Для чего роботы используются
Роботы в повседневной жизни человека: чем грозит автоматизация и внедрение высоких технологий
Основной целью создания роботов является освобождение человека от выполнения физически трудной, однообразной или опасной работы. Со временем роботы в нашей жизни стали появляться все чаще. Их можно увидеть на производстве и в быту – с их помощью человеку стало доступно решение многих задач, связанных с различными сферами жизни.
Как роботы помогают людям в обычной жизни
Увеличение промышленного производства и технический прогресс постепенно привели к тому, что роботы в жизни человека присутствует практически везде. В индустриальной отрасли они незаменимы.
Достоинства и недостатки такого соседства
Внедрение современных технологий в различные области имеет свои плюсы и минусы.
К преимуществам относятся:
Какие роботы присутствуют в повседневности
По назначению механизмы делятся на промышленные, военные, космические, медицинские, бытовые и исследовательские. Отличаются они размерами и набором функциональных возможностей. Машины уже неразрывно связаны с миром людей, и постепенно участие роботов в повседневной жизни человека занимает все большее место.
Манипуляторы и промышленные механизмы осуществляют деятельность на одном производстве рядом с людьми, существуют и полностью автоматизированные производства.
Автомобили с автономным управлением разрабатываются с целью передвижения без участия человека в управлении транспортом. Беспилотные такси перестали быть фантастикой. Эти изобретения уже проходят последние испытания.
Роботы применяются в сельском хозяйстве: они собирают урожай и готовят почву на небольших фермерских участках, пропалывают сорняки, высаживают и пересаживают растения
Беспилотные летательные аппараты осматривают территории и используются для составления географических и экономических карт, решают разведывательные задачи, применяются для нанесения ударов по вражеским целям.
Ассистенты и компаньоны
Роботы могут выступать в качестве компаньонов. Они сумеют оказать посильную помощь и скрасить одиночество, поддержать интересный и осмысленный разговор.
Роботы-помощники, как правило, внешне напоминают человека и способны выполнять несколько важных и полезных задач.
Благодаря использованию высокоточных технологий и искусственного интеллекта боты-компаньоны могут:
Роботы могут быть хорошими собеседниками, оказывать посильную помощь людям с ограниченными возможностями. Их можно привлекать к выполнению простых, но трудоемких задач, например, принести напиток из холодильника, найти рецепт пирога или заказать пиццу при помощи сервиса доставки еды.
Помощники на участке
Для работы в домашнем хозяйстве и на придомовой территории были разработаны специальные роботы-помощники.
Так, роботы-садоводы оснащены датчиками, которые анализируют состояние окружающей среды, влажности и кислотности почвы, при необходимости способны выполнять определенные действия без помощи человека. Их используют для полива, стрижки травы или уборки территории, а также для помощи внутри помещения. Они незаменимы в быту.
Наиболее востребованы роботы, предназначенные для:
Уборщики в зданиях
Среди бытовых проблем особое место занимает повседневная уборка. Эту часть домашней работы частично могут выполнять и небольшие роботы, и большие модели. Очистка помещения чаще всего возлагается на робот-пылесос, который подметает и моет полы, очищает ковровые покрытия, натирает паркет.
Однако среди помощников есть и другие модели, которые могут поливать цветы и заниматься уборкой не только пола, но и других поверхностей. Существуют роботы для мытья окон и других вертикальных стеклянных поверхностей изнутри и снаружи.
Управление и контроль за такими механизмами осуществляется с помощью современных гаджетов: смартфонов, планшетов или других устройств, подключенных к интернету. С помощью Wi-Fi можно круглосуточно присматривать за действиями электронных бытовых помощников.
Робо-няньки для детей
Роботы уже взяли на себя часть задач людей, важное место среди которых занимает уход за детьми. Ребенок требует постоянного присмотра, с этой целью были созданы роботы телеприсутствия, которые обеспечивают возможность оператору (в данном случае, родителю) постоянно видеть и слышать происходящее рядом с малышом, корректировать действия робота.
Как правило, такие роботы обеспечивают присмотр за детьми 3-8 лет. В списке «услуг»: чтение книг, просмотр детского фильма или мультика, обучающие беседы и, конечно же, игры.
Благодаря емкой батарее и простоте ее зарядки появилась возможность эксплуатировать таких роботов длительное время без перерыва.
Роботизированная нянька контролирует здоровье и состояние ребенка: он вовремя предупреждает об опасности, фотографирует и отсылает снимки родителям. Используя робота, взрослые могут заняться делами или отдохнуть.
Роботизированные игрушки
Игрушки, как правило, рассчитаны на детей от 3 лет и на взрослую аудиторию. Некоторые из них способны заменить живого друга.
ОБЧР близко! Роботы, которые уже применяются в повседневной жизни
Пандемия основательно подхлестнула внедрение роботов в разные сферы. Подходящие занятия для умных машин нашлись на улицах города и в домах, на складе и в ресторане. Они помогают людям ― или заменяют их. Давайте посмотрим, какие новые профессии освоили и в чем преуспели роботы в 2021 году.
Роботы-полицейские
«Робокоп», кажется, скоро воплотится в реальность. В Сингапуре запустили робота по имени Xavier, который следит за порядком. Весь сентябрь он будет курсировать по району Тоа-Пайо и следить за тем, чтобы люди:
не курили в запрещенных зонах;
правильно парковали велосипеды;
не ездили по тротуарам;
не занимались нелегальной торговлей;
и не собирались группам более пяти человек, что нарушает «ковидные» ограничения.
Xavier полностью автономен и оснащен камерой с 360-градусным обзором. Если робот замечает неправильное поведение, то отображает соответствующее предупреждение на дисплее и посылает сигнал в контрольный центр. Техника должна заменить полицейских на улицах, что весьма здравая мера для пандемии.
На острове уже тестировали роботов для обеспечение карантинных мер. В марте 2020 года модели Spot, робособаки американской компании Robot Dynamics, патрулировали сингапурские парки и лаяли на людей, которые подходили к другу другу ближе, чем на метр.
На родине этим робособакам мешают строить карьеру защитников правопорядка. В конце прошлого года полицейский департамент Нью-Йорка арендовал несколько роботов и перекрасил их в синий цвет. Однако новые «сотрудники» попали на видео в социальных медиа, когда сопровождали полицейских, выехавших помочь жертве домашнего насилия. Некоторые политики и активисты посчитали роботов негуманной мерой, и вынудили полицейских вернуть машины разработчикам.
На Гавайях робособаки патрулируют платочный лагерь бездомных в Гонолулу и сканируют глаза людей в поисках признаков высокой температуры. Эта практика привлекла внимание активистов, которые требуют убрать роботов, опасаясь, что технику будут использовать не по назначению.
Надо отметить: правила Robot Dynamics запрещают вооружать роботов компании. Но у конкурентов, включая Ghost Robotics, таких этических ограничений нет. И еще не сказала последнее слово Xiaomi, выпустившая похожую на Spot робособаку ― которая стоит на порядок меньше: 1 600$ против 74 500$ у американского оригинала.
Роботы-солдаты
Робособаки могут показаться логичным выбором для военных, однако у оборонных агентств Южной Кореи куда более бойкое воображение. К 2024 году демилитаризованную зону будут патрулировать роботы, мимикрирующие под птиц, змей, морских животных и насекомых. «Биоботы» предназначены для разведки и поисковых операций; по крайней мере, на словах.
Роботы уже защищают корейскую границу. Бывшее подразделение Samsung создало автоматическую турель SGR-A1 в 2006 году. Устройство умеет обнаруживать, отслеживать и ― предположительно ― нейтрализовать нарушителей границы. Оно оснащено инфракрасной камерой, лазерным дальномером, автоматическим пулеметом Daewoo K3 и гранатометом MGL.
Граница между двумя Кореями
Тем не менее, уже в следующем году по корейской границе начнут ездить по рельсам автоматические роботы, отслеживающие движущиеся цели. Роботы будут перемещаться со скоростью 5 метров в секунду и наблюдать за границами при помощи камер высокого разрешения и датчиков. Тест системы начнется в декабре и продлится шесть месяцев. Вместе с роботами запустится искусственный интеллект, который будет анализировать видео с камер наблюдения на предмет вторжения при помощи методов машинного обучения.
REX MK II
Израильская армия уже использует похожую машину для патрулирования ― полуавтономный маленький Jaguar. REX MK II превосходит его и все подобные аппараты, созданные за последние 15 лет.
Роботы-подводники
К счастью, роботы умеют не только воевать. Они дают людям шанс заглянуть в «сумеречную зону» океана, чтобы узнать, как населяющие его живые существа переносят углекислый газ из атмосферы в глубины океана, и как рыболовный промысел может влиять на морские экосистемы.
Mesobot ― это робот, который умеет погружаться в мезопелагическую зону океана и отслеживать движение хрупкого зоопланктона, студенистых существ и частиц. Машину спроектировали вместе ученые из Стэнфорда, Океанографических институтов Вудс-Хоул и Монтерей-Бей.
Подводный робот Mesobot
Робот упакован в яркий желтый корпус и оснащен набором датчиков для океанографических и акустических наблюдений. Он опускается на глубину до 1000 метров. Есть две опции: спускать его и направлять через оптоволоконную «пуповину», либо позволить автономно отслеживать цели более 24 часов. Ученые рассчитывают, что робот сможет вблизи наблюдать за «величайшей миграцией на Земле» ― за суточной вертикальной миграцией живых существ в океанах.
И он уже успешно показал способность автономно наблюдать за животными: робот записал видео, как хищная медуза таранит сифонофор, который успел ускользнул из ее ядовитых щупалец.
Пожалуй, самое полезное применение робота ― это изучение аппендикулярий. Эти миниатюрные животные секвестируют огромное количество углерода в свои пузыри из слизи, и за ними тяжело наблюдать из-за их хрупкости и размеров. Между тем, Mesobot записал 30-минутное видео именно с таким существом.
Автономные водоплавающие роботы заполнят лакуну в исследованиях морей и океанов, которая не обслуживается существующими технологиями и инструментами.
Роботы-кладовщики
Boston Dynamics представила складского робота Stretch. Это всенаправленная мобильная база, оснащенная манипулятором с присосками. Ее главный козырь в том, что робот впишется в уже существующий склад, то есть под него не придется переделывать все помещение.
Складской робот Stretch
Роботизированные склады никого уже не удивляют, однако есть причина, почему все центры хранения и отправки не оснащаются роботами. Для юрких мобильных платформ из складов Amazon или китайской Shentong Express нужна подходящая инфраструктура. Существующие склады спроектированы для старых погрузчиков и человеческого труда. Stretch, напротив, адаптируется к существующим условиям. У робо-руки 7 степеней свободы, так что она может и наклониться, чтобы поднять коробку, и вытащить ее с верхней полки и не уронить. А если потребуется, то начнет выкладывать коробки на конвейер.
Робот оснащен мощными батареями, которых хватит на целую смену, либо может неограниченное время работать от сети. Манипулятор при помощи датчиков различает коробки разных размеров и упаковки товаров, и потом аккуратно поднимает их. Важно то, что машина по умолчанию оснащена системой распознавания, так что ее не придется долго учить.
Stretch на складе
Stretch появится на складах уже в 2022 году. Сейчас создатели ищут заинтересованных клиентов для пилотного тестирования, во время которого они хотят посмотреть, насколько хорошо робот справится с разгрузкой грузовиков.
Пандемия повысила нагрузку на службы доставки и склады. Поэтому мобильные адаптирующиеся роботы вроде Stretch имеют все шансы захватить планету своими ловкими, цепкими манипуляторами.
Роботы-уборщики
Пандемия перевернула представление о том, насколько чистыми должны быть помещения. Чтобы идти в ногу со временем, мюнхенская больница Нойперлах заказала в начале этого года робота-уборщика. Аппарат должен был заняться полами, пока сотрудники дезинфицирует все поверхности.
Робот Franzi
Рост робота ― всего метр, зато вес ― 200 килограммов. Его создала сингапурская компания Lionsbot. У производителя целая линейка роботов, которые чистят, моют и пылесосят полы. Однако это не обычный робот-пылесос. У Lionsbot’а есть имя ― Франци (сокращение от «Франциска»), и робот обладает запрограммированной личностью. Когда ему преграждают дорогу, Франци расстраивается и слезно просит дать помыть пол. Еще он поет песни, читает рэп и рассказывает шутки на немецком языке.
Последнее потребовалось, чтобы развлекать пациентов, к которым не пускают посетителей во время пандемии. Робот стал звездой нескольких репортажей и местной достопримечательностью. С Франци фотографируются, а одна пациентка три раза приходила в больницу, чтобы «поболтать» со своим новым другом.
Samsung и LG представляли похожие концепты на CES-2021. Возможно, им надо поучиться у сингапурских конкурентов.
Роботы-официанты
Мы говорили о роботах, которые заменяют человека. А как насчет тех, которые дополняют его? В лучших традициях «Призрака в доспехах» японский изобретатель Кентаро Есифудзи разработал роботов OriHime, которых анимирует человеческая воля. Машины работают в токийском кафе, а ими удаленно управляют люди с физическими и ментальными расстройствами. Люди, которые не могут покинуть свои дома.
Кафе с роботами OriHime
Некоторые из сотрудников страдают от бокового амиотрофического склероза и управляют роботами движениями глаз, которые считывает особый интерфейс.
Роботы, между тем, принимают заказы у посетителей и обслуживают их. Один из роботов ― бариста в коричневом фартуке. Для клиентов кафе официанты с огромными инопланетными «глазами» ― это интересный опыт и повод для селфи; для управляющих ими людей ― способ не отрываться от общества, и продолжить работать, несмотря на инвалидность.
Местные активисты уже предложили, чтобы OriHime стали средством для нового вида спорта на Паралимпиаде ― для тех атлетов, которым любой спорт закрыт.
Роботы-питомцы
Изолированные во время локдаунов люди заскучали по общению и банальным прикосновениям. Оказалось, что избавить от одиночества могут все те же роботы, которые научились обниматься и слушать.
Японские компании говорят о повышенном спросе на роботов-компаньонов. Они оказались готовы к этому моменту, поскольку уже производили такие устройства.
«Хвостатая подушка» Qoobo стартапа Yukai Engineering поступила в продажу несколько лет назад. Мохнатый робот имитирует ленивого кота или пса весьма минималистичным образом ― виляет искусственным хвостом в ответ на поглаживания. Есть две модели: большая, которую удобно обнимать, и маленькая, чтобы носить с собой. Создатели утверждают, что их разработка имеет терапевтический эффект и помогает справиться со стрессом.
Робот Lovot похож на пингвина, а ведет себя, как маленький ребенок. Он постоянно требует, чтобы его брали на руки и обнимали, катается по полу за понравившимися ему людьми и курлыкает. Lovot мягкий и теплый на ощупь, чтобы его было приятно держать. На голове у робота установлена огромная камера, которой он воспринимает мир вокруг и запоминает лица людей. К этой же камере может подключиться владелец, чтобы посмотреть, что происходит дома в его отсутствие.
Из новенького: в 2021 году Yamaha запустила поющего робота Charlie. Он отдаленно похож на Астробоя, популярного персонажа детского аниме. Робот размером с чашку сидит на столе и общается со своим владельцем пением, отвечая музыкальными фразами. Charlie знает только японский, и для работы ему требуется интернет-подключение.
Пока что робот-питомец редкость даже на родине: согласно исследованию Rakuten Insight, на январь 2021 года только у 1 процента японских потребителей был такой, и 33% были заинтересованы в покупке. Но, может быть, поколение миллениалов вспомнит любовь к тамагочи и начнет скупать мохнатые терапевтические устройства.
Робот сочинит симфонию? Робот превратит кусок холста в шедевр искусства? Все еще нет. Зато коробку передвинет, подаст кофе, в океане поплавает, и будет настойчиво добиваться вашего внимания.
Что такое робототехника? Классификация, история и области применения роботов
Робототехника — отдел прикладной науки, который занимается проектированием, производством и применением автоматизированных технических систем — роботов. Робот — это программируемое механическое устройство, способное действовать без помощи человека.
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.
Роботы бывают манипуляционными и мобильными:
Навигация по материалу:
Классификация мобильной робототехники по типу перемещения
Современные роботы, созданные на базе самых последних достижений науки и техники, применяются во всех сферах человеческой деятельности. Внешний вид и конструкция современных роботов могут быть весьма разнообразными.
Робототехника может перемещаться по любой поверхности, в воде и в воздухе. Так, по типу передвижения роботы бывают:
Лидерами в производстве роботов на данный момент являются компании FANUC (Япония), KUKA (Германия) и ABB (Швеция, Швейцария).
Пример устройства робота — элементы и конструкция
Каждый робот состоит из следующих базовых компонентов:
Робот может быть любых форм и размеров. Именно рама или тело робота является основой его конструкции и определяет внешний облик. Среднестатистический человек при слове «робот» представляет человекоподобное существо из металла. Этот образ навязан многочисленными фантастическими кинофильмами.
На самом же деле большинство роботов совершенно не похоже на человека. Главное для робота – это его функциональность, а не то, как он выглядит.
Контроль за работой робота осуществляется при помощи системы управления. Она включает в себя огромное количество датчиков, которые помогают технике взаимодействовать с внешним миром.
Система управления роботом предполагает целый набор алгоритмов, благодаря которым решаются те или иные задачи. В работе робота происходит постоянный обмен данными между датчиками и центральным процессором (ЦП). Алгоритмы и программное обеспечение создаются человеком.
Для физического контакта с объектами внешней среды используется манипулятор. Данный элемент не является обязательным. Как правило, манипулятор не является частью рамы/тела робота. Используется для решения конкретных задач в различных отраслях.
Ходовая часть робота также не является обязательной, и наличествует лишь у тех роботов, которым необходимо передвижение в пространстве. В качестве средств для перемещения чаще всего используются колеса.
Основные компоненты робототехники
Корпус большинства роботов состоит из отдельных подвижных и неподвижных частей. Вот основные из них:
Внутренний контроллер. Каждый робот оснащен контроллером — компьютерной операционной системой. Контроллер — это мозг любого робота. Он содержит всю необходимую информацию для выполнения задач и указаний.
Источник энергии. Роботам необходим источник энергии. Одни работают от батарей. Другие оснащены фотоэлементами, которые преобразуют солнечный свет в энергию. Механические роботы заводятся с помощью пружинного механизма.
Дистанционное управление. Роботы, которые работают на других планетах, такие как марсоход, оборудованы внутренними контроллерами, но ими также можно управлять с Земли.
Сенсоры света и звука. С их помощью робот может распознавать свет, исходящий от объектов, определять звуковые волны. Эта функция помогает либо обходить различные предметы, либо идти к ним навстречу. Также в корпус робота может быть встроено устройство распознавания голоса, с помощью которого человек отдает машине устные приказы.
Датчики давления. Некоторые роботы оборудованы датчиками давления, которые имитируют осязание. У этих сенсоров два назначения: они сообщают роботу о том, что он ударился о какой-нибудь предмет и должен сменить направление движения, а также позволяют правильно захватить и поднять объект.
Приводы — это «мышцы» роботов. В настоящее время самыми популярными двигателями в приводах являются электрические, но применяются и другие, использующие химические вещества или сжатый воздух. Перечислим все основные варианты приводов для робототехники:
Области применения робототехники
Применяются роботы самых различных сферах, но основными являются следующие:
В сфере промышленности роботы позволяют выполнять большой объем работ с высокой скоростью и точностью. Они позволяют решать такие задачи, с которыми невозможно справиться человеческими силами.
Очень многие места нашей планеты и за ее пределами не исследованы по той причине, что делать это человеку невозможно. Например, о том, что творится в океанных глубинах и в космосе мы знаем благодаря роботам-исследователям.
Рост инновационных технологий позволяет оптимистически смотреть в будущее. Робототехника стремительно развивается, открывая человечеству новые возможности.
Какие знания необходимы для создания робототехники?
Современная робототехника строится на знаниях из области программирования, механики, мехатроники, электротехники, электроники и автоматического управления.
Для освоения робототехники на базовом уровне достаточно школьных знаний по математике и физике. Без понимания физики движения и принципов работы механизмов и электродвигателей сложно собрать функционирующего робота.
Затем идут информатика и проектирование. Так как программирование необходимо в робототехнике не меньше математики, важно разбираться в компьютерных науках и информационных системах. Проектирование поможет создавать удобные продукты. Но знания из других инженерных дисциплин тоже будут полезны.
Основные направления в изучении робототехнике :
История развития робототехники за последние 100 лет
Краткая история становления и развития робототехники с указанием самых значимых событий и разработок:
Где можно получить образование по робототехнике?
GeekUniversity совместно с Mail.ru Group открыли первый в России факультет Искусственного интеллекта преподающий программирование для робототехники.
Для учебы достаточно школьных знаний. У вас будут все необходимые ресурсы и инструменты + целая программа по высшей математике. Не абстрактная, как в обычных вузах, а построенная на практике. Обучение познакомит вас с технологиями машинного обучения и нейронными сетями, научит решать настоящие бизнес-задачи.
После учебы вы сможете работать по специальностям:
Особенности обучения в GeekUniversity
Через полтора года практического обучения вы освоите современные технологии Data Science и приобретете компетенции, необходимые для работы в крупной IT-компании. Получите диплом о профессиональной переподготовке и сертификат.
Обучение проводится на основании государственной лицензии № 040485. По результатам успешного завершения обучения выдаем выпускникам диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат на портале GeekBrains и Mail.ru Group.
Проектно-ориентированное обучение
Обучение происходит на практике, программы разрабатываются совместно со специалистами из компаний-лидеров рынка. Вы решите четыре проектные задачи по работе с данными и примените полученные навыки на практике. Полтора года обучения в GeekUniversity = полтора года реального опыта работы с большими данными для вашего резюме.
Наставник
В течение всего обучения у вас будет личный помощник-куратор. С ним вы сможете быстро разобраться со всеми проблемами, на которые в ином случае ушли бы недели. Работа с наставником удваивает скорость и качество обучения.
Основательная математическая подготовка
Профессионализм в Data Science — это на 50% умение строить математические модели и еще на 50% — работать с данными. GeekUniversity прокачает ваши знания в матанализе, которые обязательно проверят на собеседовании в любой серьезной компании.
GeekUniversity дает полтора года опыта работы для вашего резюме
В результате для вас откроется в 5 раз больше вакансий:
Для тех у кого нет опыта в программировании, предлагается начать с подготовительных курсов. Они позволят получить базовые знания для комфортного обучения по основной программе.