Что такое робот определение
Робот
Робот может выглядеть как угодно. В настоящее время в промышленном производстве широко применяются различные роботы, внешний вид которых (по причинам технического и экономического характера) далёк от «человеческого».
Робот может управляться оператором, либо работать по заранее составленной программе.
Содержание
История возникновения слова
Слово «робот» было придумано чешским писателем Карелом Чапеком и его братом Йозефом и впервые использовано в пьесе Чапека «Р. У. Р.» («Россумские универсальные роботы», 1920). До появления промышленных роботов считалось, что роботы должны выглядеть подобно людям.
Предыстория
Мифические искусственные существа
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, и 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 (махараль ми-Праг) Йехудом Бен Бецалелем (1509(?)-1609) при помощи каббалистической магии.
Похожий миф излагается в скандинавском эпосе Младшая Эдда. Там рассказывается о глиняном гиганте Мисткалфе, созданном троллем Рунгнером для схватки с Тором, богом грома.
Технические устройства
Очевидно, первыми прообразами роботов были механические фигуры, созданные арабским ученым 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. [3]
С начала XVIII века в прессе начали появляться сообщения о машинах с «признаками разума», однако в большинстве случаев выяснялось, что это мошенничество. Внутри механизмов прятались живые люди или дрессированные животные.
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».
Хронология
Конец XIX века — русский инженер Пафнутий Чебышёв придумал механизм — стопоход, обладающий высокой проходимостью.
1898 — Никола Тесла разработал и продемонстрировал миниатюрное радиоуправляемое судно.
1930-е — Появились конструкции внешне напоминающих человека устройств, способных выполнять простейшие движения и воспроизводить фразы по команде человека. Первый такой «робот» был сконструирован американским инженером Д. Уэксли для Всемирной выставки в Нью-Йорке в 1927 году.
1950-е — Для работы с радиоактивными материалами стали разрабатывать механические манипуляторы, которые копировали движения рук человека, находящегося в безопасном месте.
1960 — Дистанционно управляемая тележка с манипулятором, телекамерой и микрофоном применялась для осмотра местности и сбора проб в зонах высокой радиоактивности.
1979 — В МГТУ им. Н. Э. Баумана по заказу КГБ был сделан аппарат для обезвреживания взрывоопасных предметов — сверхлёгкий мобильный робот МРК-01.
1980– коммерческое начало для роботов, производимых на основе высоких технологий. С этого момента рынок начал расти, несмотря на обвал, произошедший в экономике Японии, и на то, что производство (в основном потребительская электроника) было перемещено за рубеж, что повлияло на уменьшение спроса внутри страны в 90-х годах. Постепенно японская экономика восстановилась, и с 2003 года опять наблюдается рост. В настоящее время на долю Японии приходится около 45% функционирующих в мире промышленных роботов. Если говорить об абсолютных цифрах, то к концу 2004 года в Японии было задействовано 356500 промышленных роботов, на втором месте со значительным отрывом шли Соединенные Штаты Америки (122000 промышленных роботов). Япония также занимает первое место в мире и по экспорту промышленных роботов. Ежегодно эта страна производит более 60 тысяч роботов, почти половина из которых идет на экспорт. Такой разрыв, безусловно, делает нашествие японских роботов еще более заметным.
1982 — 18-27 октября 1982 г. в Ленинграде, в выставочном комплексе в Гавани проходила, вероятно, первая в СССР, Международная выставка «Промышленные роботы-82».
1986 — в Чернобыле, впервые в СССР применены роботы для очистки радиоактивных отходов.
2005 — ВМФ России в Балтийском море проведены испытания подводного робота-разведчика «Гном». [источник не указан 1312 дней]
2007 — МВД России в г. Перми проводило испытания тестового робота-милиционера Р-БОТ 001
2010 — в Америке в продажу поступили новые роботы PR2
Роботека
О сайте
Вы здесь
Что такое робот? Основные понятия
Слово «робот» произошло от чешского robot от « robota » — » барщина, подневольный труд». От этого же слова берёт этимологическое начало древнерусское слово «рабство» и старославянское «работа». Впервые слово robot было напечатано в 1920 году в пьесе Карела Чапека « R.U.R », а придумал его брат писателя – Йозеф.
Первое появление слова робот
Главная задача робота, помощь и облегчение труда человека, беря некоторые физические, в некоторых случаях и умственные, задачи на себя, тем самым дополняя и даже заменяя деятельность человека.
Робот, это:
В современном понимании, робот – это устройство с антропоморфным поведением (подобно человеку), созданное с целью выполнения заданных операций. Деятельность роботов направлена на облегчение труда человека на производстве посредствам исполнения опасных, рутинных, тяжёлых работ.
Изначально, понятие робот предполагало человекоподобное устройство, внешне схожее с человеком:
Составные части робота:
(Наглядное устройство робота)
Управление устройством, в зависимости от заложенной программы, осуществляется с пульта управления или в автономном режиме.
Ключевые даты в развитии роботов:
1500 год. Франция поражена механизированным львом Леонардо да Винчи, который двигался и представлял герб государства.
1617 год. Джон Непер разрабатывает элементарное вычислительное устройство.
1878 год. На Всемирной выставке в Париже Пафнутий Чебышев презентует стопоходную машину
1891 год. Никола Тесла изобретает катушку, производящую напряжение высокой частоты.
1893 год. Тесла создаёт асинхронный двигатель, питающийся от сети переменного тока.
1898 год. Изобретение Теслы первого в мире пульта дистанционного управления.
1921 год. Первое упоминание слова «робот» в пьесе «R.U.R.» Карела Чапека.
1950-е годы. Активная разработка механических манипуляторов, которые копировали движение человеческих рук.
1971 год. Изобретение первого в мире микропроцессора.
1980 годы. Сильнейший скачок роста рынка робототехники, произошедший благодаря коммерческой реализации японских роботов.
2000 год. Компания Electrolux в эфире телеканала BBC представила робот-пылесос Trilobite.
2004 год. Марк Тилден создает первую коммерчески успешную игрушку робота Robosapien.
2010 год. Корейская фирма Ilshim Global презентует первого в мире робота для мойки окон Windoro.
С 2017 года. Основное направление робототехники – это прогресс искусственного интеллекта.
Несколько позже с развитием технологий такое понятие получило более широкое значение. В информационном пространстве, в основном сетевом, понятием робот также называют программу, действующую автономно, т.е. сама по себе, выполняющую определенную функцию. Например, поисковый робот-паук, сканирующий сеть, собирающий информацию; биржевой робот, самостоятельно участвующий в торгах по заданным параметрам; различные боты и другие программы.
Используемые технологии
Искусственный интеллект
Свойство механизмов самостоятельно выбирать путь решения для каждой поставленной перед ним задачи, опираясь на информацию базы данных. Важнейший аспект при этом – самообучение, в ходе которого робот разрабатывает программы действий.
ИИ использовались при создании: Deep Blue – анализатора-шахматиста, который сумел обыграть чемпиона мира Каспарова; MYCIN, способного ставить точный диагноз пациенту после оценки состояния его здоровья, а также ViaVoice служащие в качестве консультантов, умеющие поддерживать конструктивный диалог с потребителями.
Навигация
Навигационная бортовая система выполняет несколько функций одновременно:
Наибольший вклад в совершенствование систем навигации внесли компании, разрабатывающие видеоигры. Они инвестировали огромные средства в исследования и разработку соответствующих проектов.
Система передвижения
В зависимости от области применения, перемещение роботов происходит различными способами:
Компьютерное зрение
Технология, наделяющая робота способностью определять, классифицировать объёмные предметы и изображения, распознавать образы. Благодаря этому были созданы устройства, собирающие пазлы и конструкторы Lego, системы видеонаблюдения, 3D-моделирования, виртуальной реальности, индексированные базы изображений.
Виды роботов
Общепринятой классификации роботов не существует. Основные характеристики, по которым можно условно поделить все модели – назначение и внешний интерфейс.
По внешнему интерфейсу роботы делятся на:
Андроиды
Андроиды внешне абсолютно идентичны человеку, поэтому имеют второе название «синтетический человек». Они способны поддерживать разговор, используя большой словарный запас, а их поведение зависит от факторов внешней среды и логично изменяется. Сфера обслуживания теоретически может перейти на использование андроидов вместо многих сотрудников.
(Робот андроид)
Роботы, подобные животным
Применяются в качестве игрушек или в целях слежки за дикими животными в их естественных условиях обитания. Уже изобретены электронные зооморфы внешне идентичные гикконам, белкам, собакам, медузам, червям, гепардам и т.д.
(Робот собака)
Гуманоидные роботы
Внешне они отдалённо напоминают человека. В основном их корпус состоит из подобия головы, рук, ног и туловища. Но эти элементы более схожи с частями машины, нежели человека. Гуманоиды обычно имеют узкую направленность действий, например раздача рекламных листовок, определённая игра с детьми.
(Робот компаньон)
Бытовые роботы
Ежедневное применение в быту отличает эту группу роботов от других. Помимо всеобще известных роботов-пылесосов и мойщиков окон, к этому классу относятся робоигрушки для детей и средства-коммуникаторы, создающие эффект присутствия человека, находящегося на большом расстоянии (передающие его сердцебиение или частоту дыхания).
(Робот-пылесос)
Промышленные роботы
Замена человеческого труда на производстве роботизированным механизмом широко распространена по ряду причин. Качество выпускаемой продукции возрастает за счёт исключения ошибок, связанных с «человеческим фактором». Работоспособность 24 часа в сутки, 7 дней в неделю повышает производительность предприятия минимум дважды. Никакие вредные испарения или излучения не становятся помехой в работе.
(Робот для захвата предметов)
Операции, выполняемые промышленными роботами: штамповка, сварка, фрезеровка, транспортировка грузов, сборка, обработка, окрашивание и т.д.
Боевые роботы
Минимизация человеческих потерь в военных действиях достигается посредствам введения в вооруженные силы роботов. Для каждого рода войск разработаны определённые модели: роботы-сапёры, беспилотники, подводные и надводные корабли с дистанционным управлением, вертолёты-разведчики, роботы-минёры и т.п.
(Военный робот)
Из-за неоднозначности мнений по поводу ответственности за действия роботов их применение в реальных условиях ограничено.
Микророботы
Отличительной особенностью этого вида является сверхмалый размер – до 1мм. Чаще всего работа таких устройств связана с групповым взаимодействием (например, для быстрого построения сверхпрочной и лёгкой материи) или с объектами, площадь которых исчисляется микрометрами.
Персональные роботы
Персональные роботы предназначены для сопровождения определённого человека, выполнения его просьб, общения с ним. Из-за недостаточной совершенности ПО идеальный компаньон для человека ещё не создан. Разработчики предполагают, что он будет иметь чувствительные датчики для распознавания не только звуковых сигналов, но и мимики, жестов, манеры поведения объекта. Запоминание характерных черт поведения и самосовершенствование позволят добиться взаимопонимания между роботом и пользователем.
(Персональный робот будущего)
Специализированные роботы
Технические роботы определенных специальностей с узкой спецификой и олее широким применением определенных отраслей:
Три закона робототехники Айзека Азимова
Классик мировой фантастики сформулировал три основных правила поведения роботов, которые в теории должны быть заложены в роботах на уровне инстинктов. Они приписывали роботам некоторые ограничения действий, которые наделяли механизмы эмоциональной составляющей.
Появление законов
До формулирования трёх законов робототехники вся научная фантастика преподносила роботов как нечто угрожающее существованию человека. В произведениях часто встречался сюжет истребления роботами человечества. Азимов же, в своих рассказах пописывал устройства наделённые качествами, напоминающими совесть, честность, преданность.
В 1940 году беседа Азимова с его другом Джоном Кэмпбеллом по поводу последних новостей научной фантастики закончилась описанием трёх постулатов. По словам Кэмпбелла, он извлёк их из уже существующих произведений Айзека.
Три закона робототехники:
Значение законов
Обязательные правила поведения для всех роботов подчёркивают главенство человека над созданными им механизмами. Основной посыл заключен в приоритетной безопасности любого действия или бездействия устройства.
Однажды, в 1986 году в романе «Роботы и Империя» Айзек Азимов добавил нулевой закон. Добавление дополнительно закона обосновано его приоритетностью относительно остальных.
Нулевой закон
Робот не может нанести вред человечеству или своим бездействием допустить, чтобы человечеству был нанесён вред.
Нулевой закон утверждает, что действия робота должны быть направлены на интересы человечества, а не только отдельно взятого человека.
Таким образом, первоначальное и неотъемлемое значение робота — быть безоговорочным помощником человека, служить в интересах науки и всего человечества!
Роботы: что это такое и какими они бывают
Журналист и автор издания.
Пчела, собака, геккон, актиния, мерчендайзер, шахматист, пылесос, планетоход: это странное перечисление можно объединить одним словом — роботы. Разбираемся, что такое современный робот и для чего он нужен.
Терминология
Краткая история роботизации
За последние 100 лет роботы не просто эволюционировали, они стали частью нашей повседневной жизни. Слово «робот» вошло в обиход после того, как в 1920 году свет увидела пьеса Карла Чапека об искусственных людях. И это очень символично, так как «ревущие» двадцатые — период экономического подъема и новых открытий в науке и технике.
В течение последующих десятилетий произошли выдающиеся открытия в самых различных дисциплинах — кибернетика, мехатроника, информатика, электроника, механика, а именно на них и опирается робототехника. Примерно к 30-м годам XX века появились первые андроиды, которые могли двигаться и произносить простейшие фразы.
Первые программируемые механизмы с манипуляторами были сконструированы в 1930-х годах в США. Толчком послужили работы Генри Форда по созданию автоматизированной производственной линии. На рубеже 1930-40-х годов в СССР появились автоматические линии для обработки деталей подшипников, а в конце 1940-х годов было впервые в мире создано комплексное производство поршней для тракторных двигателей с автоматизацией всех процессов — от загрузки сырья до упаковки готовой продукции.
В 1950 году Тьюринг в работе «Computing Machinery and Intelligence» описал способ, позволяющий определить, является ли машина мыслящей (тест Тьюринга). В 1950-х годах появились первые механические манипуляторы, которые копировали движения рук оператора и могли работать с радиоактивными материалами. В 1956 году американские инженеры Джозеф Девол и Джозеф Энгельберг организовали первую в мире компанию «Юнимейшн» (англ. Unimation, сокращенный термин от Universal Automation, универсальная автоматика), и в начале 1960-х первый в мире промышленный робот начал работать на производственной линии завода General Motors.
Робот Unimate, которого отправили на фабрику General Motors
Расскажи, как цифровая трансформация изменила твой бизнес
В 1960-х годах в университетах появились лаборатории искусственного интеллекта, а 1970-х были создали микропроцессорные системы управления, которые заменили специализированные блоки управления роботов на программируемые контроллеры. Это сократило стоимость роботов примерно в три раза, так что они стали всё чаще применяться в разных отраслях промышленности. В 1982 году в IBM разработали официальный язык для программирования робототехнических систем, а спустя два года компания Adept представила первый робот Scara с электроприводом. В 1986 году роботы были впервые применены в Чернобыле для очистки радиоактивных отходов.
Двадцать первый век принёс невиданные успехи в развитии робототехники. В 2000 годы, по данным ООН, в мире использовалось уже 742 500 промышленных роботов. Невозможно перечислить все новые модели и открытия в сфере робототехники за последние 20 лет. Вот лишь некоторые из них.
В начале 2000-х многие компании представили новых гуманоидных роботов — например, Asimo от Honda и SDR-3X от Sony. Канадский космический манипулятор Canadarm2 использовался для завершения сборки МКС, а в мюнхенском Институте биохимии имени Макса Планка был создан первый в мире нейрочип. Появились первые серийно выпускаемые бытовые роботы-пылесосы (Electrolux) и первая киберсобака (Sanyo Electric). Компания Bandai представила прототип робота с возможностью распознавания человеческих лиц и голосов, ученые из Стэнфордского университета — робота STAIR (Stanford Artificial Intelligence Robot), наделенного интеллектом и способного принимать нестандартные решения, руководствуясь заложенными в него знаниями об окружающем мире. Военный робот смог распознавать и преодолевать препятствия — в NASA взяли на вооружение экзоскелет X1 Robotic Exoskeleton. Роботы стали активно использоваться в медицине при проведении хирургических операций.
Три поколения роботов
Классификации роботов
В зависимости от общей прикладной области роботов можно разделить на промышленных и сервисных. На сегодняшний день в мире больше промышленных роботов, но ниша сервисных растет с огромной скоростью.
Что такое промышленный робот
Промышленный робот состоит из манипулятора, в том числе приводов, и контроллера, включая пульт обучения и аппаратный или программный коммуникационный интерфейс. Манипулятор робота можно программировать по трем или более степеням подвижности в зависимости от задач автоматизации. Проще говоря, промышленная робототехника предназначена для выполнения основных и вспомогательных операций производственного цикла без участия человека. По данным аналитического отчета Сбербанка, на сегодня на производстве задействовано около двух миллионов роботов.
Общая классификация промышленных роботов содержит от 7 до 12 классификационных признаков (в зависимости от информационного источника). Вот несколько примеров частных классификаций по наиболее важным признакам.
По характеру выполняемых операций промышленные роботы делятся на:
По характеру обработки программы промышленные роботы могут быть:
Области применения промышленных роботов
Промышленные роботы дают возможность автоматизировать все виды операций. Сфера применения довольно широка: заготовительное производство, механообработка, сварочное производство, сборочное производство, термообработка, гальванические и лакокрасочные покрытия, транспортно-накопительные системы. В обрабатывающей промышленности отрасли лидеры по покупкам роботов не меняются уже более пяти лет: это автомобильная промышленность и электроника.
«В компании ПАО “КАМАЗ” применяются промышленные роботы типа “рука-манипулятор”, что характерно для автомобильной промышленности по всему миру. Это классические 6-осевые манипуляторы, которые используются в таких производственных процессах, как сварка, окраска, наплавка, перемещение заготовок, а также для задач, выполняемых сканирующими/измерительными системами и обучения».
Промышленные роботы Kuka
Роботы применяются практически во всех отраслях промышленности, их целесообразность применения диктуется прежде всего интересами человека, удобством и безопасностью работы.
Самая важная роль отводится роботам, заменяющим человека при выполнении различных задач в экстремальных условиях: на больших глубинах, в вакууме, в космосе, на участках с радиационно- взрыво- и пожароопасными условиями, а также на химических и фармацевтических производствах.
«Химические склады являются зонами повышенной опасности, где стоимость человеческой ошибки крайне велика. В таких местах мы применяем роботов, оснащенных инфракрасными сканерами, способных по штрихкоду самостоятельно находить реактивы на складе, перемещать и упаковывать реактивы для отправки, чтобы делать процесс максимально безопасным и защищенным. Роботы, используемые для работы с биологическими клетками, отбирают образцы клеток иглами обеспечивают точность и скорость, не достижимую для человека. Например, робот способен направлять иглу на объект с точностью 0,1 мм и делать это мгновенно. Создание химических библиотек требует хранения тысяч образцов и скорого их поиска в случае необходимости. Робот, имея цифровую картотеку расположения образцов в хранилище и механический манипулятор, может мгновенно находить и передавать исследователям искомый образец. Роботизированные манипуляторы повсеместно используются на линиях фасовки лекарств, производства стерильных фильтров и обеспечивают качество продукции за счет отсутствия контаминантов биологического происхождения и высокой точности манипуляций».
Что такое кобот
Коллаборативный робот (кобот) — это вариант промышленного робота, который также состоит из манипулятора и перепрограммируемого устройства управления. Кардинальное отличие кобота в том, что он может работать совместно с человеком для создания или производства различных продуктов.
«Коботы — новое поколение роботов с сило-моментными датчиками и техническим зрением, которые позволяют распознавать человека в окружающей производственной среде. Благодаря этим техническим особенностям, простоте обучения и эксплуатации коботов стало возможным их использование без защитных ограждений и систем безопасности. Благодаря этому цена интеграции кобота в разы ниже цены интеграции обычного промышленного робота».
Первого кобота изобрели в 1999 году Эд Колгейт и Майкл Пэшкин, инженеры Северо-Западного университета. Большинство коллаборативных роботов имеют небольшие размеры (вес — 15-20 кг, в некоторых случаях — до 50 кг, высота — около 1,5 м).
Согласно международному стандарту ISO 10218, есть четыре типа коллаборативных роботов:
Основная сфера применения коботов — автомобилестроение и производство электроники, а самыми популярными операциями являются погрузка/перемещение и сборка.
Что такое сервисный робот
Сервисный робот — это робот, выполняющий полезную работу для людей и оборудования, исключая промышленные задачи по автоматизации.
Сервисная робототехника делится на два типа — для личного применения (роботы-пылесосы, развлекательные роботы, роботы-помощники) и для профессионального, то есть для оказания различных услуг (полевая, подводная робототехника, медицина, мониторинг и эксплуатация, строительство и снос, логистические системы, мобильные платформы, военные роботы, подводные системы, силовые экзоскелеты и так далее).
Кейсы применения сервисных роботов очень разнообразны. Например, американская компания SIMBE ROBOTICS разработала мобильного робота для аудита товарных полок в розничных магазинах. Робот перемещается между стеллажами и сканирует их содержимое, определяя, в том числе, не заканчивается ли товар и тот ли товар вообще выложен. Он безопасен для сотрудников и посетителей магазина, поэтому может выполнять аудит в любое время, а данные обо всех товарах сохраняет в облако. А вот другой робот от компании Fellow Robots — идеальный торговый консультант, который сопровождает покупателей в магазине и может порекомендовать им тот или иной товар на 25 языках.
Компания Locus Robotics в начале 2020 года отпраздновала юбилей — ее автономные мобильные роботы перенесли 100 миллионов посылок. Locus Robotics сотрудничает с крупнейшими транспортными компаниями, среди которых DHL, GEODIS, Port Logistics. Bossa Nova Robotics планирует обеспечить роботами для инвентаризации товаров в 1000 магазинов Walmart в США. В США также разрабатываются роботы, которые будут помогать на заправке. А в Японии давно в ходу роботы — бармены и повара.
Современный робот может ходить вниз «головой» по потолку или работать на глубине, поэтому в его сходстве с человеком нет особой необходимости. Однако работа над созданием андроидов и гиноидов (роботов в женском обличии) захватила умы многих изобретателей в последние десятилетия. Практически все развитые страны представили своих андроидов, обладающих самыми разными функциями и интерфейсом, максимально напоминающим человеческое тело.
В 2010 году в Китае для человекоподобных роботов провели Олимпийские игры, где андроиды соревновались в разных спортивных дисциплинах. К участию допускались автономные роботы, полуавтономные системы и устройства с дистанционным управлением, и каждый класс соревновался только с себе подобными. Гиноид София стала первым роботом, который получил официальное гражданство Саудовской Аравии. В России есть собственные разработки: например, один из последних российских роботов андроидов — Бетси, антропоморфный робот с возможностью нейроуправления.
Как будут развиваться роботы
Сложно представить, что только не будут уметь роботы в ближайшие десятилетия. Уже созданы роботизированные мышцы, которые в 1000 раз сильнее человеческих и способны поднимать грузы в 50 раз больше собственного веса. Дальнейшее развитие роботов будет связано с открытием новых материалов и свойств, а также достижений компьютерной техники.
Программное обеспечение манипуляторов со временем увеличит возможности техники и сенсоров. Например, робот-манипулятор, захватывающая груз, сможет сообщить оператору точный вес или размер, а новые компьютерные технологии смогут обеспечить более сложные траектории. Будет повышена эффективность использования нейросетей за счет усложнения их архитектуры и снижения энергопотребления. Продолжится массовое внедрение облачных сервисов для машинного обучения, что расширит двигательные действия роботов.