Направление современных разработок в области робототехники сообщение
Обновлено: 02.07.2024
Все более отчетливо прослеживается тенденция активнейшего развития робототехнических систем. При этом направления робототехники охватывают все больше сфер общественной жизни и становятся разнообразней. Что интересно – прогресс в этом направлении акселлерируется непосредственно обществом, поскольку каждое достижение этой сферы способствует улучшению жизни.
Вообще, робототехника как перспективное направление уже превратилась в неотъемлемую часть нынешней промышленной революции, ключевыми факторами которой стали роботизация производства и обширное внедрение аддитивных технологий. Хотя роботизированные системы нашли применение уже далеко за пределами непосредственно промышленности, даже сегодня достаточно сложно спрогнозировать, как именно эта сфера изменит повседневную жизнь. Однако основные направления развития робототехники уже можно отследить – их пять.
Бытовые роботы. Уже мало кого удивляют автоматизированные уборщики или пылесосы, но ожидается скачкообразное развитие этой тенденции. Вскоре в большинстве домов появятся роботы, запрограммированные на исполнение повседневных задач и всевозможных хозяйственных работ – в течение 5–10 лет ожидается прирост домашней сервисной роботизированной техники на 400 %. Эксперты полагают, что здесь машинам будет отдана работа, не влекущая за собой социально-опасных последствий (уборка, стирка), но в обозримом будущем люди не уступят приготовление пищи и уход за детьми.
Групповая робототехника. Достаточно проблематичная тенденция в качестве направления робототехники. Ученые работают над созданием робототехнических систем, состоящих из отдельных небольших машин, которые децентрализовано взаимодействуют друг с другом и окружающим миром – самоорганизующийся рой. Основное препятствие к реализации данной цели – создание аппаратного обеспечения, достаточно компактного и мощного для организации связи.
Медицинские роботы. Одна из наиболее мотивированных сфер, поскольку от её развития напрямую зависит спасение человеческих жизней. Уже сегодня машины повсеместно используются при проведении хирургических операций и многих других процедур. Ежегодный прирост автоматизированных машин в медицине составляет 20 % и более.
Киборги. Здесь робототехника как перспективное направление играет особенную роль, поскольку является единственной возможностью полноценно заменять конечности и отдельные органы людям, нуждающимся в протезах того или иного рода. Спрос на продукцию этого рода очень велик, а возможности сферы стали более обширными после возникновения 3D-биопринтинга.
Искусственный интеллект. Появление интеллектуальных машин и программного обеспечения, способного самостоятельно существовать и действовать в окружающей среде. И хотя действительно самостоятельного ИИ пока не существует, вероятность его возникновения в ближайшие 20 лет чрезвычайно высока.
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
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 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.
В статье описаны 10 технологий и разработок в области робототехники: от оригинальных исследований, которые могут значительно повлиять на будущее робототехники, до готовых коммерческих продуктов, которые найдут применения в фундаментальной науке и будут стимулировать промышленные и медицинские технологии.
Что в статье:
Робот Boston Dynamics’ Atlas, который выполняет элементы паркура
Робот Boston Dynamics’ Atlas
Робот Atlas, вес которого 75 кг и высота 1,5 м, разработанный Boston Dynamics, на многочисленных рекламных видео демонстрирует способность определять и справляться с препятствиям, благодаря системе компьютерного зрения, а также великолепно балансировать.
Atlas способен передвигаться по пересеченной местности, сохраняя равновесие; во время бега перепрыгивать через бревно и довольно легко запрыгивать на несколько ящиков; поднимать различные предмет и манипулировать ими. А также выполнять элементы паркура: сальто вперед и назад. Марк Райберт из команды разработчиков отмечает, что на данный момент робот справляется не со всеми поставленными перед ним задачами. Но демонстрации его возможностей служат вдохновляющими примерами для дальнейшего усовершенствования Atlas-а.
Интуитивно хирургическая платформа da Vinci SP.
Внедрение роботов в хирургию стало одной из наиболее важных инноваций в последних лет. Часть операций, например, операционное вмешательство РПЭ (радикальная простатэктомия) все чаще стали проводить, опираясь на роботизированные подходы, у которых есть множество преимуществ. Растет количество роботизированных платформ, их широкое использование зависит от того, будут ли в дальнейшем решены вопросы, связанные с уменьшением их стоимости.
Платформа da Vinci SP лидирует на мировом рынке хирургии. Рабочая часть устройства – это канюля диаметром 2,5 см с тремя хирургическими инструментами и эндоскопом, расположенных на гибких держателях. Они выдвигаются из трубки, и предназначены для оперирования при глубоких поражениях тела.
хирургическая платформа da Vinci SP
Мягкий робот, передвигающийся, благодаря увеличению своей длины.
Робот сконструирован по принципу роста виноградной лозы и мицелий грибов. Это изобретение может отклоняться от препятствий на своем пути, перемещаться в ограниченных пространствах, в горизонтальной и в вертикальной плоскостях. Таким образом, робот найдет широкое применение для навигации в трубах различного диаметра, в спасательных операциях с труднодоступными узкими местами и в медицине.
3D-печатные жидкокристаллические эластомеры для мягкой робототехники.
Одна из основных задач, стоящая перед робототехникой — это изучение новых материалов и схем производства для разработки энергоэффективных, многофункциональных и совместимых приводов. В 2018 году в этой бурно развивающейся области появилось много новых разработок.
Ранее использовались универсальные жидкокристаллические приводы из эластомеров, способные изменять свою форму. Но затем для мягкой робототехники были разработаны жидкокристаллические эластомеры, которые изготавливают с помощью 3D-печати. Эти приводы поднимают значительно больший вес, чем другие жидкокристаллические эластомеры.
3D-печатные жидкокристаллические
эластомеры
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Описание презентации по отдельным слайдам:
морские; промышленная; авиационная; военная; медицинская; бытовая. Виды робототехники:
Искусственные создания упоминаются в большинстве европейских мифов, начиная с Пигмалиона и Галатеи. Многие учёные и чернокнижники стремились создать существо, подобное человеку и вдохнуть в него душу. Так рождались предания и легенды. Писец Пьера-Жака Дро механическая утка Вокансона
Программные. Жестко заданная программа (циклограмма). Адаптивные. Возможность автоматически перепрограммироваться (адаптироваться) в зависимости от обстановки. Изначально задаются лишь основы программы действий. Интеллектуальные. Задание вводится в общей форме, а сам робот обладает возможностью принимать решения или планировать свои действия в распознаваемой им неопределенной или сложной обстановке. Поколения роботов:
Производители роботов: Honda Mitsubishi Sony WowWee IRobot Известные коммерческие модели роботов: AIBO QRIO ASIMO Pleo SCORBOT-ER 4u Wakamaru
Промышленная робототехника по большей части предназначена для использования роботов в производстве и сборке в автомобильной, электронной промышленности, а так же в производстве продуктов питания и напитков. Чаще всего роботы используются для автоматизации таких процессов, как сварка, окраска, сборка, контроль продукции, тестирование и упаковка. Согласно прогнозам аналитиков компании TechNavio, среднегодовой прирост мирового рынка промышленной робототехники в машиностроении составит 6,27% в период с 2013 г. по 2018 г.
Промышленные роботы К 2010 г. в мире разработано более 270 моделей промышленных роботов, выпущено 1 млн. роботов В США внедрено 178 тысяч роботов В 2005 году в Японии работало 370 тысяч роботов - 40 процентов от общего количества во всем мире. На каждую тысячу заводских сотрудников-людей приходилось 32 робота К 2025 году из-за старения населения Японии 3,5 миллиона рабочих мест будет приходиться на роботов Современное высокоточное производство невозможно без использования роботов Россия в 90-е годы потеряла свой парк промышленных роботов. Массовое производство роботов отсутствует.
Современный российский рынок промышленной робототехники невелик. В 2012 году, по статистике Международной федерации робототехники, в России было продано 307 промышленных роботов. Годом позже картина не сильно изменилась. В 2013 году всеми производителями продано около 350 роботов . (Для сравнения: в Испании в 2013 году было продано 2800 роботов). В 2013 году российский рынок промышленной робототехники не показал роста, в то время как мировой рынок промышленных роботов в 2013 году вырос на 12%.
Несмотря на зафиксированные продажи 300 штук в год, оценить, как много роботов ежегодно внедряется в производство на российских предприятиях, непросто: в немалой степени на рынок идут поставки в составе линий, спроектированных за рубежом. Около половины всех установленных в России роботов были завезены в составе готовых технологических линий, разработанных и смонтированных зарубежными системными интеграторами. Таким образом, верхнюю планку числа устанавливаемых в России промышленных роботов можно ограничить 800 шт.
Сейчас российская робототехника в недоразвитом состоянии. Есть много энтузиастов, которые развиваются в различных областях робототехники. Кто-то занимается механикой, кто-то электроникой, кто-то софтом. Но все они развиваются отдельно, сообщество очень разобщено, а ведь только от мощного сообщества зависит успех каждого его участника и робототехники в целом.
Но не только отрасли промышленности выигрывают от использования роботов. Что касается исследования космоса и недр земли, пустынь и океанов, то открытия в этой области вообще невозможны без использования специальных роботов. Именно они позволяют человеку заглянуть в неизведанные тайны без риска для жизни
Домашние роботы IRT (Япония) Panasonic ReadyBot (США)
Военные роботы США Планы DARPA по перевооружению армии: К 2015 году одна треть транспортных средств будет беспилотной За 6 лет с 2006 г. планируется потратить $14.78 млрд К 2025 году планируется переход к полноценной робототехнической армии
единственно развитая в России отрасль робототехники — военная, имеет колоссальные перспективы развития. Несмотря на заметное отставание и в этой области, боевые и специальные роботы российских ученых пока получают признание на международных выставках вооружения и получают специальные премии.
Читайте также: