В каких практических приложениях использование групп роботов наиболее перспективно

Обновлено: 06.01.2025

Мы живём в 21 веке и такое явление, как роботы в нашей жизни, нам знакомо и не в диковинку. Если раньше, лет 50 назад, роботы были чем-то сверхъестественным, и заметки о них можно было прочитать только на страницах фантастических книг и журналов, то теперь роботы не новость, и встречаются повсеместно. К примеру, стиральная машинка-автомат – тот же робот, запрограммированный на стирку наших вещей, или плеер – тоже работ, компьютер – робот! Действительно, всё больше и больше новых технологий придумывают люди, чтобы облегчить себе жизнь, и называют их роботами.

Но что это такое роботы и как они влияют на нашу жизнь?

Задавшись вопросом этим вопросом, я заглянул в энциклопедию, и первое, что я прочитал, было вот такое определение:

« Робот – это электромеханическое, пневматическое, гидравлическое устройство, программа, либо их комбинация, работающая без участия человека и выполняющие действия, обычно осуществляемые человеком .» [1]

Исходя из определения, я предположил, что применение роботов в жизни людей имеет большое значение и это облегчает жизнь человека.

Цель исследования: определение роли роботов в современном мире

- изучить историю создания роботов

- узнать, какие виды роботов существуют, какие функции они выполняют

- провести исследование среди ребят моего возраста о значении роботов в жизни человека.

- собрать модель мини-робота уборщика

Объект исследования: роль роботов в жизни людей

Предмет исследования: роботы

§ анализ научной литературы;

§ поиск информации в Интернете;

1.1. История появления роботов.

Слово «робот» было придумано чешским писателем Карелом Чапеком и его братом Йозефом и впервые использовано в пьесе Чапека «Р. У. Р.» , рассказывающей о фабрике, где производят «искусственных людей»… К.Чапек поначалу хотел назвать «искусственных людей» другим словом – «лабори», но обратился за советом к брату, и Й.Чапек придумал слов «робот», образованное от чешского «robota» – что значит «барщина», «подневольный труд»), возможно – «rob» (раб). В ранних русских переводах использовалось слово «работарь».

А в 1942 году писатель-фантаст Айзек Азимов впервые употребил термин «робототехника», а также вывел 3 закона для роботов. Так, робот должен выполнять приказы человека, не причинять ему вред и уметь защищать себя.

Идея искусственных созданий впервые упоминается в древнегреческом мифе о Кадме, который, убив дракона, разбросал его зубы по земле и запахал их, из зубов выросли солдаты. В другом древнегреческом мифе о Пигмалионе, который вдохнул жизнь в созданную им статую - Галатею. Также в мифе про Гефеста рассказывается, как он создал себе различных слуг. Еврейская легенда рассказывает о глиняном человеке -Големе, который был оживлён пражским раввином Йехудой бен Бецалелем при помощи каббалистической магии. Похожий миф излагается в скандинавском эпосе Младшая Эдда. Там рассказывается о глиняном гиганте Мёккуркальви, созданном троллем Хрунгниром для схватки с Тором, богом грома. В еврейской мифологии существует легенда о големе – глиняном человеке, которого оживили при помощи магии.

Сведения о первом практическом применении прообразов современных роботов - механических людей с автоматическим управлением - относятся к эллинистической эпохе. Тогда на маяке, сооружённом на острове Фарос, установили четыре позолоченные женские фигуры. Днём они горели в лучах солнца, а ночью ярко освещались, так что всегда были хорошо видны издалека. Эти статуи через определённые промежутки времени, поворачиваясь, отбивали склянки; в ночное же время они издавали трубные звуки, предупреждая мореплавателей о близости берега.

Прообразами роботов были также механические фигуры, созданные арабским учёным и изобретателем Аль-Джазари (1136-1206). Так, он создал лодку с четырьмя механическими музыкантами, которые играли на бубнах, арфе и флейте (к сожалению, изобретение не сохранилось до наших дней, а звукозаписи тогда не было – так что насколько высокохудожественным было исполнение, сказать трудно).

Чертежи механического человека были найдены в работах Леонардо да Винчи, обнаруженных в 1950-х годах. Реализовал ли Леонардо эту идею на практике – неизвестно, механический человек мог бы только сидеть, раздвигать руки и поднимать забрало рыцарского шлема – других функций не предполагалось.

А вот знаменитый немецкий философ Альбер Великий сделал полезного «железного слугу», который мог даже отвечать на вопросы! Вот только попользоваться им он успел недолго: ученик Альберта Фома принял механического человека за дьявола и сломал его.

Особый интерес к этой теме возникает в XVII веке, появляются даже «разумы машины»… правда, каждый такой случай на поверку оказывался если не мошенничеством, то ловким трюком в машинах прятались люди.

А вот французский изобретатель Ж.Вокнасон в 1738 г. создал настоящего робота. Он был человекоподобным (сейчас такие устройства называются андроидами). Этот андроид был музыкантом – играл на флейте.

Американский инженер Д.Уэксли в 1927 г. он представил на Всемирной выставке в Нью-Йорке первого человекоподобного робота, способного выполнять простейшие движения по команде человека.

Но почему робот должен быть человекоподобным? Ведь если он выполняет какое-то одно конкретноедействие – зачем ему две руки, две ноги.Да и вообще – в ряде случаев гораздо удобнее передвигаться на колёсах или гусеницах… Из «механических игрушек» роботы превратились в нечто полезное: в 50-х гг. XX в. появляются механические манипуляторы для работы с радиоактивными материалами (они повторяют движения рук человека, находящегося на безопасном расстоянии), в 60-е гг. – дистанционно управляемая тележка с манипулятором, микрофоном и камерой – для обследования зон радиоактивного заражения…

И наконец, в 1962 г. в США созданы первые промышленные роботы. Они назывались «Юнимейт» и «Версатран». В них уже не было ничего антропоморфного – кроме манипулятора, отдалённо напоминающего человеческую руку. Роботы эти прекрасно справлялись со своими обязанностями.

1.2.Появление роботов в России

Российская Робототехника имеет давнюю историю. Известно, что в 1936 году 16–летний советский школьник Вадим Мацкевич создал «робота», который умел поднимать правую руку. Для этого он потратил 2 года работы в токарных мастерских новочеркасскогоПолитеха. Ранее, в 12 лет создал маленький радиоуправляемый броневик, стрелявший фейерверками. На "робота" Мацкевича обратили внимание власти и в 1937 году он представлял его на Всемирной выставке 1937 года в Париже.

К разработке первого робота в нашей стране приступили в 1969 году. Это был промышленный робот и назывался он "Универсал - 50". Его продемонстрировали на выставке в Сетуне в 1971 году. После этого роботы стали активно внедряться в промышленное производство. Всего советский Союз разработал и произвел более ста тысяч моделей роботов.

С тех пор роботы уверенно «завоёвывают» производство, а с недавних пор – и другие сферы деятельности: появились роботы-разведчики, роботы-официанты, роботы-уборщики… В 2009 г. впервые был представлен (пока только на учениях) робот-милиционер, оснащённый винтовкой ВСК-94, пистолетом Ярыгина и метательной установкой для ручных гранат.Словом, трудно назвать такую сферу деятельности, где не «отметились» бы роботы.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Шаповалов Игорь Олегович

Рассматривается возможность использования групп транспортных роботов при постройке понтонных мостов . Ставится задача сборки моста из отдельных секций с помощью группы автономных мобильных роботов. Обсуждаются наиболее популярные методы проектирования систем группового управления роботами. Предлагается реализация взаимодействия роботов группы с помощью виртуальных агентов и потенциальных полей. Приводится динамическая модель системы управления движением. На основе приведенной модели строится алгоритм управления перемещением отдельных секций по заданным траекториям. Приводятся результаты численного моделирования, подтверждающие работоспособность предложенного метода управления перемещением .

MOBILE ROBOT GROUP USING IN COMPLEX TRANSPORT PROBLEMS

The possibility of transport robot group using in pontoon bridge building is considered in this paper. Problem of separate section assembling into bridge by the autonomous mobile robot group is stated. Popular methods of group robot control system designing are discussed. Robot collaboration realization through virtual agents and potential fields is suggested. Dynamics of relocation control system are given. Control algorithm of separate sections motion along given paths is designed on the base of given dynamics. Results of modeling approving efficiency of suggested method are given.

Текст научной работы на тему «Применение групп мобильных роботов в сложных транспортных задачах»

ИЛ. Шаповалов ПРИМЕНЕНИЕ ГРУПП МОБИЛЬНЫХ РОБОТОВ В СЛОЖНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ ЗАДАЧАХ

Рассматривается возможность использования групп транспортных роботов при постройке понтонных мостов. Ставится задача сборки моста из отдельных секций с помощью группы автономных мобильных роботов. Обсуждаются наиболее популярные методы проектирования систем группового управления роботами. Предлагается реализация взаимодействия роботов группы с помощью виртуальных агентов и потенциальных полей. Приводится динамическая модель системы управления движением. На основе приведенной модели строится алгоритм управления перемещением отдельных секций по заданным траекториям. Приводятся результаты численного моделирования, подтверждающие работоспособность предложенного метода управления перемещением.

Группа роботов; понтонный мост; строй; перемещение; взаимодействие.

I.O. Shapovalov MOBILE ROBOT GROUP USING IN COMPLEX TRANSPORT PROBLEMS

The robot group; the pontoon bridge; formation; relocation; collaboration.

В последнее время в научной литературе огромное внимание уделяется изучению проблем группового управления роботами. Это связано с тем, что группы роботов обладают значительными преимуществами по сравнению с одиночными .

управления интеллектуальными роботами. В таких системах роботы рассматриваются как автономные агенты, самостоятельно, без внешних управляющих воздействий решающие поставленные перед ними задачи путем взаимодействия друг с другом и окружающей средой.

Одной из проблем, при разрешении которой могут быть реализованы пре, , -. -стоянная потребность в создании гибких и дешевых мостовых конструкций, предназначенным для временного использования как в гражданских, так и в военных

технических средств и их координации. Решение этой задачей еще более усложняется при необходимости ее решения в экстремальных условиях с жесткими вре-

менными ограничениями. Поэтому использование группы автономных мобильных транспортных роботов типа речных буксиров для создания понтонных мостов представляется весьма перспективным.

Постановка задачи. Постройка понтонного мо ста состоит не только в соединении понтонных секций между собой, но в таких важных подготовительных операциях, как доставка раздельных секций к водной преграде, через которую требуется построить мост, и выгрузка секций на воду. Группу роботов предлагается использовать только на основном этапе сборки, т.е. при непосредственном перемещении секций по воде к месту сборки, установке секций в требуемом положении и соединении их между собой. Исходные условия для задачи сборки моста группой роботов условно показаны на рис. 1.

Из рис. 1 видно, что в начальный момент времени на воде у берега произвольным образом расположена группа из N надводных прямоугольных понтонных

секций. К каждой секции , I = 1, N присоединено несколько роботов (в данном

случае по 2). Требуется, чтобы транспортные роботы переместили детали моста , -

гом в форме прямой линии перпендикулярно берегу. Продольная ось образованной конструкции должна совпадать с отрезком В1В2 .Секции сцепляются автома-, .

двигать объекты не последовательно, а одновременно, то возникнут проблемы

ных платформ таким образом, чтобы избегать столкновений не только с берегами

и сторонними наводными препятствиями, но и с другими платформами. Учитывая

ограниченность пространства, в котором производится сборка, а также то, что транспортные роботы на основе речных буксиров не обладают такой маневренно-, , -

ния перемещением секций. Общая задача построения моста разбивается на 2 подзадачи: перемещение секций и синхронизация этого перемещения.

Управление взаимодействием роботов. На этапе движения объектов от первоначального положения к области, в которой будет производиться стыковка , .

Чаще всего для построения модели, описывающей групповое взаимодействие , . представления сетевых взаимодействий между подгруппами роботов, переме-

Раздел III. Моделирование сложных систем

щающими разные секции, удобно использовать графический Лапласиан Ь = I- ,

состоящий из элементов I, = ^ а- , I- = -а- при , Ф ] . Если роботы, относя>* 1

щиеся к г-й секции обмениваются информацией с роботами --й секции, то а- = 1, иначе а,- = 0.

Среди всего разнообразия подходов к организации упорядоченного перемещения групп роботов выделяются 3 основных: «ведущий-ведомые», с использованием виртуальных агентов и с виртуальными потенциальными полями между роботами. При использовании идеи ведущего и ведомых роботов функция планирования и стабилизации движения по траектории выполняется только ведущим роботом, остальные же лишь следуют на заданном расстоянии за ведущим. Очевид-,

Интересный способ организации перемещения группы роботов с использованием подходов на основе виртуальных агентов и потенциальных полей предложен в [1]. Комбинация двух подходов к управлению группами роботов позволяет осуществлять перемещение группы роботов по заданной траектории с избеганием столкновений с препятствиями. Данный подход не обеспечивает какую-либо заданную гео-, . от управления строем отдельным роботов к управлению строем из групп жестко соединенных с секциями роботов не представляет никакой трудности, поэтому под-[1] .

В процессе перемещения все роботы обмениваются друг с другом информацией о своей скорости и положении. Необходимое управление выбирается каждым роботом самостоятельно в 3 этапа: определение влияния других роботов, определение вклада других роботов в управление, вычисление управления.

Управление г-го робота представляет собой простую взвешенную сумму вкладов остальных роботов и вычисляется по формулам:

где V, и 61 - модуль и направление управления и, роботом по скорости; V- и 6-

- модуль и направление вклада робота - в управление; Р- - вес этого вклада.

Вклад робота ] в управление робота I представляет собой скорость, которую должен сформировать робот I, чтобы сохранить нужное расстояние до робота 7 . Вычисляется этот вклад на основе небольшого набора правил поведения робота I при различных ситуациях. Вес вклада робота 7 в управление характеризует важность вклада данного робота по сравнению с другими роботами. Вклады ближайших роботов имеют больший вес, чем вклады более отдаленных.

Управление перемещением секций. Для реализации алгоритма управления одновременным перемещением секций, построенного на основе подхода, изложенного в предыдущем пункте, необходимо осуществлять постоянное управление ,

всех существующих ограничениях. В этой связи возникает задача синтеза алгоритма управления перемещением одной секции.

Для упрощения динамической модели предполагается, что секция представляет собой идеально круглое тело М, расположенное на плоскости. К телу случайным образом присоединена группа автономных мобильных транспортных роботов, как показано на рис. 2. При таком подходе к расположению роботов упрощается переход к управлению двумя-четырьмя роботами, расположенными настрого в определенных позициях.

Каждый робот формирует силу тяги, принимающую два значения

Р Е [0,Ртах] и имеющую четыре возможных направления (р. = у/.± ^ —, /л= 0,1,2.

Такая модель упрощенно описывает, например, речной буксир с поперечными водометными движителями и подробно рассмотрена в [3].

Требуется переместить тело из начального положения к цели по заданной траектории с заданной скоростью Узад. Причем роботы должны вычислять необходимые управления на протяжении всей траектории движения. Очевидно, что решение такой задачи дает подходящий инструмент для управления перемещением понтонных секций по непредсказуемо меняющимся траекториям с изменением . , -ко радиальные тяги, рассмотрена в [4].

Идея осуществления перемещением по заданной траектории состоит в том,

что определяется направление касательной —---------к заданной траектории в точке,

ближайшей к текущему положению центра тяжести тела. Затем относительно найденного направления из общей группы формируются 2 кластера роботов, суммарные силы тяги которых направлены по разные стороны от направления касательной. Вычисление направления касательной производится непрерывно, а новые активные кластеры формируются, если перестает выполняться условие

Ч (Ф А ) ^ ^ Ч (Фв X (4)

где <рА и (рв - направления суммарной силы тяги первого и второго кластера.

Для поддержания постоянной скорости используется имеющаяся на любой поверхности сила трения. Когда значение скорости тела превышает заданные пре, , , пока значение скорости не опустится ниже заданного предела. На рис. 3 показана траектория перемещения тела, полученная в результате моделирования в среде Ма1;ЬаЬ процесса перемещения круглого тела группой роботов.

Рис. 3. Моделирование перемещения тела

Как видно (см. рис. 3), реальная траектория движения f (x) незначительно

отличается от заданной f3 (x). Динамика перемещения тела описывается полученными с помощью [5] соотношениями:

mX = P cos ф - FTP(X),

my = P sinф - Frp(y );

где m - масса тела, x и y - координаты центра тяжести тела, P - суммарная сила тяги, воздействующая на тело, Fn> (X) и Fn> (у) - проекции силы трения на оси координат, ф - угол направления суммарной силы тяги, ^ - угол присоединения (см. рис. 2), J - момент инерции, МП,(у) - момент силы трения.

В статье рассмотрена задача построения понтонных мостов группой интеллектуальных транспортных роботов. Предложен метод организации взаимодействия между роботами, перемещающими различные секции моста. Приведены основные идеи управления перемещением отдельной секции, разработана модель динамики перемещения и осуществлено моделирование.

Планы будущих исследований. В настоящее время проводятся работы по упрощению алгоритма перемещения тела для случая двух и четырех роботов, соединенных с секцией симметрично. Также производится приспособление алгоритма поддержания строя отдельных роботов для случая строя из сцепленных с секциями малых групп роботов. Далее планируется объединение алгоритмов в единый алгоритм построения понтонных мостов и численное моделирование работы .

1. Каляе в И А., Гайдук А.Р., Капустян СТ. Модели и алгоритмы коллективного управления в группах роботов. - М.: Физматлит, 2009.

2. Rochefort Y., Piet-Lahanier H., Bertrand S., Beauvois D., Dumur D. Guidance of flocks of vehicles using virtual signposts // Preprints of the 18th IFAC world congress, 2011.

альным роботом // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2009. - № 7. - С. 43-46.

5. Краткий физико-технический справочник. - М.: ФИЗМАТГИЗ, 1962.

Статью рекомендовал к опубликованию д.ф.-м.н., профессор А.А. Илюхин.

ЕЛ. Шестова РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И МЕТОДОВ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕСТИРОВАНИЯ ЗНАНИЙ

Разработан метод решения задачи в условиях неполноты исходной информации, отличающийся формализацией параметров системы тестирования в виде лингвистических переменных, а также применением модели принятия решений на основе композиции нечетких правил вывода, дополняющей известные статистические модели оценок результатов , -сти, но и повысить объективность оценки результатов тестирования. Разработано предметно-ориентированное программное приложение, предназначенное для обработки результатов тестирования и оценки знаний.

Робототехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

Слово «робототехника» (в его английском варианте «robotics») было впервые использовано в печати Айзеком Азимовым в научно-фантастическом рассказе «Лжец», опубликованном в 1941 году.

Робот (чеш. robot, от robota — подневольный труд или rob — раб) — автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма.

Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков (аналогов органов чувств живых организмов), робот самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком (либо животными). При этом робот может как и иметь связь с оператором (получать от него команды), так и действовать автономно.

“Современные роботы, созданные на базе самых последних достижений науки и техники, применяются во всех сферах человеческой деятельности. Люди получили верного помощника, способного не только выполнять опасные для жизни человека работы, но и освободить человечество от однообразных рутинных операций.” И. М. Макаров, Ю. И. Топчеев. “Робототехника: История и перспективы”

Внешний вид и конструкция современных роботов могут быть весьма разнообразными. В настоящее время впромышленном производстве широко применяются различные роботы, внешний вид которых (по причинам технического и экономического характера) далёк от «человеческого».

Сведения о первом практическом применении прообразов современных роботов — механических людей с автоматическим управлением — относятся к эллинистической эпохе.

Тогда на маяке, сооружённом на острове Фарос, установили четыре позолоченные женские фигуры. Днём они горели в лучах солнца, а ночью ярко освещались, так что всегда были хорошо видны издалека. Эти статуи через определённые промежутки времени, поворачиваясь, отбивали склянки; в ночное же время они издавали трубные звуки, предупреждая мореплавателей о близости берега.

Прообразами роботов были также механические фигуры, созданные арабским учёным и изобретателем Аль-Джазари (1136—1206). Так, он создал лодку с четырьмя механическими музыкантами, которые играли на бубнах, арфе и флейте.

Чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года. Записи Леонардо, найденные в 1950-х, содержали детальные чертежи механического рыцаря, способного сидеть, раздвигать руки, двигать головой и открывать забрало. Дизайн, скорее всего, основан на анатомических исследованиях, записанных в Витрувианском человеке. Неизвестно, пытался ли Леонардо построить робота.

Французский механик и изобретатель Жак де Вокансон создал в 1738 году первое работающее человекоподобное устройство (андроид), которое играло на флейте. Он также изготовил механических уток, которые, как говорили, умели клевать корм и «испражняться».

Промышленные роботы
Появление станков с числовым программным управлением привело к созданию программируемых манипуляторов для разнообразных операций по загрузке и разгрузке станков.

Появление в 70-х гг. микропроцессорных систем управления и замена специализированных устройств управления на программируемые контроллеры позволили снизить стоимость роботов в три раза, сделав рентабельным их массовое внедрение в промышленности. Этому способствовали объективные предпосылки развития промышленного производства.

Несмотря на их высокую стоимость, численность промышленных роботов в странах с развитым производством быстро растёт. Основная причина массовой роботизации такова:

«Роботы выполняют сложные производственные операции по 24 ч в сутки. Выпускаемая продукция при этом имеет высокое качество. Они… не болеют, не нуждаются в обеденном перерыве и отдыхе, не бастуют, не требуют повышения заработной платы и пенсии. Роботы не подвержены влиянию температуры окружающей среды либо воздействию газов или выбросов агрессивных веществ, опасных для жизни человека».

Медицинские роботы
В последние годы роботы получают всё большее применение в медицине; в частности, разрабатываются различные модели хирургических роботов.

Ещё в 1985 году робот Unimation Puma 200 был использован для позиционирования хирургической иглы при выполнении биопсии головного мозга, проводившейся под управлением компьютера.

В 1992 году разработанный в Имперском колледже Лондона робот ProBot впервые осуществил операцию на предстательной железе, положив начало практической роботизированной хирургии.

С 2000 года компания Intuitive Surgical серийно выпускает робот Da Vinci, предназначенный для лапароскопических операций и установленный в нескольких сотнях клиник по всему миру.

Бытовые роботы

Одним из первых примеров удачной массовой промышленной реализации бытовых роботов стала механическая собачка AIBO корпорации Sony.

В сентябре 2005 в свободную продажу впервые поступили первые человекообразные роботы «Вакамару» производства фирмы Mitsubishi. Робот стоимостью $15 тыс. способен узнавать лица, понимать некоторые фразы, давать справки, выполнять некоторые секретарские функции, следить за помещением.

Всё большую популярность набирают роботы-уборщики (по своей сути — автоматические пылесосы), способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека.

Боевые роботы

Боевым роботом называют автоматическое устройство, заменяющее человека в боевых ситуациях или при работе в условиях, несовместимых с возможностями человека, в военных целях: разведка, боевые действия, разминирование и т. п.

Боевыми роботами являются не только автоматические устройства с антропоморфным действием, которые частично или полностью заменяют человека, но и действующие в воздушной и водной среде, не являющейся средой обитания человека (авиационные беспилотные с дистанционным управлением, подводные аппараты и надводные корабли).

В настоящее время большинство боевых роботов являются устройствами телеприсутствия, и лишь очень немногие модели имеют возможность выполнять некоторые задачи автономно, без вмешательства оператора.

В Технологическом институте Джорджии под руководством профессора Хенрика Кристенсена разработаны напоминающие муравьёв инсектоморфные роботы, способные обследовать здание на предмет наличия там врагов и мин-ловушек (доставляются к зданию «главным роботом» — мобильным роботом на гусеничном ходу).

Получили распространение в войсках и летающие роботы. На начало 2012 года военными во всём мире использовались около 10 тысяч наземных и 5 тысяч летающих роботов; 45 стран мира разрабатывало или закупало военных роботов.

Роботы-учёные

Первые роботы-учёные Адам и Ева были созданы в рамках проекта Robot Scientist университета Аберистуита и в 2009 году одним из них было совершено первое научное открыти.

К роботам-учёным безусловно можно отнести роботов, с помощью которых исследовались вентиляционные шахты Большой Пирамиды Хеопса. С их помощью были открыты т. н. «дверки Гантенбринка» и т. н. «ниши Хеопса». Исследования продолжаются.

Для передвижения по открытой местности чаще всего используют колёсный или гусеничный движитель (примерами подобных роботов могут служить Warrior и PackBot).

Реже используются шагающие системы (примерами подобных роботов могут служить BigDog и Asimo).

Для неровных поверхностей создаются гибридные конструкции, сочетающие колёсный или гусеничный ход со сложной кинематикой движения колёс. Такая конструкция была применена в луноходе.

Внутри помещений, на промышленных объектах роботы передвигаются вдоль монорельсов, по напольной колее и т. д. Для перемещения по наклонным или вертикальным плоскостям, по трубам используются системы, аналогичные «шагающим» конструкциям, но с вакуумными присосками.

Также известны роботы, использующие принципы движения живых организмов — змей, червей, рыб, птиц, насекомых и других типах роботов бионического происхождения.

Системы распознавания уже способны определять простые трехмерные предметы, их ориентацию и композицию в пространстве, а также могут достраивать недостающие части, пользуясь информацией из своей базы данных (например, собирать конструктор Lego).

В настоящее время в качестве приводов обычно используются двигатели постоянного тока, шаговые электродвигатели и сервоприводы.

Существуют разработки двигателей, не использующих в своей конструкции моторов: например, технология сокращения материала под действием электрического тока (или поля), которая позволяет добиться более точного соответствия движения робота натуральным плавным движениям живых существ.

Помимо уже широко применяющихся нейросетевых технологий, существуют алгоритмы самообучения взаимодействию робота с окружающими предметами в реальном трёхмерном мире: робот-собака Aibo под управлением таких алгоритмов прошел те же стадии обучения, что и новорожденный младенец, самостоятельно научившись координировать движения своих конечностей и взаимодействовать с окружающими предметами (погремушками в детском манеже). Это дает ещё один пример математического понимания алгоритмов работы высшей нервной деятельности человека.

Системы построения модели окружающего пространства по ультразвуку или сканированием лазерным лучом широко используются в гонках роботизированных автомобилей (которые уже успешно и самостоятельно проходят реальные городские трассы и дороги на пересечённой местности с учётом неожиданно возникающих препятствий).

В Японии не прекращаются разработки роботов, имеющих внешний вид, на первый взгляд неотличимый от человеческого. Развивается техника имитации эмоций и мимики «лица» роботов.

В июне 2009 года ученые Токийского университета представили человекоподобного робота «KOBIAN», способного выражать свои эмоции — счастье, страх, удивление, грусть, гнев, отвращение — с помощью жестов и мимики.

Робот способен открывать и закрывать глаза, двигать губами и бровями, использовать руки и ноги.

Существуют компании, специализирующиеся на производстве роботов (среди крупнейших — iRobot Corporation). Роботов также выпускают некоторые компании, работающие в сфере высоких технологий: ABB, Honda, Mitsubishi, Sony, World Demanded Electronic, Gostai, KUKA.

Проводятся выставки роботов, напр. самая крупная в мире International robot exhibition (iRex) (проводится в начале ноября раз в два года в Токио, Япония).

Если вы хотите получать больше статей, подобно этой, то кликните Recommend ниже.

Цель исследования – смогут ли роботы полностью заменить деятельность человека в будущем?

Проблема: расширение знаний о роботах и робототехнике, их расширяющемся влиянии в жизнедеятельности человека. Техническое самообразование.

Актуальность исследования :

В современном обществе идет внедрение роботов в нашу жизнь, очень многие процессы заменяются роботами. Сферы применения роботов различны: медицина, строительство, геодезия, метеорология и т.д. Очень многие процессы в жизни, человек уже и не мыслит без робототехнических устройств (мобильных роботов): робот для всевозможных детских и взрослых игрушек, робот – сиделка, робот – нянечка, робот – домработница и т.д. Специалисты, обладающие знаниями в этой области сильно востребованы.

Объект: роботы различной модификации и робототехника.

Методы: поисковый, анализ, экскурсия, наблюдение, обобщение.

Задачи исследовательской работы:

изучить литературу по теме « Роботы »;
познакомиться с историей изобретения роботов;
виды и классификация роботов;
изучить устройство простого робота и условия, при которых он работает;
преимущества и недостатки изобретения роботов;
провести опыты по изучению работы роботов .

«Робостанция» на ВДНХ

План проекта

История создания роботов

Что же такое робот?

(чеш. robot, от robota — подневольный труд или rob — раб) — автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма.

Законы робототехники

Робот не должен причинять человеку вред или допускать, не вмешиваясь, чтобы человеку был нанесен ущерб.
Робот должен выполнять приказания, отдаваемые людьми, за исключением тех случаев, когда они приводят к нарушению закона 1.
Робот должен защищать свое существование, за исключением тех случаев, когда такая защита может привести к нарушению законов 1 и 2.

Преимущества и недостатки изобретения роботов

1. теоретическая бессмертность;

2. потенциальная приспособленность к любым условиям обитания;

3. легкость получения новых особей — можно собирать промышленным способом;

4. легкость обучения — достаточно скопировать программу другого робота в нового робота;

5. робота можно отключить, если он не нужен, и хранить в таком виде.

1. изготовление более-менее универсального и надёжного робота обходится слишком дорого;

2. настоящий искусственный интеллект не создан.

Робототехника (от робот и техника ; англ. robotics — роботика , роботехника ) — прикладная наука , занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем и являющаяся важнейшей технической основой интенсификации производства.

Классификация роботов

Важнейшие классы роботов

Физика роботов

Компоненты роботов

Приводы : это «мышцы» роботов. В настоящее время самыми популярными двигателями в приводах являются электрические, но применяются и другие, использующие химические вещества или сжатый воздух.

Двигатели постоянного тока быстро вращаются, когда через них проходит электрический ток. Если ток пустить в другом направлении, двигатели будут вращаться в обратную сторону.

Они поворачиваются пошагово на определённый угол под управлением контроллера. Такие двигатели часто используются в приводах многих роботов и станках с ЧПУ.

Принцип их работы весьма оригинален: крошечные пьезоэлектрические ножки, вибрирующие с частотой более 1000 раз в секунду, заставляют мотор двигаться по окружности или прямой. Пьезодвигатели уже доступны на коммерческой основе и также применяются на некоторых роботах.

простое, но мощное устройство для обеспечения силы тяги. При накачивании сжатым воздухом мышцы способны сокращаться до 40 % от своей длины. Так как способ их работы схож с биологическими мышцами, их можно использовать для производства роботов с мышцами и скелетом, аналогичными мышцам и скелету животного.

это вид пластмасс, который изменяет форму в ответ на электрическую стимуляцию. Они могут быть сконструированы таким образом, что могут гнуться, растягиваться или сокращаться

Это — многообещающая экспериментальная технология, находящаяся на ранней стадии разработки. Отсутствие дефектов в нанотрубках позволяет волокну эластично деформироваться на несколько процентов. Подобные компактные «мышцы» могут помочь роботам в будущем обгонять и перепрыгивать человека.

Способы перемещения

1.Колёсные и гусеничные роботы

шестиколёсные роботы
четырёхколёсные роботы
двухколёсные роботы
одноколёсные роботы
гусеничные роботы

2.Шагающие роботы

3.Прыгающие роботы

4.Летающие роботы

5.Ползающие роботы

6. Роботы, перемещающиеся по вертикальным поверхностям

7.Плавающие роботы .

Направления развития робототехники

Промышленные роботы

Сельскохозяйственные роботы

Бытовые роботы

Персональные роботы

Персональный робот -тип роботов, которые в отличие от промышленных роботов будут компактны, недороги и просты в использовании. Прямая аналогия с понятием персональный компьютер

Военные роботы

Космические роботы

Медицинские роботы

Роботы-программное обеспечение

Социальный робот

человекоподобный робот

Роботы-игрушки

Удивительный зоопарк механических животных

Искусственный интеллект

1.наука и технология создания интеллектуальных машин , особенно интеллектуальныхкомпьютерных программ ;
2. свойство интеллектуальных систем выполнять творческие функции, которые традиционно считаются прерогативой человека.

ИИ связан со сходной задачей использования компьютеров для понимания человеческого интеллекта , но не обязательно ограничивается биологически правдоподобными методами

Искусственный интеллект

Робототехника в России

-75%

Читайте также: