Введение в робототехнику
Робот - это программируемое механической устройство, способное выполнять задачи и взаимодействовать с внешней средой без помощи со стороны человека. Робототехника - это научная и техническая база для проектирования, производства и применения роботов.
Слово «робот» было впервые использовано чешским драматургом Карлом Чапеком в 1921. В его произведении «Универсальные роботы Россума» речь шла о классе рабов, искусственно созданных человекоподобных слуг, сражающихся за свою свободу. Чешское слово «robota» означает «принудительное рабство». Слово «робототехника» было впервые применено известным автором научной фантастики Айзеком Азимовым в 1941 году.
В современном мире роботы являются незаменимой частью повседневной жизни, они участвуют во многих сферах:
Бытовая жизнь
Транспорт
Медицина
Промышленность
Космос
История развития робототехники
Процесс развития можно разделить на несколько этапов, каждый из которых отражает важные моменты в истории робототехники. И хотя первые «механические слуги» упоминаются уже «Илиаде» Гомера, написанной в IX веке до н.э., развитие робототехники в современном понимании началось лишь в прошлом столетии.
Зарождение робототехники (1950-1960 гг.). В этот период были сделаны первые шаги в направлении создания роботов. Известный робот UNIMATE был разработан для выполнения задач на производственных линиях, что считается одним из первых применений роботов в промышленности. Гидравлическая рука могла выполнять повторяющиеся действия и использовалась для автоматизации технически сложных процессов металлообработки и сварки.
Ранние исследования (1960-1970 гг.). В этот период робототехника была скорее предметом научных исследований, чем промышленного применения. Исследователи фокусировались на разработке алгоритмов и механизмов для управления роботами.
Так, например, в Университете Джона Хопкинса было создано «животное», которое передвигалось по территории учреждения и искало «еду», найдя розетку, механизм заряжал свои батареи и снова бесцельно бродил по зданию.
А уже в 1970-м на Луну отправился автономный робот «Луноход-1». Он проехал по поверхности спутника более 10 км, определив свойства грунта и сделав несколько тысяч снимков.
Прорыв в промышленности (1980-1990 гг.). Именно в этот период произошел значительный рост в использовании роботов в производстве. Они стали выполнять различные задачи, такие как сварка, сборка, и обработка материалов. Этот период также связан с разработкой промышленных роботов с более сложными функциями и более точным управлением.
В это время в Московском университете им. Баумана появляется научно-учебный центр «Робототехника». Одним из первых там создали робота, который мог работать со взрывоопасными устройствами и обезвреживать бомбы.
В Японии робот Wabot-2 удивляет слушателей игрой на органе. При помощи технического зрения Wabot читает ноты с листа и тут же воспроизводит мелодию 10 пальцами.
Внедрение роботов в повседневную жизнь (2000-наше время). Робототехника развивается повсеместно. По оценке ООН, в начале 2000-х на производствах трудятся более 700 тысяч промышленных роботов. Благодаря искусственному интеллекту механизмы становятся более автономными и способными адаптироваться к различным ситуациям.
Технология становится более доступной, в том числе для простых пользователей. Роботы выполняют повседневные домашние задачи, делают сложнейшие медицинские операции и управляют транспортом, появляются новые виды спорта, такие как робофутбол и бои роботов.
Развивается образовательная робототехника. Первый LEGO-робот появился более 20 лет назад, сейчас специальный конструктор для занятий робототехникой может собрать даже ребенок. На курсы по робототехнике могут записаться даже дети.
Известные роботы
Asimo
Asimo - 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.
Boston Dynamics
Пожалуй, самый знаменитый и технологичный вид роботов. Данный робот был представлен в 2005 году. BigDog – это четырехногое устройства, 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.
Будущее робототехники
1. Автоматизация и увеличение производительности.
Роботы – надежные помощники, способные «вкалывать» 24/7 без усталости. Это сокращает время производства, повышает точность и качество продукции.
2. Инновационные решения.
Современные роботы не просто выполняют механические задачи. Они обучаются, адаптируются к изменениям окружающей среды и используют передовые технологии.
3. Снижение затрат и устойчивость.
Робототехника – главный фактор снижения затрат на производство. Сокращение расходов на рабочую силу и отходов дает возможность предприятиям стать устойчивее с экономической точки зрения.
4. Этические и социальные аспекты.
С ростом автоматизации возникают этические вопросы. Общество должно решить, как обеспечить справедливость и равенство в распределении выгод от робототехники.
5. Обучение и переобучение рабочей силы.
С внедрением роботов в производство встает вопрос об образовании и переобучении рабочих. Инвестиции в образование дадут возможность подготовить сотрудников к работе с современными технологиями, к овладению новыми профессиями и специализациями.