специалиста, обладает широким кругозором и системным мышлением.

Робот – устройство, управляемое с помощью электронной платы или компьютера, который можно запрограммировать на выполнение определенных операций. Он является электромеханическим, гидравлическим, пневматическим устройством или их сочетанием, в зависимости от сферы применения, предназначенный для замены человека или облегчения его труда.

Управление мехатроными системами делится на:

· телеуправление – то есть с участием человека;

Существует три класса устройств мехатронике, это сборные устройства, манипуляторы и уже готовые работы.

Системы управления устройств строятся на том же техническом базисе, что и все другие автоматические устройства. В отличие от автоматов робот не просто следует заранее вложенному в него алгоритму, а способен воспринимать внешние сигналы и в соответствии с ними адаптировать свои действия в изменяющейся ситуации. Важно понимать, что на данный момент ещё нет универсальных роботов, которых можно было бы использовать для любой задачи. Инженеры-изобретатели разрабатывают и программируют роботов отдельно для каждой конкретной задачи.

По уровню применения робототехника подразделяется на:

2. СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕХАТРОНИКИ И РОБОТОТЕХНИКИ

2.1 Строительная робототехника

Строительная робототехника, как это понятно из её названия, связана со сферой строительства. То есть работа идёт над разработкой роботов, которых можно будет использовать как при строительстве различных объектов, так и, что интересно, при их разрушении. Трудоёмкость обоих этих процессов высока, да и технологичность каждой операции процесса строительства должна быть на должном уровне. Поэтому использование роботов в этой сфере поможет соблюдать установленные технические стандарты и требования, а также может помочь максимально исключить ошибки, допускаемые из-за человеческого фактора.

2.2 Промышленная робототехника

Промышленные роботы уже активно используются на заводах и фабриках, при производстве игрушек, чайников, мотоциклов, конфет, а также в производстве действительно сложных изделий, например, автомобилей. Роботы могут без помощи человека варить металл, штамповать, собирать по частям готовые продукты, всё это происходит благодаря особым конструкциям и программам, которые определяют функционал каждого робота. Говоря иными, а именно научными словами, такие устройства предназначены для автоматизации производства — изготовления чего-либо без помощи человека.

2.3 Бытовая робототехника

Роботы для использования в домохозяйствах, включая персональных роботов, как правило, узкоспециализированные - каждый под какой-то один вид деятельности. В перспективе можно ожидать появления многофункциональных, универсальных роботов, способных выполнять различные виды деятельности. Жаргонное название - "домашники". Отличаются многообразием видов, в зависимости от назначения. Они могут быть: помощниками для пожилых людей, дворецкими, кухонными работниками, охранниками и так далее.

В данное время всё усиливается спрос на умные дома, они позволяют быстро реконфигурировать одно и то же помещение в соответствие с текущими задачами в режиме реального времени. Электроприводы, повинующиеся заложенной программе или нажатию кнопок в приложении, выдвигают из недр робо-комплекса кроватили или столы, настраивают конфигурацию шкафов и полок. А в роботизированном доме даже перегородки между комнатами могут передвигаться так, как нужно сейчас хозяину. Как в ручном режиме, так и автоматически, например, в таком доме занавески раздвинутся как раз тогда, когда хозяин встает, одновременно включится, например, кофеварка.

2.4 Медицинская робототехника

Главной целью развития медицинской робототехники является высокая точность и повышение эффективности лечения, уменьшение рисков нанесения вреда здоровью человека. В настоящее время роботы играют колоссальную роль в развитии современной медицины. Они способствуют точной работе при операциях, помогают провести диагностику и поставить правильный диагноз. Заменяют отсутствующие конечности и органы, восстанавливают и улучшают физические возможности человека, снижают время на госпитализацию, обеспечивают удобство, быстроту реагирования и комфорт, экономят финансовые затраты на обслуживание. Вот некоторые роботы, применяемые в медицине: роботы хирурги, роботизированные протезы, нанороботы и многие другие медицинские роботы.

2.5 Авиационная робототехника

Авиация в плане роботизации не отстаёт от других сфер деятельности человека.

В нынешнее время очень популярным являются беспилотные летательные аппараты (БПЛА). БПЛА - беспилотный летательный аппарат военного назначения, разновидность военного робота. В задачу этих автономных систем, созданных для полёта, входит выполнение миссий, потенциально опасных для человека.

Также в авиации широко используются промышленные роботы, задействованные в производстве, обслуживании и ремонте самолётов.

2.6 Военная робототехника

К группе военных роботов относят всевозможные беспилотные разведчики, машины для минирования и разминирования местности. Был разработан даже настоящий робот-медик. Называется этот робот Bloodhound, а предназначен он для оказания помощи раненым, к которым невозможно приблизиться врачам из-за сильного огня со стороны противника. Bloodhound оснащён видеокамерами, радиостанцией с микрофоном и динамиками, а также стетоскопом. Все эти элементы робота позволяют медикам дистанционно управлять им, проводить первичный осмотр раненого и даже беседовать с ним. После постановки диагноза Bloodhound может остановить кровотечение (например, наложить повязку на рану) и сделать назначенный укол, который позволит раненому дождаться эвакуации. Благодаря таким роботам можно спасти огромное количество человеческих жизней.

В 2004 российские инженеры создали робота, способного обнаруживать и обезвреживать взрывные устройства. Такой робот способен проникать и доставлять в труднодоступные зоны средства наблюдения и разведки, а также осматривать подозрительные объекты и в случае необходимости осуществлять их транспортировку до места назначения или разминирование. Робот может работать индивидуально или в группе таких же машин.

2.7 Космическая робототехника

Космороботы – это роботы, приспособленные работать в космическом пространстве. Преимущество космических роботов перед человеком заключается в том, что они могут работать в крайне неблагоприятных условиях и обходиться без каких-либо ресурсов, так как в большинстве случаев они работают на солнечных батареях. Также гораздо легче будет пережить потерю такого робота, чем гибель астронавта. Обычно, задача косморобота заключается в проведении какой-нибудь научной деятельности. Вообще-то, тоже самое может сделать и обычный робот, работающий на земной поверхности, но к космороботу есть несколько основных требований, которым он должен соответствовать.

· функционировать в сложных условиях враждебной среды;

· весить как можно меньше;

· потреблять мало энергии и иметь долгий срок службы;

· работать в автоматическом режиме;

· обладать чрезвычайной надежностью;

Для того, чтобы соответствовать всем этим требованиям, учёные создают все новые и новые устройства, механизмы, приводы, микроконтроллеры, обладающие высокой прочностью и использующим как можно меньше энергии. Эксперты подсчитали, что отправление на Марс человека будет стоить примерно 200-300 миллиардов долларов, при том, что это будет безвозвратное отправление. Еще придется потратить несколько месяцев на психологическую адаптацию участников экспедиции. А отправка корабля, на борту которого будет робот, обойдется примерно в 5-10 миллиардов долларов. Так что роботы в космосе обходятся намного дешевле, чем люди.

2.8 Подводная робототехника

В современной жизни человек уже использует роботов во всех сферах своей деятельности. В большинстве своём роботы являются не заменимыми помощниками, но всё чаще они используются там, где человек справлялся без особого труда. Благодаря своему интеллекту человек развил науку, и смог создать робототехнику, но из-за своей лени он всё чаще стремится заменить свой труд роботами. Но и этого человеку мало, теперь человек пытается создать, для своих роботов, искусственный интеллект. С искусственным интеллектом роботы смогут самостоятельно оценивать происходящее вокруг них и принимать решения по действиям, которые им необходимо произвести. Человеку не надо уже будет тратить силы и время на подачу необходимых команд и алгоритмов.

Цель данной работы: рассмотрение видов и типов мехатронных и робототехнических систем, а также сферы их использования в современном мире.

Объектом работы являются мехатронные и робототехнические системы.

Предметом данной работы является мехатроника и робототехника в современной жизни.

Для достижения выбранной цели выполнены следующие задачи:

1. Дать основные понятия о мехатронике

2. Рассмотреть сферы применения мехатроники и робототехники

3. Охарактеризовать способы применения мехатроники и робототехники в различных сферах

Робототехника – это сфера, объединяющая передовые достижения и разработки целого ряда научных дисциплин: электроники, радиотехники, механики, информатики и др.

Новые технологии для робототехники обеспечили процветание роботизированных механизмов в самых различных областях жизнедеятельности человека. Сегодня без роботов невозможно представить себе очень многие процессы, особенно в промышленности. Станки с ЧПУ, манипуляторы, автоматизированные производственные линии – не что иное как воплощение технологий робототехники.

С тех пор как человечество научилось подчинять рутинную и тяжелую работу компьютерным алгоритмам, применение роботов уже никого не удивляет. Сложные механические создания выполняют множество разнообразных задач в сфере медицины, банковского дела, развлечений и др.

При этом с каждым годом появляется все больше работы, которая подвластна искусственному интеллекту.

Далее поговорим об основных сферах применения роботов, преимуществах и недостатках глобальной роботизации, а также о технологиях, позволяющих повысить надежность и долговечность сложнейших механизмов.

Медицина

В настоящее время особенно активно развивается роботизированная хирургия. Медицинские роботы берут на себя многие функции, которые раньше выполнялись врачами-хирургами.

Благодаря кибернетическим технологиям современный человек может вернуть утраченную часть тела. Огромный прорыв в медицине произошел с тех пор как появились бионические протезы, которыми люди управляют при помощи собственной нервной системы.

Медицинские экзоскелеты представляют собой целые роботизированные костюмы, предназначенные для восполнения утраченных функций, увеличения силы мышц человека и расширения амплитуды движений за счет внешнего каркаса и приводящих частей.

Экзоскелеты применяются не только в медицине, но и в строительстве, промышленности, военной сфере. В этих областях используют силовые и разгрузочные способности экзоскелетов.

Современные достижения робототехники могут заменить даже сетчатку глаза. Специальное устройство показывает картинку из пикселей, пациент видит черно-белые очертания окружающих предметов и учится распознавать их благодаря специальным упражнениям.

Космос

Космороботы активно используются человеком в освоении просторов Вселенной. Роботизированные механизмы собирают образцы почвы и исследуют новые пространства в условиях, которые опасны для жизни человека: при повышенной радиации, экстремальных температурах и т.д.

В скором времени запланирован запуск российского космического робота на МКС – для технического обслуживания аппаратов и проведения работ в открытом космосе.

Системы безопасности

Роботизированные устройства со специальными датчиками позволяют оперативно обнаруживать пожароопасные ситуации и успешно предотвращать их.

Некоторые тренировочные военные базы используют роботов, имитирующих действия живого противника. Помимо этого, существуют разведывательные и боевые модели роботов.

Производство

В условиях высокой конкуренции на промышленном рынке предприятия стараются сделать свои производственные процессы максимально эффективными. И помогают им в этом современные роботизированные технологии.

Автоматизированные промышленные роботы применяются для сварки, укладки, покраски и прочих операций, требующих многократного повторения и высокой точности.

Чаще всего такие роботы представляют собой манипуляторы, напоминающие человеческую руку. Обычно эти универсальные устройства имеют несколько осей подвижности и фланец для закрепления рабочего инструмента.

Использование промышленных роботов значительно увеличивает производительность предприятий, в то время как человеческие ресурсы освобождаются для выполнений более важных задач.

Роботы гораздо ближе к людям, чем кажется. Многие из них достаточно давно и успешно используются в быту.

Развлечения

Применение роботов в различных направлениях деятельности привело к их внедрению в сферу досуга. Сегодня на прилавках магазинов немало радиоуправляемых и интерактивных детских игрушек, которые умеют петь, танцевать, рассказывать сказки и даже летать.

Примечательно, что многие из таких игрушек востребованы и у взрослой части населения, однако девайсы, ориентированные на них, как правило, сложнее и дороже.

Один из самых популярных в мире роботов – англичанин Теспиан – создан специально для общения. Теспиан – отличный собеседник, он декламирует стихи и умеет разыгрывать театральные постановки, при этом уверенно жестикулирует и отображает смену эмоций на лице.

Вершина современных разработок – роботы гуманоидного типа, реалистичные андроиды, умеющие поддерживать беседу, анализировать информацию и даже шутить.

Сфера обслуживания

Для обслуживания клиентов в современных организациях используются промороботы. Они общаются с людьми, распознают лица и речь, делают фото, самостоятельно передвигаются, избегая препятствий.

Так называемые боты подключаются к любым внешним системам: базам данных, системам безопасности, сайтам и сервисам.

Плюсы и минусы роботизации

Применение роботов в различных областях человеческой жизнедеятельности имеет как свои плюсы, так и минусы.

Преимущества роботизации:

Одним из существенных недостатков роботизированных устройств является их хрупкость – как и любые другие сложные механизмы, роботы нуждаются в регулярном техническом обслуживании и ремонте. Чтобы необходимость в данных мероприятиях возникала как можно реже, важно использовать при их сборке максимально качественные материалы.

Так, например, при сборке экзоскелетов применяют легкие, но прочные металлы. Детали, испытывающие повышенное трение и нагрузки, обрабатывают специальными покрытиями. Недавно такие материалы производителям экзоскелетов предложила отечественная компания Modengy – это позволило им решить проблему преждевременного износа регулировочных пластин с минимальными затратами.

Антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП) MODENGY успешно прошли все необходимые испытания и получили высокую оценку специалистов в области робототехники.

Среди прочих негативных моментов роботизации выделяют:

Высокое энергопотребление: работоспособность механизмов полностью зависит от источников питания, а объемы потребления энергии очень велики
Сокращение рабочих мест: замена людей роботами создает предпосылки безработицы
Деградация: существует мнение, что высокие темпы роботизации современного общества и роста искусственного интеллекта мешают развитию человека, так как его мыслительные способности оказываются невостребованными

Несмотря на ряд спорных моментов, специалисты в области робототехники прогнозируют дальнейшую популяризацию роботов в промышленности, медицине, сфере транспорта, услуг и многих других отраслях.

Среди самых перспективных разработок последнего времени выделяют беспилотные автомобильные и авиационные системы, роботизированные устройства для решения логистических и медицинских задач.

Чтобы робототехника развивалась и дальше, необходима правильная постановка целей: наращивание производства роботов вместе с упрощением их применения, гармоничное соединение интеллектуальных и программных способностей устройств, которые могли бы обеспечить удовлетворение нужд общества без ущерба занятости людей.

Читайте также: