Для чего можно использовать роботов
Роботы в нашей жизни: как машины помогают человеку
В мире, переживающем четвёртую промышленную революцию, многое становится автоматическим. Появляются роботы, которые трудятся на заводах и упрощают обычный человеческий быт.
Промышленные роботы
Роботы последнего поколения подвижны и эффективны. Они упаковывают товары, наклеивают этикетки, сортируют товары на складе. Некоторые могут обрабатывать деревянные и металлические изделия.
KUKA KR QUANTEC PA
Образцовый укладчик, похожий на большую механическую руку. Он работает при низкой температуре и поэтому востребован в пищевой промышленности, где нужно хранить грузы в морозильной камере.
Машине не нужен подогрев или защита от холода. Это обеспечивает минимальный износ оборудования. Kuka также занимается упаковкой товаров, выборочным комплектованием и другими операциями манипулирования.
FANUC M-2000iА
Японские роботы этой серии захватывают и перевозят тяжести. Они исполняют роль погрузчика, причём без участия оператора. FANUC – прочный шестиосный аппарат с самой большой грузоподъёмностью в мире (до 1,2 тонны).
Работа ведётся от 0 до +45 градусов, а длинная механическая рука может дотянуться к объекту так же, как это делает подъёмный кран.
Universal Robots
Это серия универсальных манипуляторов. Модель UR10 становится «третьей рукой» человека и помогает проводить литьевые или сварочные работы быстрее.
Другие версии Universal Robots завинчивают детали, подготавливают материалы для 3D-печати, складируют товары.
Медицинские роботы
Первоначально они использовались как вспомогательные устройства для сложных операций, но сейчас некоторые модели могут лечить пациентов сами, при частичном контроле докторов.
Хирург Da Vinci
Это модуль с четырьмя руками, у каждой из которых есть хирургический инструмент или камера. Вес машины – 500 кг. Любая операция Da Vinci исключает появление шрамов у больного, благодаря ювелирной точности. Несколько десятков моделей уже работают в России.
Японский фармацевт HOSPI
Эта машина – автоматизированная аптечка. Она нужна для выполнения простых функций санитарки. Речь идёт о поиске и подаче лекарств.
HOSPI, разработанный компанией Panasonic, запоминает, у какого пациента какой рецепт, забирает товары на складе и возвращается на сестринский пост. Он работает без подзарядки до 7 часов, передвигается со скоростью 1 м/с и перевозит до 20 кг.
HAL – роботизированный экзоскелет для нижней части туловища или всего тела
Костюм сделан для парализованных людей или больных, имеющих проблемы с передвижением. Он помогает быстрее восстановиться после травм или серьёзных операций. Сенсоры экзоскелета крепятся на кожу, чтобы перехватывать мозговые импульсы для мышц. А приводы на коленях, талии, плечах, локтях выполняют движения.
Военные роботы
Уже давно стоят на службе безопасности в США, России, Израиле, Китае.
В России первым таким примером можно считать танки ТТ-26 на дистанционном управлении, которые применялись в Финской войне.
Сейчас робототехника военного назначения всё ещё требует контроля со стороны человека, поскольку не оснащена полноценным искусственным интеллектом. Она не отличает мирное население от военных.
Сапёр «Богомол-3»
Разведчик Dogo
Инженер для разминирования MarkV-A1
Бытовые роботы
Роботы становятся полезными для повседневной жизни, сохраняя время. Они не только выполняют рутинные дела, но и решают творческие задачи: от автоматического мытья окон до праздничной сервировки стола.
Машина может почистить бассейн, выпечь блинчики, покормить ребёнка с ложечки или погладить бельё.
Пылесосы
В качестве примера можно привести LG Hom-Bot Square – робота, который убирается даже вдоль стен и в углах. Никаких лишних покупок не требуется: все насадки уже в комплекте. Такой помощник работает беззвучно, тщательно всасывает пыль, обходит препятствия и делает влажную чистку.
Газонокосильщик
Пример – RoboMower, который выпускается почти 25 лет компанией Friendly Robotics. Находка для владельцев загородного участка. Вы экономите время, а ещё не беспокоитесь о шуме обычной косилки.
Машина сама подзаряжает аккумулятор, легко объезжает территорию, удобряя почву срезанной травой. Это сокращает отходы и улучшает экологию.
Автоматизированный туалет для котов Litter Robot
Робот-человек
Если машине предстоит выполнять социальную функцию (например, быть домработницей или собеседником), создатели стараются сделать её гуманоидом или андроидом, то есть человекоподобной машиной.
Эти модели становятся точными копиями реальных людей. Они проявляют эмоции, ведут осмысленный разговор, считывают реакции в общении.
Geminoid DK
Японский киборг, сделанный в 2006 году. Это реалистичная копия Хенрика Шарфа – датского профессора по психологии, а также вообще первый робот с европейской внешностью от азиатских разработчиков. Geminoid DK имитирует жесты, дыхание и общается с посетителями научного центра.
Разработчик киборга, Хироси Исигуро, успел создать ещё одну модель — Geminoid F, которая отличается фотогеничностью и живой мимикой.
Надин
Это социальный робот-компаньон. Гуманоид из Сингапура – копия своей создательницы Надежды Тельман. Задача андроида – стать идеальной сиделкой для пожилых людей или детей-аутистов.
Надин умеет запоминать слова собеседника, распознавать знакомых, подстраиваться под поведение человека. Для лучшей коммуникации Надин даже устроили секретарём на университетский ресепшн.
BINA48
BINA48 – интеллектуальный робот-человек, который уже успел стать легендарным. Гуманоид – копия Бины Аспен. Он сделан для экспериментов в области программирования мыслей. BINA48 выражает около 60 чувств и имеет большой словарный запас.
Живая Бина Аспен обучала машину своей походке, мимике, речевому стилю. Андроид быстро схватывает знания, легко шутит и поддерживает беседы на сложные философские темы, используя реальные воспоминания женщины.
Российские роботы
За отечественную робототехнику не стыдно. Многие университетские центры создают русских роботов, которые помогают учёным, солдатам или пациентам.
AnyWalker
Это многофункциональный помощник и образовательная платформа для разработок следующих поколений. Машина сделана силами групп московского и кубанского вузов, а также компании «Технодинамика».
Модель работает всего на двух опорах, но умеет подниматься по лестницам и открывать двери. Поражает его способность двигаться в условиях низкой проходимости.
«Марибот»
Автономный робот для морских исследований от Самарского университета. Предполагается, что машину можно оставить на дне на целый год. Она будет проводить сейсморазведку, анализировать температуру, состав воды, уровень соли.
У «Марибота» есть надводная часть и подводная, в которой расположен двигатель для преобразования энергии волн. Иными словами, он работает сам, без прямого участия человека. Важное преимущество – отсутствие магнитных полей, которые часто искажают переданную на сушу информацию.
Это первый робот в России с онлайн управлением. В машине есть видеокамера, стереодинамики и микрофон. Он вращается по оси, поворачивает голову и передвигаться по местности на трёх колёсах.
Роботы в человеческом обществе
Роботы – это автоматизированные машины, которые способны выполнять функции человека при взаимодействии с окружающим миром. О них люди мечтали еще с древних времен, и вот сейчас эти механизмы входят в наше общество с огромной скоростью. Основное их предназначение – сделать нашу жизнь более комфортной, улучшить условия труда, освободить «руки» от сложных рабочих процессов и увеличить производительность.
Роботы чаще всего встречаются в промышленности, где с их помощью удалось полностью автоматизировать большинство производственных задач. Но, кроме того, умные машины все больше задействуются в военной отрасли, медицине, сфере обслуживания и потребительском секторе.
И если ранее они выполняли только повторяющиеся рутинные задачи по программе, то сейчас их уровень достиг новых вершин, позволяя взаимодействовать с нами, общаясь на своем машинном языке, понимать наши жесты и эмоции. Кроме того, используя специализированные площадки уже сейчас каждый желающий имеет возможность влиять на индустрию, создавать свои программы и добавлять новые функции к роботам. Таким образом, развиваясь от простых вспомогательных механизмов, роботы имеют все шансы влиться в наше общество и стать нашими друзьями.
История развития
Отметим несколько интересных фактов из истории развития роботов. Первые признаки робототехники наблюдались еще с античности, когда люди мечтали о гигантских бронзовых машинах, которые смогли бы помочь им сражаться с врагами и завоевывать новые земли. Есть свидетельства, что прообразами нынешних роботов были механические фигуры, найденные в записках арабского изобретателя Аль-Джазари примерно в 1136 – 1206 годах.
Первым, кто представил чертеж человекоподобного робота, был великий Леонардо да Винчи примерно в 1495 году. Чертеж представлял модель механического рыцаря, который может сидеть, стоять, двигать руками, головой и, возможно, захватывать предметы. Но так и неизвестно, пытался ли да Винчи воплотить в реальность этот механизм.
В 16-17 веке в Западной Европе инженеры начали конструировать автоматоны — заводные механизмы наподобие человека, которые могли выполнять довольно сложные действия. Самый известный из них – робот «испанский монах», который был изобретен примерно в 1560 году механиком Хуанело Турриано для императора Карла V. Автоматон был около 40 см в высоту, способный ходить, бить себя в грудь рукой, кивать головой и даже преподносить деревянный крест к губам.
Более заметный прогресс в робототехнике наблюдался в 18 веке. К примеру, в 1738 году французский инженер Жак де Вокансон собрал первого в мире андроида, способного играть на флейте.
С 19 века изобретения стали приобретать более практический смысл. В 1898 году известный физик Никола Тесла представил общественности миниатюрное радиоуправляемое судно. Первоначально это изобретение казалось немного причудливым. Но в дальнейшем его идеи стали воплощаться в жизнь и приобрели широкое применение.
1921 год – механизмы, наконец, обрели четкий термин «робот» благодаря чешскому писателю Карлу Чапеку и его пьесе под названием «Россумские Универсальные Роботы». Примечательно, что Чапек назвал этим словом не машины, а живых людей, создаваемых на специальной фабрике. Но термин закрепился в науке и дал жизнь всем автоматизированным устройствам.
В середине 20 века, в частности, в 1950-ых стали разрабатываться механические манипуляторы для взаимодействия с радиоактивными материалами. Эти роботы копировали движения рук человека, находящегося в безопасном месте.
В 1968 году японской компанией Kawasaki Heavy Industries, Ltd был произведен первый промышленный робот. С тех пор Япония начала вовсю стремиться стать мировой столицей робототехники, и ей это удалось. Несмотря на то, что роботы изначально разрабатывались в США, они импортировались в Японию в малых количествах, где инженеры изучали их и применяли в производстве.
Коммерческое распространение роботов началось с 1980-ых годов. Технический прогресс двигался в направлении совершенствования систем управления. Такие компании как Unimate, Hitachi KUKA, Westinghouse, FANUC развивали системы датчиков для своих роботов, делая их более чувствительными к задачам, которые они выполняют.
В конце 90-ых – начале 2000-ых начался активный рост и развитие отрасли с использованием новых контроллеров, языков программирования, запуска первых роботов в космос и возникновением машин, создающих роботов.
В это время также появились новые человекоподобные роботы, такие как канадский Aiko, имитирующий человеческие чувства (осязание, слух, речь, зрение), ASIMO – гуманоид японской фирмы Honda, робот-собака AIBO, созданная компанией Sony и другие.
Препятствия
Несмотря на всю полезность технологии, роботы пока не используются повсеместно, как это зачастую нам показывают во многих фантастических фильмах. Это связано с рядом факторов. Во-первых, для этого просто не готова наша инфраструктура: дороги, улицы, здания и наши дома. Роботы воспринимают мир иначе и пока неспособны даже отличить стул от стола, чего уж говорить о постоянно меняющихся условиях нашей жизни.
Во-вторых, не готова правовая система государств: использование роботов требует соответствующих законов, чтобы они «мирно» сосуществовали с нами. В конце концов, если не сами роботы, то кто-то другой должен нести ответственность за их действия.
В-третьих, некоторые исследователи утверждают, что нам необходимо опасаться этих механических рабочих, так как с дальнейшим активным развитием искусственного интеллекта они смогут в буквальном смысле поработить нас. Эти опасения слишком сильно сдерживают исследование и распространения робототехники.
Конечно, не стоит отрицать, что есть масса глобальных рисков, которые могут возникнуть при использовании сверхчеловеческого разума, не запрограммированного на безусловную лояльность к человеку. Но будущее пока что в наших руках, и мы в силах его изменить, тем более, что сейчас программирование роботов становится все более открытым и доступным для общественности. Нужно только научиться правильно пользоваться этими возможностями.
Роботы сегодня
Как уже упоминалось, наибольшей отраслью, где используется робототехника, является промышленность, в частности, автомобилестроение. Манипуляторы, работающие на заводах, варьируются от размеров и функциональности в зависимости от типа выполняющей задачи – сборочные, сварочные, режущие, красящие. Наряду с ними на производстве можно встретить разгрузочно-погрузочных роботов, упаковщиков, сортировщиков, формовщиков и прочие механизмы, заменяющие человека в рутинных повторяющихся задачах. Компаниями-лидерами в промышленной автоматизации являются – KUKA (Германия), Fanuc (Япония), Kawasaki (Япония), ABB (Швейцария), Denso (Япония) и другие.
Наряду с этим новых масштабов приобретает рынок совместных роботов, которые могут работать с людьми на одной производственной линии, не причиняя им вреда. Это манипуляторы компании Universal Robots, а также промышленные роботы нового поколения Baxter и Sawyer от Rethink Robotics.
В последние годы весь мир внимательно следит за разработкой автомобилей с автономным управлением, которые будут перевозить людей без их участия в процессе. Сейчас ближе всего к беспилотным машинам находится служба такси Uber. Но прогресс в разработке технологии регулярно демонстрируют такие производители, как Ford, Mercedes, Toyota, BMW и Tesla.
Роботы также активно используются в сельском хозяйстве. Зачастую, это радиоуправляемые тракторы и плуги, но все более широкого применения приобретают беспилотные летательные аппараты, которые аграрии используют для картографирования своих угодий и регулярного осмотра культур.
А какие роботы служат в быту? Безусловно, первое место здесь принадлежит роботам-пылесосам, которые стали незаменимыми помощниками по уборке в доме. Лидером среди производителей этих устройств является американская фирма iRobot и её пылесосы Roomba. Последние модели производителя отличаются улучшенной навигацией и сопряжением со смартфоном. Данное дополнение открывает новые возможности для обычных пользователей, которые могут через специальные приложения добавлять роботам больше функций.
Для ухода за газонами служат автоматизированные газонокосилки, которые оснащены массивом датчиков для безопасной езды и стрижки травы на больших площадях. За бассейнами ухаживают небольшие колесные роботы, которые самостоятельно передвигаются по дну водоема, чистят стены, ступени и фильтруют воду.
Кроме того, растущего числа набирают беспилотные летательные аппараты, которые давно перешли от исключительно военного применения к гражданскому. Дроны используются для самых различных задач – от развлечения до наблюдения и профессиональной видеосъемки. Лидерство в этом секторе за китайским производителем DJI. Их последний аппарат Spark считается самым совершенным селфи-дроном, запускаемым и управляемым жестами.
Все большего распространения также приобретают системы умного дома. Если раньше такая «автоматизация» заключалась в хлопанье ладошами чтобы включить свет, то сейчас человеку вообще не нужно ни за чем следить – вся власть в руках электронного управдома, роботизированного центра управления, которому подчинены все домашние устройства от систем безопасности и освещения до кофеварки и стиральной машины.
Более того, пользователь может сам добавлять функции в систему, которые ему нужны. К примеру, ему необходимо настроить работу стиральной машины на время, когда счетчики работают в режиме «ночь», чтобы экономить расходы на электроэнергию. Для этого нужно сконструировать соответствующее приложение для смартфона, который поможет оставаться на связи с домом и управлять домашней автоматизацией практически с любого места.
Вспомогательным гаджетом может выступать эхо-колонка (Amazon Echo, Google Home и другие), позволяющая с помощью голосовых команд управлять всей техникой в доме. Или роботы-помощники, которые выступают в роли органайзера, будильника, мультимедиа проигрывателя. Будучи подключенными к Интернету, они сообщают о погоде, рассказывают новости, предоставляют информацию о пробках в вашем городе и прочее. А благодаря открытому доступу к программированию, из них можно сделать отличных помощников для учебы детей, развлечения пожилых и даже игрушек для домашних животных.
Как видите, роботы уже вошли в нашу жизнь в виде разнообразных умных гаджетов, бытовых приборов и смарт-систем. Однако до идеального образа, созданного человеческим воображением, умным машинам еще очень далеко. Все что они могут – выполнять запрограммированные человеком команды. Но инженеры упорно стремятся к тому, чтобы сделать машины по-настоящему дееспособными, а взаимодействие с ними более легким, естественным и главное – доступным обычному человеку.
Прогнозы на будущее
С каждым годом эксперты и аналитики представляют нам новый мир, где на смену вере в сверхъестественное придет вера в науку и технику. Мир, в котором можно учиться и работать, не выходя из дома. Интернет размоет границы между странами, а роботы будут делать за нас практически все.
Если верить статистическим данным организации Tractica, число потребляемых человечеством роботов достигнет 31,2 млн единиц по всему миру к 2020 году. При этом, лидерство на рынке займут бытовые роботы, обогнав промышленных и военных.
Ученые прогнозируют, что уже к 2018 году Интернет вещей будет насчитывать около 6 млрд подключенных устройств. Эти устройства будут обращаться к сервисам и данным в Сети, что позволит людям строить новые бизнес-планы для обслуживания этих подключенных устройств. К 2020 году 40% взаимодействий с мобильными устройствами будут осуществляться через «умных» агентов. Этот прогноз основан на том, что наш мир движется к эпохе приложений, в которой такие сервисы, как Amazon Alexa, Microsoft Cortana и Apple Siri будут играть роль универсального интерфейса для взаимодействия человека с устройствами.
Технический директор Google Рэй Курцвейл в своих прогнозах по поводу развития робототехники и информационных технологий предполагает, что персональные роботы, способные на полностью автономные сложные действия, станут такой же привычной вещью, как холодильники или стиральные машины уже в 2027 году. А беспилотные автомобили заполнят полностью дороги в 2033 году.
Какими бы утешительными или наоборот пугающими не были прогнозы, перед учеными и инженерами стоит еще ряд проблем. Основная из них – жесткие ограничения правительств государств в принятии робототехники, которые сопровождаются нехваткой стандартов качества и безопасности продукции.
Еще одна проблема, которую нужно решить перед тем, как роботы будут массово внедрены в жизнь – это доступность программного и аппаратного обеспечения. Дороговизна материалов и оборудования для производства не позволяет производителям снижать цены на своих роботов. К примеру, очень дорого стоят такие медицинские устройства как экзоскелеты, которые помогли бы многим людям с ограниченными возможностями нормально жить и передвигаться.
Пока нам доступны только роботы-уборщики, дроны и персональные помощники, но радует тот факт, что вскоре у нас будет возможность делать эти устройства более функциональными, не завися от производителей.
Плюс ко всему, обычные люди пока не готовы морально к принятию роботов, похожих на них. Это связано в первую очередь с нехваткой информации о том, каких достижений добился научно-технический прогресс. Вдобавок к этому у людей сложилось ошибочное мнение о роботах, которые были неоднократно представлены в научно-фантастических фильмах. Некоторые до сих пор воспринимают слово «робот» как что-то вроде «Терминатора» или дроида из «Звездных войн». А ведь на самом деле, сейчас собрать и запрограммировать робота может даже ребенок.
Нужно расширять границы знаний, больше читать и смотреть интересные видео об устройствах из реального мира, которые могут иметь большое значение в нашей повседневной жизни.
Роботы в концепции IoT
Робототехника также затрагивает область столь нашумевшего сейчас направления – Интернета вещей. Это единая сеть, которая соединяет окружающие объекты реального мира с виртуальными.
Как это происходит: сенсоры вводятся во все подключенные к сети устройства, что позволяет им взаимодействовать с внешним миром. К примеру, «умные» шторы, которые сами регулируют свою прозрачность в зависимости от уровней внешнего и внутреннего освещения. Или холодильник, который самостоятельно регулирует температуру в разных отсеках, основываясь на том, какие продукты вы берете чаще всего. Таким образом, техника начинает подстраиваться под ежедневную жизнь пользователя и управляться исходя из его потребностей.
Интернет вещей – это не просто объединение различных приборов и датчиков через проводные и беспроводные каналы. Это более тесная интеграция реального и виртуального миров, в которых производится общение между людьми и устройствами.
Ученые уверены, что в будущем эти системы станут активными участниками информационных и социальных процессов, а также бизнеса, где они смогут взаимодействовать между собой, обмениваться информацией об окружающей обстановке, реагировать и влиять на внешние процессы без вмешательства человека.
На этом фоне появляется концепция Social IoT, которая предполагает объединение людей, роботов и устройств в одно информационно-правовое поле. Но что же нужно для осуществления этой концепции? Дело в том, что самой главной проблемой в данной области на сегодняшний день является отсутствие государственных стандартов, что затрудняет возможность применения предлагаемых на рынке решений, а также сдерживает появление новых.
Но кроме стандартов безопасности, необходимо создать доступные механизмы взаимодействия между роботами и людьми для управления и контроля. Это даст возможность полноценно управлять не одним роботом, а безопасно впустить в наше общество иную цивилизацию машин и жить в гармонии с ними.
Такие пользовательские программные сервисы, к счастью, скоро появятся и будут доступными, позволяя даже новичку добавлять к своему роботу новые интересные задачи. Хотите, чтобы робот-пылесос пел ваши любимые песни? Почему бы и нет. Для этого достаточно будет воспользоваться набором готовых базовых инструментов.
С помощью API программы каждый желающий сможет быстро создавать и комбинировать множество своих вариантов решений. При этом не нужно будет тратить свои ресурсы на создание базовых инструментов, а только фокусироваться на основной задаче.
Уже в ближайшем будущем вы сможете подключить программу, выбрать готовое приложение и сделать свой робот-пылесос говорящим и поющим. А если оснастить его видеокамерой, он сможет выступать в роли охранника. Но самое главное, что с помощью большого набора программных инструментов у вас появится возможность писать собственные уникальные приложения, чтобы добавлять бытовым роботам больше новых функций.
Стоит также отметить, что каждый отдельно взятый продукт стороннего разработчика на представленной базе будет иметь возможность привлекать к себе пользователей всей системы и распространять свой продукт. Таким образом, будет создана большая экосистема инструментов и возможностей, которые будут пользоваться ежедневно людьми со всего мира.