Robotique - perspectives mondiales, entreprises et projets les plus prometteurs. Bases de la robotique. Connaissances et compétences

Les roboticiens représentent une combinaison d’opposés. En tant que spécialistes, ils maîtrisent les subtilités de leur spécialisation. En tant que généralistes, ils sont capables de couvrir l’ensemble du problème dans la mesure où leur vaste base de connaissances le permet. Nous présentons à votre attention matériel intéressant sur le thème des compétences et des capacités dont un vrai roboticien a besoin.

Et en plus du matériel lui-même, il y a aussi les commentaires de l'un de nos experts en robotique, le conservateur d'Ekaterinbourg, Oleg Evsegneev.

Les ingénieurs en robotique se répartissent généralement en deux catégories : les penseurs (théoriciens) et les acteurs (praticiens). Cela signifie que les roboticiens doivent être différents bonne combinaison deux styles de travail opposés. Les personnes « investigatrices » aiment généralement résoudre les problèmes en réfléchissant, en lisant et en étudiant. D’un autre côté, les praticiens aiment résoudre les problèmes uniquement en se salissant les mains, pour ainsi dire.

La robotique nécessite un équilibre délicat entre une exploration intense et la pause détendue du travail sur un problème réel. La liste présentée comprenait 25 compétences professionnelles, regroupées en 10 compétences essentielles pour les constructeurs de robots.

1. Pensée systémique

Un chef de projet a fait remarquer un jour que de nombreuses personnes impliquées dans la robotique finissent par devenir chefs de projet ou ingénieurs système. Cela est particulièrement logique puisque les robots sont des systèmes très complexes. Un spécialiste travaillant avec des robots doit être un bon mécanicien, ingénieur en électronique, électricien, programmeur et même avoir des connaissances en psychologie et en activité cognitive.

Un bon roboticien est capable de comprendre et de justifier théoriquement comment tous ces différents systèmes interagissent ensemble et harmonieusement. Si un ingénieur en mécanique peut raisonnablement dire : « ce n'est pas mon travail, nous avons besoin d'un programmeur ou d'un électricien », alors un roboticien doit bien connaître toutes ces disciplines.

En général, la pensée systémique est une compétence importante pour tous les ingénieurs. Notre monde est un système vaste et extrêmement complexe. Les compétences en ingénierie des systèmes aident à comprendre correctement ce qui est connecté et comment dans ce monde. Sachant cela, vous pouvez créer des systèmes de contrôle efficaces pour le monde réel.

2. L'état d'esprit du programmeur

La programmation est une compétence assez importante pour un roboticien. Peu importe que vous travailliez sur des systèmes de contrôle de bas niveau (en utilisant uniquement MATLAB pour concevoir des contrôleurs) ou que vous soyez un informaticien concevant des systèmes cognitifs de haut niveau. Les ingénieurs robotiques peuvent être impliqués dans la programmation à n’importe quel niveau d’abstraction. La principale différence entre la programmation régulière et la programmation robotique réside dans le fait que le roboticien interagit avec le matériel, l'électronique et le fouillis du monde réel.

Plus de 1 500 langages de programmation sont utilisés aujourd’hui. Bien que vous n’ayez évidemment pas besoin de tous les apprendre, un bon roboticien a l’état d’esprit d’un programmeur. Et ils se sentiront à l’aise pour apprendre une nouvelle langue, si cela s’avère soudainement nécessaire. Et ici, nous passons en douceur à la compétence suivante.

Commentaire d'Oleg Evsegneev : J'ajouterais que la création de robots modernes nécessite la connaissance de langages de bas, haut et même très haut niveau. Les microcontrôleurs doivent fonctionner très rapidement et efficacement. Pour y parvenir, vous devez vous plonger dans l'architecture de l'appareil informatique, connaître les fonctionnalités de travail avec la mémoire et les protocoles de bas niveau. Le cœur d'un robot peut être lourd système opérateur par exemple ROS. Ici, vous aurez peut-être déjà besoin d'une connaissance de la POO, de la capacité d'utiliser des packages sérieux de vision par ordinateur, de navigation et d'apprentissage automatique. Enfin, pour écrire une interface de robot sur le web et la connecter à Internet, il serait judicieux d'apprendre des langages de script, comme python.

3. Capacité d'auto-apprentissage

Il est impossible de tout savoir en robotique ; il y a toujours quelque chose d'inconnu qu'il faudra étudier lorsque le besoin s'en fera sentir lors de la mise en œuvre du prochain projet. Même après avoir obtenu un diplôme en robotique et travaillé comme étudiant diplômé pendant plusieurs années, nombreux sont ceux qui commencent tout juste à vraiment comprendre les bases de la robotique.

Le désir d’apprendre constamment quelque chose de nouveau est une capacité importante tout au long de votre carrière. Par conséquent, utiliser des méthodes d’apprentissage efficaces pour vous personnellement et avoir une bonne compréhension écrite vous aidera à acquérir rapidement et facilement de nouvelles connaissances lorsque le besoin s’en fera sentir.

Commentaire d'Oleg Evsegneev : Il s’agit d’une compétence clé dans toute entreprise créative. Vous pouvez l'utiliser pour acquérir d'autres compétences

4. Mathématiques

Il n’existe pas beaucoup de compétences fondamentales en robotique. Les mathématiques sont l’une de ces compétences fondamentales. Vous aurez probablement du mal à réussir en robotique sans une bonne connaissance au moins de l'algèbre, du calcul et de la géométrie. En effet, à son niveau le plus élémentaire, la robotique repose sur la capacité de comprendre et de manipuler des concepts abstraits, souvent représentés sous forme de fonctions ou d'équations. La géométrie est particulièrement importante pour comprendre des sujets tels que la cinématique et les dessins techniques (dont vous ferez probablement beaucoup au cours de votre carrière, y compris certains réalisés sur une serviette).

Commentaire d'Oleg Evsegneev : Le comportement d'un robot, sa réaction aux stimuli environnants, sa capacité à apprendre, tout cela relève des mathématiques. Un exemple simple. Les drones modernes volent bien grâce au filtre de Kalman, un puissant outil mathématique permettant d’affiner les données sur la position du robot dans l’espace. Le robot Asimo peut distinguer les objets grâce aux réseaux de neurones. Même un robot aspirateur utilise des mathématiques complexes pour se frayer un chemin dans une pièce.

5. Physique et mathématiques appliquées

Certaines personnes (les mathématiciens purs, par exemple) s'efforcent d'opérer avec des concepts mathématiques sans référence au monde réel. Les créateurs de robots ne sont pas ce genre de personnes. La connaissance de la physique et des mathématiques appliquées est importante en robotique car monde réel n’est jamais aussi précis que les mathématiques. Être capable de décider quand un calcul est suffisamment bon pour pouvoir être utilisé est une compétence clé pour un ingénieur en robotique. Ce qui nous amène sans problème au point suivant.

Commentaire d'Oleg Evsegneev : Il existe un bon exemple : les stations automatiques pour les vols vers d'autres planètes. La connaissance de la physique permet de calculer la trajectoire de leur vol avec une telle précision qu'après des années et des millions de kilomètres, l'appareil se retrouve dans la position précisément spécifiée.

6. Analyse et choix de solution

Être un bon roboticien signifie prendre constamment des décisions techniques. Que choisir pour la programmation - ROS ou un autre système ? Combien de doigts le robot conçu doit-il avoir ? Quels capteurs dois-je choisir d’utiliser ? La robotique utilise de nombreuses solutions et parmi elles, il n’y en a presque aucune qui soit correcte.

Grâce à la vaste base de connaissances utilisée en robotique, vous pourrez peut-être trouver de meilleures solutions à certains problèmes que les experts de disciplines plus spécialisées. L'analyse et la prise de décision sont nécessaires pour extraire avantage maximal de votre solution. Les capacités de pensée analytique vous permettront d'analyser un problème sous plusieurs angles, tandis que les capacités de pensée critique vous aideront à utiliser la logique et le raisonnement pour équilibrer les forces et les forces. côtés faibles chaque décision.

Roboticien(Tchèque. robot depuis robot- le travail forcé et Rob- esclave) - un spécialiste du développement de robots et de leur maintenance. Le métier convient à ceux qui s'intéressent à la physique, aux mathématiques, au dessin et à l'informatique (voir choisir un métier en fonction de l'intérêt pour les matières scolaires).

Caractéristiques du métier

Robotique(robotique) est une branche scientifique appliquée dédiée à la création de robots et d'automatisations. systèmes techniques. De tels systèmes sont également appelés systèmes robotiques (RTS). Un autre nom est la robotique. C'est le nom du processus de création de robots, par analogie avec l'ingénierie mécanique. Les robots sont particulièrement nécessaires là où il est trop difficile ou dangereux pour un humain de travailler, et où chaque action doit être exécutée avec une précision surhumaine. Par exemple, un robot peut prélever des échantillons de sol sur Mars, désamorcer un engin explosif ou réaliser un assemblage précis d’un engin.

Bien entendu, chaque type de travail nécessite un robot spécial. Il n’existe pas encore de robots universels. Toute robotique peut être divisée en robotique industrielle, de construction, aéronautique, spatiale, sous-marine et militaire. De plus, il existe des robots assistants, des robots pour les jeux, etc.

Le robot peut travailler selon un programme pré-développé ou sous le contrôle d'un opérateur. Il n’existe pas de robots dotés d’une pensée et d’une motivation indépendantes, avec leur propre monde émotionnel et leur propre vision du monde. C'est pour le mieux.

La robotique est liée à la mécatronique.

Mécatronique est une discipline dédiée à la création et à l'exploitation de machines et de systèmes contrôlés par ordinateur. La mécatronique est souvent appelée électromécanique et vice versa.

La mécatronique comprend les machines d'usine avec contrôle par programme, sans pilote Véhicules, équipements de bureau modernes, etc. En d’autres termes, des appareils et des systèmes conçus pour effectuer une tâche spécifique. Par exemple, la tâche d’une imprimante de bureau est d’imprimer des documents.

Qu’est-ce qu’un robot au fond ?

Comme son nom l’indique, le robot a été initialement imaginé comme une ressemblance humaine. Mais le pragmatisme prend le dessus. Et le plus souvent, le robot se voit attribuer le rôle d'un dispositif technique dont l'apparence n'a pas d'importance. d'une grande importance. À tout le moins, les robots industriels ne ressemblent pas du tout aux humains.

Cependant, les robots ont une caractéristique qui les unit à tous les êtres vivants : le mouvement. Et la méthode de déplacement copie parfois assez clairement ce que l'on trouve dans la nature. Par exemple, un robot peut voler comme une libellule, courir le long d’un mur comme un lézard, marcher sur le sol comme un humain, etc.

(Voir vidéo en bas de page.)

D’un autre côté, certains robots sont spécialement conçus pour répondre émotionnellement aux personnes. Par exemple, les chiens robots égayent la vie des personnes qui n’ont pas de temps pour un vrai chien. Et les « bébés » en peluche soulagent la dépression.

Le temps n’est pas loin où, entre autres appareils électroménagers, nous aurons des robots qui aideront aux tâches ménagères. Personnellement, je préférerais un serviteur en forme de cocon souriant en plastique sur roulettes. Mais quelqu’un voudra probablement que ses robots majordomes ressemblent à de vraies personnes. Des progrès étonnants ont déjà été réalisés dans cette direction.

Construire un robot, c'est ce qu'il fait roboticien. Plus précisément, ingénieur en robotique. Il part des tâches que le robot va résoudre, réfléchit à la mécanique et aux pièces électroniques et programme ses actions. Ce type de travail n’est pas réservé à un inventeur solitaire ; les ingénieurs en robotique travaillent en équipe.

Mais un robot ne doit pas seulement être inventé et développé. Il a besoin d'être entretenu : gérer l'ouvrage, surveiller son « bien-être » et le réparer. C’est aussi ce que fait un roboticien, mais spécialisé dans la maintenance.

Au coeur robotique moderne sont la mécanique, l'électronique et la programmation. Mais comme le suggèrent les auteurs de science-fiction, avec le temps, les biotechnologies et les nanotechnologies seront largement utilisées pour fabriquer des robots. Le résultat sera un cyborg, c'est-à-dire un organisme cybernétique se situe entre une personne vivante et un robot. Pour ne pas être trop content de cela, vous pouvez regarder le film "Terminator", n'importe quelle partie de celui-ci.

Le début de l'histoire des robots

Le mot « robot » a été inventé par Karel Capek en 1920 et l'a utilisé dans sa pièce « R.U.R. » ("Les robots universels de Rossum"). Plus tard, en 1941, Isaac Asimov a utilisé le mot « robotique » dans l’histoire de science-fiction « Menteur ».

Mais apparemment, l'inventeur arabe Al-Jazari, qui a vécu au XIIe siècle, peut être considéré comme l'un des premiers roboticiens de l'histoire de l'humanité. Il reste des preuves qu'il a créé des musiciens mécaniques qui divertissaient le public en jouant de la harpe, de la flûte et des tambourins. Léonard de Vinci, qui vécut XVe-XVIe siècles, a laissé derrière lui des dessins d'un chevalier mécanique capable de bouger ses bras et ses jambes et d'ouvrir la visière de son casque. Mais ces inventeurs exceptionnels pouvaient difficilement imaginer quels sommets la technologie atteindrait dans quelques siècles.

Formation en robotique

Pour devenir roboticien, il faut obtenir une formation supérieure en mécatronique et robotique. Ce domaine comprend notamment la spécialité « robots et systèmes robotiques ». L'enseignement supérieur est qualifié d'ingénieur.

Dans ce cours, vous pouvez accéder au métier de spécialiste en mécatronique et robotique en 3 mois et 10 000 roubles.
— L'un des prix les plus abordables de Russie ;
— Diplôme de reconversion professionnelle de la forme établie ;
— Formation entièrement à distance ;
— Certificat de conformité aux normes professionnelles d'une valeur de 10 000 roubles. Pour un cadeau !;
— Le plus grand établissement d'enseignement de formation professionnelle complémentaire. l'éducation en Russie.

Lieu de travail

Les roboticiens travaillent dans des bureaux de conception aéronautique et astronautique. Par exemple, à l'OBNL qui porte son nom. S.A. Lavochkina. Dans des centres de recherche de divers domaines (espace, médecine, production pétrolière, etc.). Dans des entreprises spécialisées en robotique.

Salaire

Qualités importantes

Le métier de roboticien requiert un intérêt pour les sciences exactes et l’ingénierie, un esprit analytique, une pensée bien structurée alliée à une imagination riche.

Connaissances et compétences

Essentiellement, un roboticien est un spécialiste universel : un ingénieur, un programmeur, un cybernéticien à la fois. Il a besoin de connaissances en mécanique, programmation, théorie du contrôle automatique, théorie de la conception. systèmes automatiques. Les compétences en conception et la capacité de travailler de vos mains, par exemple d'utiliser un fer à souder, sont très importantes.

Aujourd’hui, les cours de robotique deviennent très populaires. De telles leçons aident les écoliers à former et à développer une pensée critique, à apprendre à aborder de manière créative le processus de résolution de problèmes de différents niveaux de complexité et également à acquérir des compétences de travail en équipe.

Nouvelle génération

L'éducation moderne évolue vers nouveau tour de son développement. De nombreux enseignants et parents recherchent une opportunité d'intéresser les enfants à la science, de leur inculquer le goût d'apprendre et de leur donner le désir de créer et de sortir des sentiers battus. Les formes traditionnelles de présentation du matériel ont depuis longtemps perdu de leur pertinence. La nouvelle génération n’est pas comme ses ancêtres. Ils veulent apprendre d’une manière vivante, intéressante et interactive. Cette génération navigue facilement technologies modernes. Les enfants veulent se développer de manière à non seulement suivre le rythme des technologies en évolution rapide, mais aussi à participer directement à ce processus.

Beaucoup d’entre eux s’intéressent à : « Qu’est-ce que la robotique ? Où pouvez-vous apprendre cela ?

Éducation et robots

Ce discipline académique comprend des matières telles que la conception, la programmation, les algorithmes, les mathématiques, la physique et d'autres disciplines liées à l'ingénierie. L'Olympiade mondiale de robotique (World Robotics Olympiad - WRO) a lieu chaque année. Dans le domaine éducatif, il s'agit d'un concours massif qui permet à ceux qui rencontrent pour la première fois un sujet similaire de mieux apprendre ce qu'est la robotique. Il donne à des participants de plus de 50 pays l’opportunité de s’y essayer. Environ 20 000 équipes, composées d'enfants de 7 à 18 ans, participent à la compétition.

L'objectif principal du WRO : le développement et la vulgarisation de la STT (créativité scientifique et technique) et de la robotique auprès des jeunes et des enfants. Ces Olympiades constituent un outil pédagogique moderne du 21e siècle.

Nouvelles opportunités

Afin que les enfants comprennent mieux ce qu'est la robotique, les concours utilisent les compétences théoriques et pratiques acquises en classe dans le cadre du travail du club et du programme scolaire pour l'étude des sciences naturelles et sciences exactes. La passion pour la discipline robotique se transforme progressivement en un désir d'approfondir ses connaissances dans des sciences telles que les mathématiques, la physique, l'informatique et la technologie.

WRO est une opportunité unique pour ses participants et observateurs non seulement d'en apprendre davantage sur la robotique, mais également de développer la créativité et la pensée critique qui sont si nécessaires au 21e siècle.

Éducation

L'intérêt pour la discipline éducative de la robotique augmente chaque jour. La base matérielle s'améliore et se développe constamment, de nombreuses idées qui restaient jusqu'à récemment un rêve sont désormais une réalité. Étudier le sujet « Fondamentaux de la robotique » est devenu possible pour grand nombre enfants. Dans les cours, les enfants apprennent à résoudre des problèmes avec des ressources limitées, à traiter et à assimiler les informations et à les utiliser de la bonne manière.

Les enfants apprennent facilement. En règle générale, la jeune génération moderne, élevée avec divers gadgets, n'a aucune difficulté à maîtriser la discipline « Fondamentaux de la robotique », à condition qu'elle ait le désir et la soif de nouvelles connaissances.

Il est nécessaire que même les adultes soient plus difficiles à recycler qu'à instruire les esprits purs mais assoiffés des enfants. Une tendance positive est l’énorme attention portée à la vulgarisation de la robotique dans environnement des jeunes par les agences gouvernementales russes. Et cela est compréhensible, puisque la tâche de modernisation et d’attraction de jeunes spécialistes est une question de compétitivité de l’État sur la scène internationale.

Importance du sujet

Aujourd'hui question d'actualité Le ministère de l'Éducation mérite d'être présenté robotique éducative dans l'éventail des disciplines scolaires. Il est considéré comme un domaine de développement important. Dans les cours de technologie, les enfants devraient acquérir une compréhension de sphère moderne développement de la technologie et du design, qui leur donnent la possibilité de s’inventer et de se construire. Il n’est pas nécessaire que tous les étudiants deviennent ingénieurs, mais tout le monde devrait en avoir la possibilité.

De manière générale, les cours de robotique sont extrêmement intéressants pour les enfants. Il est important que tout le monde comprenne, tant les enseignants que les parents. De tels cours offrent l’occasion de voir d’autres disciplines sous un jour différent et de comprendre le sens de leur étude. Mais c'est le sens, la compréhension de pourquoi cela est nécessaire, qui fait bouger l'esprit des gars. Son absence annule tous les efforts des enseignants et des parents.

Un facteur important est que l'apprentissage de la robotique n'est pas un processus stressant et absorbe complètement les enfants. Il ne s’agit pas seulement du développement de la personnalité de l’étudiant, mais aussi de l’occasion de s’éloigner de la rue, de l’environnement défavorable, du passe-temps oisif et des conséquences qui en découlent.

Origine

Le nom de robotique lui-même vient de la robotique anglaise correspondante. Il s'agit d'une science appliquée qui traite du développement de systèmes techniques automatisés. En production, c’est l’un des principaux fondements techniques de l’intensification.

Toutes les lois de la robotique, comme la science elle-même, sont étroitement liées à l'électronique, à la mécanique, à la télémécanique, à la mécanotronique, à l'informatique, à l'ingénierie radio et à l'ingénierie électrique. La robotique elle-même est divisée en industries, construction, médecine, espace, militaire, sous-marine, aéronautique et domestique.

Le concept de « robotique » a été utilisé pour la première fois dans ses histoires par un écrivain de science-fiction. C'était en 1941 (l'histoire « Menteur »).

Le mot « robot » lui-même a été inventé en 1920 par des écrivains tchèques et son frère Josef. Il a été inclus dans la pièce de science-fiction "Rossum's Universal Robots", mise en scène en 1921 et qui a connu un grand succès auprès du public. Aujourd’hui, on peut observer comment la ligne tracée dans la pièce a été largement développée à la lumière du cinéma de science-fiction. L'essence de l'intrigue : le propriétaire de l'usine développe et met en place la production d'un grand nombre d'androïdes capables de travailler sans repos. Mais ces robots finissent par se rebeller contre leurs créateurs.

Exemples historiques

Il est intéressant de noter que les débuts de la robotique sont apparus dans l’Antiquité. En témoignent les restes de statues mobiles réalisées au 1er siècle avant JC. Homère a écrit dans l'Iliade à propos de servantes créées à partir d'or, capables de parler et de penser. Aujourd'hui, l'intelligence dont sont dotés les robots s'appelle - intelligence artificielle. De plus, l’ancien ingénieur mécanicien grec Archytas de Tarente est crédité de la conception et de la création du pigeon volant mécanique. Cet événement remonte à environ 400 avant JC.

Il existe de nombreux exemples. Ils sont bien traités dans le livre de I.M. Makarov. et Topcheeva Yu.I. "Robotique : histoire et perspectives." Il raconte de manière populaire les origines des robots modernes, et décrit également la robotique du futur et le développement correspondant de la civilisation humaine.

Types de robots

Sur scène moderne Les classes les plus importantes de robots polyvalents sont mobiles et manipulateurs.

Mobile est une machine automatique avec un châssis mobile et des entraînements contrôlés. Ces robots peuvent marcher, rouler, être suivis, ramper, nager ou voler.

Un manipulateur est une machine automatique stationnaire ou mobile, composée d'un manipulateur avec plusieurs degrés de mobilité et de contrôle par programme qui exécute des fonctions de moteur et de contrôle en production. Ces robots se présentent sous forme de sol, de portail ou suspendus. Ils sont plus répandus dans les industries de fabrication d’instruments et de machines.

Façons de bouger

Les robots à roues et à chenilles se sont généralisés. Déplacer un robot qui marche est un problème dynamique complexe. De tels robots ne peuvent pas encore avoir le mouvement stable inhérent aux humains.

Concernant les robots volants, on peut dire que la plupart des avions modernes ne sont que cela, mais ils sont contrôlés par des pilotes. Dans le même temps, le pilote automatique peut contrôler le vol à toutes les étapes. Les robots volants incluent également leur sous-classe - missiles de croisière. De tels appareils sont légers et effectuent des missions dangereuses, notamment le tir sur ordre de l’opérateur. De plus, il existe des dispositifs de conception capables de tirer indépendamment.

Il existe des robots volants qui utilisent les techniques de propulsion utilisées par les manchots, les méduses et les raies pastenagues. Cette méthode de mouvement peut être observée dans les robots Air Penguin, Air Ray et Air Jelly. Ils sont fabriqués par Festo. Mais les robots RoboBee utilisent des méthodes de vol d'insectes.

Parmi les robots rampants, il existe un certain nombre de développements dont les mouvements sont similaires à ceux des vers, des serpents et des limaces. Dans ce cas, le robot utilise les forces de frottement sur une surface rugueuse ou la courbure de la surface. Ce type de mouvement est utile pour les espaces étroits. De tels robots sont nécessaires pour rechercher des personnes sous les décombres des bâtiments détruits. Les robots ressemblant à des serpents sont capables de se déplacer dans l'eau (comme l'ACM-R5 fabriqué au Japon).

Les robots se déplaçant le long d’une surface verticale utilisent les approches suivantes :

• semblable à une personne qui escalade un mur avec des rebords (robot Stanford Capucin);
• semblable aux geckos équipés de ventouses sous vide (Wallbot et Stickybot).

Parmi les robots nageurs, il existe de nombreux développements qui se déplacent selon le principe de l'imitation du poisson. L'efficacité d'un tel mouvement est 80 % supérieure à l'efficacité d'un mouvement avec une hélice. De telles conceptions ont de faibles niveaux de bruit et une grande maniabilité. C’est pourquoi ils présentent un grand intérêt pour les chercheurs sous-marins. Ces robots incluent des modèles de l'Université d'Essex - Robotic Fish and Tuna, développés par le Field Robotics Institute. Ils sont calqués sur le mouvement caractéristique du thon. Parmi les robots qui imitent le mouvement d'une raie pastenague, on connaît le développement de la société Festo : Aqua Ray. Et le robot qui bouge comme une méduse est Aqua Jelly du même développeur.

Travail en club

La plupart des clubs de robotique s'adressent aux débutants et lycée. Mais aussi des enfants âge préscolaire ne sont pas privés d'attention. Le rôle principal Le développement de la créativité joue ici un rôle. Les enfants d'âge préscolaire doivent apprendre à penser librement et à traduire leurs idées en créativité. C'est pourquoi les cours de robotique dans les clubs pour enfants de moins de 6 ans s'adressent aux utilisation active cubes et jeux de construction simples.

Le programme scolaire devient certainement plus compliqué. Il vous donne l'occasion de vous familiariser avec différentes classes de robots, de vous essayer à la pratique et d'approfondir la science. De nouvelles disciplines révèlent le potentiel de l’enfant à acquérir des compétences et des connaissances professionnelles dans le domaine d’ingénierie choisi.

Complexes robotiques

Le développement moderne de la robotique en est à un tel stade qu’il semble qu’une avancée majeure dans la technologie robotique soit sur le point de se produire. C'est la même chose qu'avec les appels vidéo et les gadgets mobiles. Jusqu’à récemment, tout cela semblait inaccessible à la consommation de masse. Mais aujourd’hui, c’est monnaie courante et n’étonne plus. Mais chaque exposition de robotique nous montre des projets fantastiques qui captivent l’esprit d’une personne à la simple pensée de leur mise en œuvre dans la vie de la société.

Dans le système éducatif, ils permettent la mise en œuvre d'un programme utilisant les activités du projetà savoir des installations complexes de robots, parmi lesquelles les suivantes sont populaires :

Contrôle

Par type de systèmes de contrôle, il existe :

• biotechnique (commande, copie, semi-automatique) ;
• automatique (logiciel, adaptatif, intelligent);
• interactif (automatisé, supervisé, interactif).

Les principales tâches du contrôle du robot comprennent :

• planifier les mouvements et les positions ;
• planification des forces et des moments ;
• identification de données dynamiques et cinématiques ;
• analyse de précision dynamique.

Le développement de méthodes de contrôle revêt une grande importance dans le domaine de la robotique. Ceci est important pour la cybernétique technique et la théorie du contrôle automatique.

La robotique conquiert aujourd’hui de plus en plus d’industries et s’introduit de plus en plus dans divers domaines vie humaine. Et si auparavant les robots pouvaient jouer le rôle d'une personne, la remplaçant dans les usines, où des actions monotones sont souvent nécessaires lors de la production à la chaîne de montage, par exemple dans la production de voitures, le moment est maintenant venu où les robots peuvent être trouvés dans chaque maison. pour aider une personne à résoudre des problèmes urgents et nous aider à économiser notre temps et nos efforts.

Les robots domestiques, conçus pour aider les gens dans leur vie quotidienne, gagnent en popularité, ce qui n'est pas du tout surprenant, car la variété des robots augmente chaque année. Aujourd’hui, il s’agit notamment d’aspirateurs, de tondeuses à gazon, de nettoyeurs de vitres, de nettoyeurs de piscine et même de robots de déneigement.

D'ailleurs, en 2007, Bill Gates a attiré l'attention sur le potentiel important de ce domaine technologique en publiant l'article « Un robot dans chaque maison », dans lequel il reflétait les perspectives qui s'ouvriraient à la société grâce à l'introduction robots ménagers.

Le sujet de cet article sera brève revue types de robots ménagers qui gagnent en popularité. Nous examinerons plusieurs robots conçus pour différentes applications domestiques, verrons comment ils fonctionnent, ce qu'ils peuvent faire, comment ils doivent être utilisés et à quel point ils sont faciles à manipuler.

Le robot aspirateur étant un appareil autonome, il est forcément équipé non seulement d’une batterie, mais aussi d’une caméra qui l’aide à se déplacer dans la pièce pour ne pas nettoyer deux fois le même endroit.

Le robot pré-construit simplement une carte de nettoyage optimale, basée sur les données de la caméra, puis procède directement au nettoyage, après quoi il revient au point de départ associé au chargeur.

À bord de l'aspirateur se trouvent tous les capteurs nécessaires (y compris un gyroscope), permettant à l'appareil de mesurer la distance jusqu'à un obstacle, d'estimer la hauteur de la base du meuble au-dessus du sol (s'il peut bouger en dessous), de détecter un collision, déterminer la présence d'un dépoussiéreur en place, etc. L'électronique intelligente permet au robot de naviguer normalement entre les meubles et les murs tout en travaillant.

Le dépoussiéreur est compact et situé à proximité des brosses. Pour se déplacer, le robot utilise deux roues avec lesquelles il peut tourner. Deux brosses de guidage balaient les débris vers la brosse turbo, qui à son tour dirige les débris vers le bac à poussière, où le dispositif d'aspiration les capture finalement. Tous ces équipements sont alimentés par une capacité de plusieurs ampères-heures.

Grâce à la présence d'un gyroscope, le robot aspirateur « connaît » toujours son angle d'inclinaison, et il n'y a donc aucune chance qu'il se coince. Le seul inconvénient de ces robots aspirateurs est leur faible puissance d’aspiration. Ils conviennent au nettoyage de revêtements de sol lisses tels que le linoléum ou le stratifié, mais il est peu probable qu'ils soient capables de nettoyer des tapis très sales.

Dans tous les cas, un robot aspirateur peut nous rendre la vie bien plus facile. Chaque fois qu’une personne voit de la poussière sur le sol, elle n’a plus besoin de courir chercher un balai pour la balayer. Il suffit de programmer le robot pour un nettoyage régulier et il effectuera indépendamment une maintenance préventive dans tout l'appartement, la maison ou même le bureau.

Il existe deux types de robots lave vitres. Le premier type est un robot composé de deux parties, l’une contenant l’électronique de commande et l’autre le mécanisme de nettoyage. Les deux parties sont fixées sur la vitre de différents côtés et y sont maintenues par des aimants permanents.

Tout d'abord, le robot se définit une carte avec laquelle travailler, atteignant d'abord chaque bord du verre, mesurant ainsi la taille de la surface à laver, puis il commence à la laver en se déplaçant en zigzag.

Quatre tampons en microfibre servent d'outils de nettoyage et le mouvement est obtenu grâce à l'interaction des aimants permanents et du module de commande.

Au centre entre les tampons se trouve un trou par lequel le détergent est fourni. L'appareil est alimenté par une batterie au lithium intégrée. Il suffit à une personne de démarrer la machine et elle fera tout elle-même, en utilisant un détergent pré-rempli dans un réservoir spécial.

Le deuxième type de robot lave vitres est un robot doté de ventouses sous vide. Un tel robot ne dispose que d'un seul et unique module fonctionnel pour un côté de la fenêtre.

Le robot essuie essentiellement le verre en se déplaçant de gauche à droite sur sa surface, sans utiliser de patins rotatifs. Il utilise une serviette remplaçable, qui doit d'abord être humidifiée à la main avec un détergent.

Le robot est alimenté sur secteur, bien qu'il effectue son travail de manière autonome une fois que vous l'allumez et l'installez sur la vitre. Il y a une batterie de secours en cas de panne de courant dans la maison. L'utilisateur n'a plus qu'à installer le robot sur la vitre et à l'allumer.

Le principe de fonctionnement de ces robots est le suivant. La première étape consiste à poser un câble limiteur à travers lequel circule le courant continu et qui définit la limite de la zone de travail du robot tondeuse. Cette tondeuse à gazon autonome est équipée de tous les capteurs nécessaires, notamment des capteurs d'obstacles, comme les robots aspirateurs, pour que la tondeuse à gazon puisse éviter un arbre, une bordure ou un parterre de fleurs.

Le câble limiteur est nécessaire pour garantir que la tondeuse à gazon ne tombe pas dans un étang ou n'essaye pas de tondre les pierres de l'allée du jardin, se blessant ainsi. Des câbles clôturent le périmètre, les parterres de fleurs, les allées en pierre et les étangs.

Pendant le fonctionnement, la tondeuse à gazon se déplace de manière chaotique sur la zone située à l'intérieur du périmètre, coupant l'herbe avec des couteaux. Certains modèles ne bougent pas de manière chaotique, mais en spirale ou en zigzag, cela dépend du fabricant.

Les paramètres des robots tondeuses à gazon diffèrent. Tout d’abord, la largeur de travail. D'accord, avec une largeur de travail de 56 cm, contre 24 cm, le travail ira et sera terminé plus rapidement. Le pouvoir compte aussi.

Une tondeuse à gazon d'une puissance de 500 watts et d'une largeur de travail de 56 cm couvrira la même surface beaucoup plus rapidement qu'un modèle de 100 watts. La batterie ici détermine certainement la zone que le robot peut desservir avec une seule charge. Il existe des robots tondeuses conçus pour 4 hectares, et il y en a pour les 30 hectares.

Le kit est-il livré avec une base de chargement pour que la tondeuse à gazon puisse se relever, se recharger et continuer à travailler ? Le consommateur doit y prêter attention lors du choix d'un modèle, sinon il devra transporter lui-même le robot pour le recharger, ce qui n'est pas toujours pratique.

S'il existe une borne de recharge, une personne pourra alors programmer la tondeuse à gazon pour toute la saison et ne pas se soucier du calendrier de tonte de la pelouse.

Le robot dispose d'un cordon d'alimentation et d'une paire de roues pour se déplacer le long du fond et des parois de la piscine. En fonction de la longueur du fil, la taille de la piscine que le robot peut gérer est normalisée. Les brosses du robot tournent indépendamment des roues et éliminent facilement le mucus et la saleté en les dirigeant à travers le filtre.

L'eau et la saleté sont aspirées dans le compartiment filtrant du robot, puis l'eau est rejetée dans la piscine et la saleté se dépose sur le filtre. Il vous suffit ensuite de retirer le filtre et de le rincer sous l'eau.

Le robot nettoyeur de piscine nettoie d’abord le fond, puis se déplace le long des parois en s’y collant. Ainsi, 70 % du temps est consacré au nettoyage du fond, et 30 % au nettoyage des parois de la piscine. Une piscine typique a une surface inférieure de 28 m². un robot moyen nettoiera en 2-3 heures.

Malgré le fait que l'eau passe à travers le filtre du robot et est aspirée par sa pompe, le propriétaire de la piscine devra comme toujours utiliser le système de purification de l'eau de la piscine ; le robot ne le remplacera pas, il nettoiera uniquement les surfaces, mais pas ; l'eau elle-même. Cependant, le robot soulagera son propriétaire non seulement de la nécessité de nettoyer la piscine manuellement, mais également de la nécessité d'observer le processus de nettoyage.

Enfin, une souffleuse à neige robotisée est la solution la plus pertinente sous nos latitudes. Au lieu d’agiter une pelle là où les gros équipements de déneigement ne peuvent pas passer, un robot de déneigement vous aidera. Le robot est contrôlé depuis un smartphone via Wi-Fi et ressemble à un jeu interactif.

Monter et abaisser le godet, se déplacer d'avant en arrière sur les chenilles, se retourner - tout cela peut être fait par le robot, que l'opérateur contrôle à distance, même assis au chaud chez lui devant l'ordinateur.

Les yeux du robot sont une caméra vidéo, grâce à laquelle l'utilisateur peut évaluer la situation afin de guider ensuite le robot pour effectuer des travaux de déneigement.

Une batterie de grande capacité chargée depuis une prise vous permettra de déneiger pendant plusieurs heures sans avoir à transporter la neige manuellement, surtout si nous parlons de sur le nettoyage de grandes surfaces, à proximité des bâtiments, là où les équipements de déneigement ne peuvent tout simplement pas atteindre.

Comme vous pouvez le constater, la gamme de robots ménagers est aujourd'hui assez large, et chacun trouvera certainement parmi ceux disponibles sur le marché aujourd'hui exactement ce qui lui facilitera la vie. Certaines personnes ont besoin de nettoyer régulièrement leur piscine de jardin en été, tandis que d'autres en ont assez de déneiger en hiver.

Quiconque a des animaux à la maison pensera à acheter un robot aspirateur, dont certains s'entendent bien avec les animaux. Si vous vivez dans une zone où l'air est très pollué et où les vitres deviennent souvent poussiéreuses, le robot vous aidera à laver les vitres. Que dire d'un robot tondeuse, qui permettra à son propriétaire de faire autre chose en plus questions importantes ou détendez-vous simplement pendant que le robot s'occupe de la pelouse.

Andreï Povny

Robotique - science appliquée qui traite du développement de systèmes techniques automatisés.

Le mot « robotique » (dans sa version anglaise « robotique ») a été utilisé pour la première fois sous forme imprimée par Isaac Asimov dans l'histoire de science-fiction « Menteur », publiée en 1941.

Robot (robot tchèque, de robota — travail forcé ou rob — esclave) — un appareil automatique créé sur le principe d'un organisme vivant.

Agir selon un programme préétabli et recevoir des informations sur monde extérieurà partir de capteurs (analogues des organes sensoriels des organismes vivants), le robot effectue de manière indépendante la production et d'autres opérations habituellement effectuées par des humains (ou des animaux). Dans ce cas, le robot peut à la fois communiquer avec l'opérateur (recevoir des commandes de sa part) et agir de manière autonome.

« Les robots modernes, créés sur la base des dernières avancées scientifiques et technologiques, sont utilisés dans toutes les sphères de l'activité humaine. Les gens ont reçu un assistant fidèle, capable non seulement d'accomplir un travail mettant leur vie en danger, mais aussi de libérer l'humanité des opérations de routine monotones. I.M. Makarov, Yu. Topcheev. « Robotique : histoire et perspectives »

L'apparence et la conception des robots modernes peuvent être très diverses. Actuellement, divers robots sont largement utilisés dans la production industrielle, apparence qui (pour des raisons techniques et économiques) sont loin d’être « humains ».

Histoire

Informations sur le premier application pratique Les prototypes de robots modernes — personnes mécaniques contrôlées automatiquement — remontent à l’époque hellénistique.

Puis, au phare construit sur l'île de Pharos, quatre figures féminines. Pendant la journée, ils brillaient sous les rayons du soleil et la nuit, ils étaient brillamment éclairés, de sorte qu'ils étaient toujours clairement visibles de loin. Ces statues, se tournant à certains intervalles, chassaient les bouteilles ; la nuit, ils faisaient retentir des sons de trompette, avertissant les marins de la proximité du rivage.

Les prototypes de robots étaient également des figures mécaniques créées par le scientifique et inventeur arabe Al-Jazari (1136-1206). Ainsi, il a créé un bateau avec quatre musiciens mécaniques qui jouaient des tambourins, d'une harpe et d'une flûte.

Dessins de Léonard de Vinci

Un dessin d'un robot humanoïde a été réalisé par Léonard de Vinci vers 1495. Les notes de Léonard, trouvées dans les années 1950, contenaient des dessins détaillés d'un chevalier mécanique capable de s'asseoir, d'étendre les bras, de bouger la tête et d'ouvrir sa visière. La conception était très probablement basée sur des études anatomiques enregistrées chez l'Homme de Vitruve. On ne sait pas si Léonard a essayé de construire un robot.

Dès le début du XVIIIe siècle, des informations ont commencé à paraître dans la presse sur des machines présentant des « signes d'intelligence », mais dans la plupart des cas, il s'est avéré qu'il s'agissait d'une fraude. Des personnes vivantes ou des animaux dressés étaient cachés à l’intérieur des mécanismes.

Le mécanicien et inventeur français Jacques de Vaucanson a créé le premier appareil humanoïde (androïde) fonctionnel en 1738 qui jouait de la flûte. Il fabriquait également des canards mécaniques qui seraient capables de picorer la nourriture et de « déféquer ».

Types de robots

Robots industriels
L'avènement des machines-outils à commande numérique a conduit à la création de manipulateurs programmables pour diverses opérations de chargement et de déchargement des machines.

Apparition dans les années 70. les systèmes de contrôle par microprocesseur et le remplacement des dispositifs de contrôle spécialisés par des automates programmables ont permis de réduire de trois fois le coût des robots, rendant ainsi rentable leur mise en œuvre massive dans l'industrie. Cela a été facilité par les conditions objectives du développement de la production industrielle.

Malgré leur coût élevé, le nombre de robots industriels dans les pays où l'industrie manufacturière est développée augmente rapidement. La principale raison de la robotisation de masse est :

« Les robots effectuent des opérations de production complexes 24 heures sur 24. Les produits fabriqués sont de haute qualité. Ils... ne tombent pas malades, n'ont pas besoin heure du déjeuner et reposez-vous, ne faites pas grève, n'exigez pas de promotion salaires et les retraites. Les robots ne sont pas affectés par la température environnement ou exposition à des gaz ou à des émissions de substances agressives dangereuses pour la vie humaine.

Robots médicaux
DANS dernières années les robots sont de plus en plus utilisés en médecine ; différents modèles de robots chirurgicaux sont notamment en cours de développement.

Dès 1985, le robot Unimation Puma 200 était utilisé pour positionner une aiguille chirurgicale lors de biopsies cérébrales contrôlées par ordinateur.

En 1992, le robot ProBot développé à l’Imperial College de Londres a réalisé la première opération chirurgicale de la prostate, marquant ainsi le début de la chirurgie robotique pratique.

Le robot Da Vinci

Depuis 2000, Intuitive Surgical produit commercialement le robot Da Vinci, conçu pour les chirurgies laparoscopiques et installé dans plusieurs centaines de cliniques à travers le monde.

Robots domestiques

L'un des premiers exemples réussis de mise en œuvre industrielle de masse de robots domestiques a été le chien mécanique AIBO de Sony Corporation.

Aspirateur robot iRobot

En septembre 2005, le premier robots humanoïdes"Wakamaru" fabriqué par Mitsubishi. Le robot, d'une valeur de 15 000 dollars, est capable de reconnaître des visages, de comprendre certaines phrases, de donner des informations, d'effectuer certaines fonctions de secrétariat et de surveiller les locaux.

Les robots nettoyeurs (essentiellement des aspirateurs automatiques) sont de plus en plus populaires, capables de nettoyer un appartement de manière autonome et de retourner à leur place pour se recharger sans intervention humaine.

Robots de combat

Un robot de combat est un appareil automatique qui remplace une personne dans des situations de combat ou lorsqu'elle travaille dans des conditions incompatibles avec les capacités humaines, à des fins militaires : reconnaissance, opérations de combat, déminage, etc.

Drone

Les robots de combat ne sont pas seulement des dispositifs automatiques à action anthropomorphique qui remplacent partiellement ou totalement une personne, mais fonctionnent également dans un environnement aérien et aquatique qui n'est pas un habitat humain (avions sans pilote télécommandés, véhicules sous-marins et navires de surface).

Actuellement, la plupart des robots de combat sont des appareils de téléprésence, et seuls très peu de modèles ont la capacité d'effectuer certaines tâches de manière autonome, sans intervention de l'opérateur.

Au Georgia Institute of Technology, sous la direction du professeur Henrik Christensen, des robots insectomorphes ressemblant à des fourmis ont été développés, capables d'inspecter un bâtiment pour détecter la présence d'ennemis et de pièges (livrés au bâtiment par un « robot principal » - un robot mobile sur chenille).

Les robots volants se sont également répandus parmi les troupes. Début 2012, environ 10 000 robots terrestres et 5 000 robots volants étaient utilisés par l'armée dans le monde ; 45 pays dans le monde développaient ou achetaient des robots militaires.

Scientifiques robotiques

Les premiers robots scientifiques Adam et Eve ont été créés dans le cadre du projet Robot Scientist de l'Université d'Aberystwyth et en 2009, l'un d'eux a fait la première découverte scientifique.

Les robots utilisés pour étudier les gaines de ventilation peuvent certainement être classés comme robots scientifiques. Grande Pyramide Chéops. Avec leur aide, les soi-disant «Portes Gantenbrink», etc. "Niches Chéops". Les recherches se poursuivent.

Système de voyage

Pour se déplacer dans des zones ouvertes, un dispositif de propulsion à roues ou à chenilles est le plus souvent utilisé (Warrior et PackBot en sont des exemples).

Les systèmes de marche sont moins fréquemment utilisés (BigDog et Asimo sont des exemples de tels robots).

Robots BigDog

Pour les surfaces inégales, des structures hybrides sont créées qui combinent un déplacement sur roues ou sur chenilles avec une cinématique complexe de mouvement des roues. Cette conception a été utilisée dans le rover lunaire.

À l'intérieur, dans les installations industrielles, les robots se déplacent le long de monorails, le long de rails au sol, etc. Pour se déplacer le long de plans inclinés ou verticaux, à travers des tuyaux, on utilise des systèmes similaires aux structures « ambulantes », mais avec des ventouses à vide.

On connaît également des robots qui utilisent les principes de mouvement des organismes vivants - serpents, vers, poissons, oiseaux, insectes et autres types de robots d'origine bionique.

Thon robot

Système de reconnaissance de formes

Les systèmes de reconnaissance sont déjà capables d'identifier des objets tridimensionnels simples, leur orientation et leur composition dans l'espace, et peuvent également compléter les pièces manquantes à l'aide des informations de leur base de données (par exemple, assembler un constructeur Lego).

Moteurs

Actuellement, les moteurs à courant continu, les moteurs pas à pas et les servos sont couramment utilisés comme entraînements.

Il existe des développements de moteurs qui n'utilisent pas de moteurs dans leur conception : par exemple, la technologie de réduction de matière sous l'influence d'un courant (ou champ) électrique, qui permet d'obtenir une correspondance plus précise du mouvement du robot avec le mouvements naturels et fluides des êtres vivants.

Base mathématique

Robot Aibo

En plus des technologies de réseaux neuronaux déjà largement utilisées, il existe des algorithmes d'auto-apprentissage pour l'interaction du robot avec les objets environnants dans le monde réel en trois dimensions : le chien robot Aibo, sous le contrôle de tels algorithmes, a traversé le même étapes de l'apprentissage du nouveau-né, apprendre de manière autonome à coordonner les mouvements de ses membres et à interagir avec les objets environnants (avec des hochets dans le parc). Ceci fournit un autre exemple de compréhension mathématique des algorithmes du travail de l'activité nerveuse supérieure chez l'homme.

La navigation

Les systèmes permettant de construire un modèle de l'espace environnant par ultrasons ou par balayage avec un faisceau laser sont largement utilisés dans les voitures robotisées de course (qui parcourent déjà avec succès et de manière indépendante de véritables itinéraires urbains et des routes sur terrain accidenté, en tenant compte des obstacles inattendus).

Apparence

Au Japon, le développement de robots dont l'apparence, à première vue, ne se distingue pas de celle d'un humain, ne s'arrête pas. La technique de simulation des émotions et des expressions faciales des robots est en cours de développement.

En juin 2009, des scientifiques de l'Université de Tokyo ont présenté un robot humanoïde, « KOBIAN », capable d'exprimer ses émotions — bonheur, peur, surprise, tristesse, colère, dégoût — à travers des gestes et des expressions faciales.

Robot KOBIAN

Le robot est capable d'ouvrir et de fermer les yeux, de bouger ses lèvres et ses sourcils et d'utiliser ses bras et ses jambes.

Fabricants de robots

Il existe des entreprises spécialisées dans la production de robots (parmi les plus grandes figurent iRobot Corporation). Des robots sont également produits par certaines entreprises travaillant dans le domaine de haute technologie: ABB, Honda, Mitsubishi, Sony, World Demanded Electronic, Gostai, KUKA.

Des expositions de robots sont organisées, par ex. la plus grande exposition internationale de robots au monde (iRex) (qui se tient début novembre tous les deux ans à Tokyo, au Japon).