Robotika – globálne perspektívy, najperspektívnejšie firmy a projekty. Základy robotiky. Vedomosti a zručnosti

Robotici predstavujú kombináciu protikladov. Ako špecialisti sú zruční v zložitosti svojej špecializácie. Ako generalisti sú schopní pokryť celý problém v rozsahu, v akom im to umožňuje ich rozsiahla vedomostná základňa. Predstavujeme vám zaujímavý materiál na tému zručnosti a schopnosti, ktoré skutočný robotik potrebuje.

A okrem samotného materiálu sú tu aj komentáre jedného z našich robotických expertov, kurátora Jekaterinburgu Olega Evsegneeva.

Robotickí inžinieri zvyčajne spadajú do dvoch kategórií: myslitelia (teoretici) a konatelia (praktici). To znamená, že robotici musia byť iní dobrá kombinácia dva protichodné pracovné štýly. „Investigatívni“ ľudia vo všeobecnosti radi riešia problémy myslením, čítaním a štúdiom. Na druhej strane praktizujúci radi riešia problémy len tak, že si takpovediac zašpinia ruky.

Robotika si vyžaduje jemnú rovnováhu medzi intenzívnym skúmaním a uvoľnenou prestávkou pri práci na skutočnom probléme. Prezentovaný zoznam zahŕňal 25 profesionálnych zručností zoskupených do 10 zručností nevyhnutných pre konštruktérov robotov.

1. Systémové myslenie

Projektový manažér raz poznamenal, že veľa ľudí zapojených do robotiky skončí ako projektoví manažéri alebo systémoví inžinieri. To dáva zvláštny zmysel, pretože roboty sú veľmi zložité systémy. Špecialista pracujúci s robotmi musí byť dobrý mechanik, elektronik, elektrikár, programátor a dokonca musí mať znalosti z psychológie a kognitívnej činnosti.

Dobrý robotik je schopný pochopiť a teoreticky zdôvodniť, ako všetky tieto rôzne systémy spolu a harmonicky interagujú. Ak môže strojný inžinier celkom rozumne povedať: „toto nie je moja práca, potrebujeme programátora alebo elektrikára“, potom musí byť robotik dobre oboznámený so všetkými týmito disciplínami.

Vo všeobecnosti je systémové myslenie dôležitou zručnosťou pre všetkých inžinierov. Náš svet je jeden veľký, super komplexný systém. Zručnosti systémového inžinierstva pomáhajú správne pochopiť, čo a ako je v tomto svete prepojené. S týmto vedomím môžete vytvoriť efektívne riadiace systémy pre skutočný svet.

2. Zmýšľanie programátora

Programovanie je pre robotika dosť dôležitá zručnosť. Nezáleží na tom, či pracujete na nízkoúrovňových riadiacich systémoch (na navrhovanie ovládačov používate len MATLAB), alebo či ste počítačový vedec, ktorý navrhuje kognitívne systémy na vysokej úrovni. Robotickí inžinieri môžu byť zapojení do programovania na akejkoľvek úrovni abstrakcie. Hlavný rozdiel medzi bežným programovaním a programovaním robotov je v tom, že robotik interaguje s hardvérom, elektronikou a neporiadkom reálneho sveta.

V súčasnosti sa používa viac ako 1500 programovacích jazykov. Aj keď sa ich očividne nebudete musieť naučiť všetky, dobrý robotik má myslenie programátora. A budú sa cítiť pohodlne pri učení akéhokoľvek nového jazyka, ak to bude náhle potrebné. A tu plynulo prejdeme k ďalšej zručnosti.

Komentár Olega Evsegneeva: Dodal by som, že vytváranie moderných robotov si vyžaduje znalosť jazykov nízkej, vysokej a dokonca aj ultra vysokej úrovne. Mikrokontroléry musia fungovať veľmi rýchlo a efektívne. Aby ste to dosiahli, musíte sa ponoriť do architektúry výpočtového zariadenia, poznať funkcie práce s pamäťou a nízkoúrovňové protokoly. Srdce robota môže byť ťažké operačný systém napr. ROS. Tu už možno budete potrebovať znalosti OOP, schopnosť používať seriózne balíčky počítačového videnia, navigácie a strojového učenia. Nakoniec, aby bolo možné napísať rozhranie robota na web a pripojiť ho k internetu, bolo by dobré naučiť sa skriptovacie jazyky, ako je python.

3. Schopnosť samoučenia

O robotike nie je možné vedieť všetko, vždy je tu niečo neznáme, čo bude treba študovať, keď to bude potrebné pri realizácii ďalšieho projektu. Dokonca aj po ukončení štúdia robotiky a niekoľkoročnej práci postgraduálneho študenta mnohí len začínajú skutočne rozumieť základom robotiky.

Túžba neustále sa učiť niečo nové je dôležitou schopnosťou počas celej vašej kariéry. Preto používanie metód učenia, ktoré sú pre vás osobne efektívne, a dobré čítanie s porozumením vám pomôže rýchlo a ľahko získať nové vedomosti, keď to bude potrebné.

Komentár Olega Evsegneeva: Toto je kľúčová zručnosť v akomkoľvek kreatívnom úsilí. Môžete ho použiť na získanie ďalších zručností

4. Matematika

V robotike nie je veľa základných zručností. Jednou z takýchto základných zručností je matematika. Pravdepodobne len ťažko uspejete v robotike bez riadnych znalostí aspoň algebry, kalkulu a geometrie. Je to preto, že na svojej najzákladnejšej úrovni sa robotika spolieha na schopnosť porozumieť abstraktným pojmom a manipulovať s nimi, často reprezentované ako funkcie alebo rovnice. Geometria je obzvlášť dôležitá pre pochopenie tém, ako sú kinematika a technické výkresy (ktorých pravdepodobne počas svojej kariéry urobíte veľa, vrátane niektorých na obrúsku).

Komentár Olega Evsegneeva: Správanie robota, jeho reakcia na okolité podnety, schopnosť učiť sa – to všetko je matematika. Jednoduchý príklad. Moderné drony dobre lietajú vďaka Kalmanovmu filtru, silnému matematickému nástroju na spresnenie údajov o polohe robota vo vesmíre. Robot Asimo dokáže rozlišovať objekty vďaka neurónovým sieťam. Dokonca aj robotický vysávač používa na navigáciu po miestnosti zložitú matematiku.

5. Fyzika a aplikovaná matematika

Sú niektorí ľudia (napríklad čistí matematici), ktorí sa snažia pracovať s matematickými pojmami bez odkazu na skutočný svet. Tvorcovia robotov nie sú tento typ ľudí. Znalosť fyziky a aplikovanej matematiky je v robotike dôležitá, pretože skutočný svet nikdy nie je taký presný ako matematika. Schopnosť rozhodnúť, kedy je výpočet dostatočne dobrý na to, aby sa s ním skutočne pracovalo, je kľúčovou zručnosťou robotického inžiniera. Čím sa plynule dostávame k ďalšiemu bodu.

Komentár Olega Evsegneeva: Existuje dobrý príklad - automatické stanice pre let na iné planéty. Znalosť fyziky umožňuje vypočítať ich trajektóriu letu tak presne, že po rokoch a miliónoch kilometrov prístroj skončí v presne určenej polohe.

6. Analýza a výber riešenia

Byť dobrým robotikom znamená neustále robiť inžinierske rozhodnutia. Čo si vybrať na programovanie - ROS alebo iný systém? Koľko prstov by mal mať navrhnutý robot? Ktoré senzory by som mal použiť? Robotika využíva mnoho riešení a medzi nimi takmer neexistuje jediné správne.

Vďaka rozsiahlej znalostnej báze používanej v robotike možno dokážete nájsť lepšie riešenia určitých problémov ako odborníci zo špecializovanejších odborov. Na extrakciu sú potrebné analýzy a rozhodovanie maximálny úžitok z vášho riešenia. Schopnosti analytického myslenia vám umožnia analyzovať problém z viacerých perspektív, zatiaľ čo zručnosti kritického myslenia vám pomôžu použiť logiku a uvažovanie na vyváženie silných a slabiny každé rozhodnutie.

Robotik(česky. robota od robota- nútená práca a okradnúť- otrok) - špecialista na vývoj robotov a ich údržbu. Profesia je vhodná pre záujemcov o fyziku, matematiku, kreslenie a informatiku (pozri výber povolania podľa záujmu o školské predmety).

Vlastnosti profesie

Robotika(robotika) je aplikovaný vedný odbor venujúci sa tvorbe robotov a automatizácii technické systémy. Takéto systémy sa tiež nazývajú robotické systémy (RTS). Ďalším názvom je robotika. Toto je názov pre proces vytvárania robotov, analogicky so strojárstvom. Roboty sú potrebné najmä tam, kde je pre človeka príliš náročná alebo nebezpečná práca a kde musí byť každý úkon vykonaný s nadľudskou presnosťou. Robot môže napríklad odobrať vzorky pôdy na Marse, zneškodniť výbušné zariadenie alebo vykonať presnú montáž zariadenia.

Samozrejme, každý druh práce si vyžaduje špeciálnu robotu. Univerzálni roboti zatiaľ neexistujú. Všetku robotiku možno rozdeliť na priemyselnú, stavebnú, leteckú, vesmírnu, podvodnú a vojenskú. Okrem toho existujú robotickí asistenti, roboti pre hry atď.

Robot môže pracovať podľa vopred vyvinutého programu alebo pod kontrolou operátora. Neexistujú roboty s nezávislým myslením a motiváciou, s vlastným emocionálnym svetom a svetonázorom. Je to k lepšiemu.

Robotika súvisí s mechatronikou.

mechatronika je disciplína venovaná tvorbe a prevádzke počítačom riadených strojov a systémov. Mechatronika sa často označuje ako elektromechanika a naopak.

Mechatronika zahŕňa továrenské stroje s programovým riadením, bez obsluhy vozidiel, moderné kancelárske vybavenie atď. Inými slovami, zariadenia a systémy určené na vykonávanie konkrétnej úlohy. Úlohou kancelárskej tlačiarne je napríklad tlač dokumentov.

Čo je v podstate robot?

Ako už názov napovedá, robot bol pôvodne predstavovaný ako ľudská podobnosť. Ale prevláda pragmatizmus. A najčastejšie je robotovi pridelená úloha technického zariadenia, pre ktoré vzhľad nemá č veľký význam. Prinajmenšom, priemyselné roboty nie sú vôbec ako ľudia.

Roboty však majú vlastnosť, ktorá ich spája so všetkými živými bytosťami – pohyb. A spôsob pohybu niekedy celkom jasne kopíruje to, čo sa nachádza v prírode. Robot môže napríklad lietať ako vážka, behať po stene ako jašterica, chodiť po zemi ako človek atď.

(Pozrite si video v spodnej časti stránky.)

Na druhej strane sú niektoré roboty špeciálne navrhnuté pre emocionálnu reakciu ľudí. Napríklad robotické psy rozjasňujú životy ľudí, ktorí nemajú čas na skutočného psa. A plyšové „bábätká“ zmierňujú depresiu.

Nie je ďaleko doba, kedy okrem iných domácich spotrebičov budeme mať aj roboty, ktoré pomáhajú s domácimi prácami. Osobne by som uprednostnil sluhu v podobe usmievavého plastového kokónu na kolieskach. Niekto však pravdepodobne bude chcieť, aby ich roboti majordomovia vyzerali ako skutoční ľudia. V tomto smere sa už dosiahol úžasný pokrok.

Zostrojenie robota je to, čo robí robotik. presnejšie povedané, robotický inžinier. Vychádza z toho, aké úlohy bude robot riešiť, premýšľa cez mechaniku a elektronické časti a programuje svoje akcie. Tento druh práce nie je pre osamelého vynálezcu, ktorý pracuje v tíme.

Robota však netreba len vynájsť a vyvinúť. Je potrebné ho udržiavať: riadiť prácu, monitorovať jej „pohodu“ a opravovať ju. Tomu sa venuje aj robotik, no špecializuje sa na údržbu.

V jadre moderná robotika sú mechanika, elektronika a programovanie. Ale ako autori sci-fi naznačujú, časom sa bio- a nanotechnológie budú široko využívať na výrobu robotov. Výsledkom bude kyborg, t.j. kybernetický organizmus je niečo medzi živým človekom a robotom. Aby ste z toho neboli príliš šťastní, môžete si pozrieť film „Terminátor“, akúkoľvek jeho časť.

Začiatok histórie robotov

Slovo "robot" vymyslel Karel Čapek v roku 1920 a použil ho vo svojej hre "R.U.R." (Rossum's Universal Robots). Neskôr, v roku 1941, Isaac Asimov použil slovo „robotika“ v sci-fi príbehu „Klamár“.

Arabského vynálezcu Al-Jazariho, ktorý žil v 12. storočí, však zrejme možno považovať za jedného z prvých robotikov v histórii ľudstva. Dôkazom zostáva, že vytvoril mechanických hudobníkov, ktorí zabávali verejnosť hrou na harfe, flaute a tamburínach. Leonardo da Vinci, ktorý žil v XV-XVI storočia, zanechal po sebe kresby mechanického rytiera schopného pohybovať rukami a nohami a otvárať priezor prilby. Títo vynikajúci vynálezcovia si však len ťažko vedeli predstaviť, aké výšiny dosiahne technológia za niekoľko storočí.

Robotický tréning

Aby ste sa stali robotikom, musíte získať vyššie vzdelanie v oblasti mechatroniky a robotiky. Táto oblasť zahŕňa najmä špecializáciu „roboty a robotické systémy“. Vyššie vzdelanie kvalifikuje sa ako inžinier.

V tomto kurze môžete získať povolanie špecialistu na mechatroniku a robotiku za 3 mesiace a 10 000 rubľov.
— Jedna z najdostupnejších cien v Rusku;
— Diplom odbornej rekvalifikácie zavedenej formy;
— Školenie v úplne dištančnom formáte;
— Osvedčenie o súlade s odbornými normami v hodnote 10 000 rubľov. ako darček!;
— Najväčšia vzdelávacia inštitúcia doplnkového odborného vzdelávania. vzdelávanie v Rusku.

Pracovisko

Robotici pracujú v dizajnérskych kanceláriách letectva a kozmonautiky. Napríklad v NPO pomenovanom po. S.A. Lavočkina. Vo výskumných centrách rôznych oblastí (vesmír, medicína, ťažba ropy atď.). Vo firmách špecializujúcich sa na robotiku.

odmeňovanie

Dôležité vlastnosti

Profesia robotika si vyžaduje záujem o exaktné vedy a inžinierstvo, analytickú myseľ, dobre štruktúrované myslenie v kombinácii s bohatou predstavivosťou.

Vedomosti a zručnosti

Robotik je v podstate univerzálny špecialista: inžinier, programátor, kybernetik v jednom. Potrebuje znalosti z mechaniky, programovania, teórie automatického riadenia, teórie dizajnu automatické systémy. Dizajnérske zručnosti a schopnosť pracovať s rukami, napríklad používať spájkovačku, sú veľmi dôležité.

Dnes sú hodiny robotiky veľmi populárne. Takéto lekcie pomáhajú školákom formovať a rozvíjať kritické myslenie, naučiť sa kreatívne pristupovať k procesu riešenia problémov rôznej úrovne zložitosti a tiež získať zručnosti tímovej práce.

Nová generácia

Moderné vzdelávanie smeruje k nové kolo jeho vývoja. Mnohí učitelia a rodičia hľadajú príležitosť, ako v deťoch vzbudiť záujem o vedu, vštepiť im lásku k učeniu a nabiť ich túžbou tvoriť a myslieť mimo rámca. Tradičné formy prezentácie materiálu už dávno stratili svoj význam. Nová generácia nie je ako jej predkovia. Chcú sa učiť živým, zaujímavým a interaktívnym spôsobom. Táto generácia sa ľahko orientuje moderné technológie. Deti sa chcú rozvíjať tak, aby nielen držali krok s rýchlo sa rozvíjajúcimi technológiami, ale aby sa na tomto procese aj priamo podieľali.

Mnohých z nich zaujíma: „Čo je robotika? Kde sa to dá naučiť?

Vzdelanie a roboty

Toto akademická disciplína zahŕňa predmety ako dizajn, programovanie, algoritmy, matematiku, fyziku a ďalšie disciplíny súvisiace s inžinierstvom. Svetová robotická olympiáda (World Robotics Olympiad - WRO) sa koná každoročne. Vo vzdelávacej oblasti ide o masívnu súťaž, ktorá umožňuje tým, ktorí sa s podobným predmetom stretávajú prvýkrát, lepšie sa naučiť, čo je robotika. Dáva účastníkom z viac ako 50 krajín možnosť vyskúšať si to. Na súťaž prichádza okolo 20 tisíc tímov, ktoré tvoria deti od 7 do 18 rokov.

Hlavným cieľom WRO je rozvoj a popularizácia STT (vedeckej a technickej tvorivosti) a robotiky medzi mládežou a deťmi. Takéto olympiády sú moderným vzdelávacím nástrojom 21. storočia.

Nové funkcie

Aby deti lepšie pochopili, čo je robotika, súťaže využívajú teoretické a praktické zručnosti nadobudnuté na hodinách v rámci krúžkovej práce a školských osnov pre štúdium prírodovedných a prírodovedných predmetov. exaktné vedy. Vášeň pre robotickú disciplínu sa postupne vyvinie v túžbu dozvedieť sa hlbšie o vedách ako matematika, fyzika, informatika a technika.

WRO je jedinečnou príležitosťou pre svojich účastníkov a pozorovateľov nielen hlbšie sa dozvedieť o robotike, ale aj rozvíjať kreativitu a schopnosti kritického myslenia, ktoré sú v 21. storočí také potrebné.

Vzdelávanie

Záujem o vzdelávaciu disciplínu robotika každým dňom rastie. Materiálová základňa sa neustále zdokonaľuje a rozvíja, mnohé nápady, ktoré donedávna zostávali len snom, sú dnes realitou. Štúdium predmetu „Základy robotiky“ sa stalo možným veľké množstvo deti. Na hodinách sa deti učia riešiť problémy s obmedzenými zdrojmi, spracovávať a asimilovať informácie a používať ich správnym spôsobom.

Deti sa učia ľahko. Moderná mladšia generácia, vychovaná na rôznych pomôckach, spravidla nemá problémy so zvládnutím disciplíny „Základy robotiky“, za predpokladu, že má túžbu a smäd po nových vedomostiach.

Je potrebné, aby aj dospelých bolo ťažšie preškoliť, ako naučiť čisté, ale smädné mysle detí. Pozitívnym trendom je enormná pozornosť venovaná popularizácii robotiky v r mládežnícke prostredie ruskými vládnymi agentúrami. A to je pochopiteľné, pretože úlohou modernizácie a prilákania mladých odborníkov je otázka konkurencieschopnosti štátu na medzinárodnej scéne.

Dôležitosť predmetu

Dnes aktuálny problém Ministerstvo školstva stojí za predstavenie vzdelávacia robotika v rozsahu školských odborov. Považuje sa za dôležitú oblasť rozvoja. Na hodinách techniky by deti mali získať pochopenie moderná sféra rozvoj technológií a dizajnu, ktoré im dávajú možnosť vymýšľať a stavať sa. Nie je nutné, aby sa všetci študenti stali inžiniermi, ale každý by mal mať príležitosť.

Vo všeobecnosti sú hodiny robotiky pre deti mimoriadne zaujímavé. To je dôležité, aby to pochopili všetci – učitelia aj rodičia. Takéto hodiny poskytujú príležitosť vidieť iné disciplíny v inom svetle a pochopiť zmysel ich štúdia. Ale je to zmysel, pochopenie toho, prečo je to potrebné, čo hýbe mysľami chlapov. Jeho absencia neguje všetky snahy učiteľov a rodičov.

Dôležitým faktorom je, že učenie sa robotiky nie je stresujúci proces a deti úplne pohltí. Nejde len o rozvoj osobnosti študenta, ale aj o príležitosť dostať sa preč z ulice, nepriaznivého prostredia, nečinnej zábavy a následkov, ktoré z toho vyplývajú.

Pôvod

Samotný názov robotika pochádza zo zodpovedajúceho anglického robotika. Ide o aplikovanú vedu, ktorá sa zaoberá vývojom technických automatizovaných systémov. Vo výrobe je jedným z hlavných technických základov intenzifikácie.

Všetky zákony robotiky, rovnako ako samotná veda, úzko súvisia s elektronikou, mechanikou, telemechanikou, mechanotronikou, počítačovou vedou, rádiotechnikou a elektrotechnikou. Samotná robotika sa delí na priemyselnú, stavebnú, medicínsku, vesmírnu, vojenskú, podvodnú, leteckú a domácnosť.

Pojem „robotika“ prvýkrát použil vo svojich príbehoch spisovateľ sci-fi, a to v roku 1941 (príbeh „Klamár“).

Samotné slovo „robot“ vymysleli v roku 1920 českí spisovatelia a jeho brat Josef. Bola zaradená do sci-fi hry „Rossum's Universal Robots“, ktorá bola uvedená v roku 1921 a tešila sa veľkému diváckemu úspechu. Dnes je možné pozorovať, ako bola línia načrtnutá v hre široko rozvinutá vo svetle sci-fi kinematografie. Podstata pozemku: majiteľ závodu vyvíja a nastavuje výrobu veľkého množstva androidov, ktorí dokážu pracovať bez oddychu. Ale títo roboti sa nakoniec vzbúria proti svojim tvorcom.

Historické príklady

Zaujímavé je, že začiatky robotiky sa objavili už v staroveku. Svedčia o tom zvyšky pohyblivých sôch, ktoré boli vyrobené v 1. storočí pred Kristom. Homér napísal v Iliade o slúžkach vytvorených zo zlata, ktoré boli schopné hovoriť a myslieť. Dnes sa inteligencia, ktorou sú roboty obdarené, nazýva - umelá inteligencia. Okrem toho sa starogrécky strojný inžinier Archytas z Tarentu zaslúžil o dizajn a vytvorenie mechanického lietajúceho holuba. Táto udalosť sa datuje približne do roku 400 pred Kristom.

Takýchto príkladov je veľa. V knihe I. M. Makarova sú dobre pokryté. a Topcheeva Yu.I. "Robotika: história a perspektívy." Populárnou formou rozpráva o pôvode moderných robotov a načrtáva aj robotiku budúcnosti a tomu zodpovedajúci vývoj ľudskej civilizácie.

Typy robotov

Zapnuté moderná scéna Najdôležitejšie triedy univerzálnych robotov sú mobilné a manipulačné.

Mobile je automatický stroj s pohyblivým podvozkom a riadenými pohonmi. Tieto roboty môžu kráčať, jazdiť na kolesách, sledovať, plaziť sa, plávať alebo lietať.

Manipulátor je automatický stacionárny alebo mobilný stroj, pozostávajúci z manipulátora s niekoľkými stupňami mobility a programového riadenia, ktorý vo výrobe vykonáva motorické a riadiace funkcie. Takéto roboty prichádzajú v podlahovej, portálovej alebo zavesenej forme. Najrozšírenejšie sú v prístrojovom a strojárskom priemysle.

Spôsoby pohybu

Kolesové a pásové roboty sa rozšírili. Pohyb kráčajúceho robota je náročný dynamický problém. Takéto roboty zatiaľ nemôžu mať stabilný pohyb, ktorý je človeku vlastný.

Čo sa týka lietajúcich robotov, môžeme povedať, že väčšina moderných lietadiel je práve taká, ale ovládajú ich piloti. Autopilot zároveň dokáže riadiť let vo všetkých fázach. Lietajúci roboti tiež zahŕňajú svoju podtriedu - riadené strely. Takéto zariadenia sú ľahké a vykonávajú nebezpečné úlohy vrátane streľby na príkaz operátora. Okrem toho existujú dizajnové zariadenia schopné samostatnej streľby.

Existujú lietajúce roboty, ktoré využívajú techniky pohonu, ktoré používajú tučniaky, medúzy a rejnoky. Tento spôsob pohybu možno vidieť u robotov Air Penguin, Air Ray a Air Jelly. Vyrába ich Festo. Roboty RoboBee však používajú metódy letu hmyzu.

Medzi plaziacimi sa robotmi existuje množstvo vývojov, ktoré sa pohybom podobajú červom, hadom a slimákom. V tomto prípade robot využíva trecie sily na drsný povrch alebo zakrivenie povrchu. Tento typ pohybu je užitočný pre úzke priestory. Takéto roboty sú potrebné na vyhľadávanie ľudí pod troskami zničených budov. Roboty podobné hadom sa dokážu pohybovať vo vode (ako napríklad ACM-R5 vyrobený v Japonsku).

Roboty pohybujúce sa po zvislom povrchu využívajú tieto prístupy:

• podobný človeku, ktorý lezie na stenu s rímsami (stanfordský robot kapucín);
• podobne ako gekóny vybavené vákuovými prísavkami (Wallbot a Stickybot).

Medzi plávajúcimi robotmi existuje veľa vývojov, ktoré sa pohybujú podľa princípu napodobňovania rýb. Účinnosť takéhoto pohybu je o 80% vyššia ako účinnosť pohybu s vrtuľou. Takéto konštrukcie majú nízku hladinu hluku a vysokú manévrovateľnosť. To je dôvod, prečo sú veľmi zaujímavé pre podvodných výskumníkov. Medzi takéto roboty patria modely z University of Essex – Robotic Fish and Tuna, vyvinuté Field Robotics Institute. Sú modelované podľa pohybu charakteristického pre tuniaka. Medzi robotmi, ktoré napodobňujú pohyb rejnoka, je známy vývoj spoločnosti Festo: Aqua Ray. A robot, ktorý sa pohybuje ako medúza, je Aqua Jelly od rovnakého vývojára.

Klubová práca

Väčšina robotických klubov je zameraná na začiatočníkov a stredná škola. Ale aj deti predškolskom veku nie sú zbavení pozornosti. Hlavná úloha Svoju úlohu tu zohráva rozvoj kreativity. Predškoláci sa musia naučiť slobodne myslieť a pretaviť svoje nápady do kreativity. Práve preto sú zamerané hodiny robotiky v krúžkoch pre deti do 6 rokov aktívne používanie kocky a jednoduché stavebnice.

Školské osnovy sa určite komplikujú. Poskytuje vám príležitosť zoznámiť sa s rôznymi triedami robotov, vyskúšať si v praxi a ponoriť sa hlbšie do vedy. Nové disciplíny odhaľujú potenciál dieťaťa na získanie odborných zručností a vedomostí vo vybranom odbore inžinierstva.

Robotické komplexy

Moderný vývoj robotiky je v takom štádiu, že sa zdá, že sa chystá silný prelom v robotickej technológii. Je to rovnaké ako pri videohovoroch a mobilných zariadeniach. To všetko sa zdalo ešte nedávno masovej spotrebe nedostupné. Ale dnes je to bežné a prestalo udivovať. Ale každá výstava robotiky nám ukazuje fantastické projekty, ktoré zachytávajú ducha človeka už len pri pomyslení na ich implementáciu do života spoločnosti.

V systéme vzdelávania umožňujú realizáciu programu pomocou projektové aktivity a to komplexné inštalácie robotov, medzi ktorými sú obľúbené:

Kontrola

Podľa typu riadiacich systémov existujú:

• biotechnické (príkazové, kopírovacie, poloautomatické);
• automatické (softvérové, adaptívne, inteligentné);
• interaktívne (automatizované, supervízne, interaktívne).

Medzi hlavné úlohy riadenia robota patria:

• plánovanie pohybov a pozícií;
• plánovanie síl a momentov;
• identifikácia dynamických a kinematických údajov;
• dynamická analýza presnosti.

Rozvoj metód riadenia má v oblasti robotiky veľký význam. To je dôležité pre technickú kybernetiku a teóriu automatického riadenia.

Robotika dnes dobýva čoraz viac priemyselných odvetví a čoraz viac sa do nich zavádza rôznych oblastiach ľudský život. A ak staršie roboty mohli vykonávať úlohu človeka a nahradiť ho v továrňach, kde sú často potrebné monotónne činnosti pri výrobe na montážnej linke, napríklad pri výrobe automobilov, teraz nastali časy, keď roboty možno nájsť v každej domácnosti. pomôcť človeku vyriešiť naliehavé problémy a ušetriť nám čas a námahu.

Domáce roboty určené na pomoc ľuďom v ich každodennom živote si získavajú čoraz väčšiu obľubu, čo nie je vôbec prekvapujúce, pretože rozmanitosť robotov každým rokom rastie. Dnes medzi ne patria vysávače, kosačky na trávu, čističe okien, bazény a dokonca aj roboty na odstraňovanie snehu.

Mimochodom, už v roku 2007 upozornil Bill Gates na významný potenciál tejto technologickej oblasti publikovaním článku „Robot v každej domácnosti“, kde reflektoval perspektívy, ktoré sa spoločnosti otvoria vďaka predstaveniu domáce roboty.

Predmetom tohto článku bude stručný prehľad typy domácich robotov, ktoré si získavajú na popularite. Pozrieme sa na niekoľko robotov navrhnutých pre rôzne domáce aplikácie, uvidíme, ako fungujú, čo dokážu, ako by sa mali používať a ako ľahko sa s nimi manipuluje.

Keďže robotický vysávač je autonómne zariadenie, je nevyhnutne vybavený nielen batériou, ale aj kamerou, ktorá mu pomáha navigovať v miestnosti, aby neupratoval dvakrát to isté miesto.

Robot jednoducho vopred zostaví optimálnu mapu čistenia na základe údajov z kamery, potom pokračuje priamo k upratovaniu, po ktorom sa vráti do východiskového bodu spojeného s nabíjačkou.

Na palube vysávača sú všetky potrebné senzory (vrátane gyroskopu), ktoré umožňujú zariadeniu zmerať vzdialenosť k prekážke, odhadnúť výšku základne nábytku nad podlahou (či sa môže pod ňou pohybovať), zistiť zrážke, určiť prítomnosť zberača prachu na mieste atď. Inteligentná elektronika umožňuje robotovi pri práci normálne sa pohybovať medzi nábytkom a stenami.

Zberač prachu je kompaktný a nachádza sa v blízkosti kief. Na pohyb robot využíva dve kolesá, s ktorými sa môže otáčať. Dve vodiace kefy zametajú nečistoty smerom k turbokefe, ktorá zase nasmeruje nečistoty do nádoby na prach, kde sacie zariadenie konečne zachytí nečistoty. Všetky tieto zariadenia sú poháňané kapacitou niekoľkých ampérhodín.

Vďaka prítomnosti gyroskopu robotický vysávač vždy „vie“ svoj uhol sklonu, a preto nie je šanca, že by sa zasekol. Jedinou nevýhodou takýchto robotických vysávačov je ich nízky sací výkon. Sú vhodné na čistenie hladkých podlahových krytín, ako je linoleum alebo laminát, ale je nepravdepodobné, že by si poradili s čistením silne znečisteného koberca.

V každom prípade nám robotický vysávač môže výrazne uľahčiť život. Zakaždým, keď človek vidí na podlahe prach, už nemusí bežať po metlu, aby ho pozametal. Robota stačí naprogramovať na pravidelné čistenie a bude samostatne vykonávať preventívnu údržbu v celom byte, domácnosti či dokonca kancelárii.

Existujú dva typy robotov na čistenie okien. Prvým typom je robot zložený z dvoch častí, z ktorých jedna obsahuje riadiacu elektroniku a druhá obsahuje čistiaci mechanizmus. Tieto dve časti sú pripevnené k okennému sklu z rôznych strán a sú na ňom držané permanentnými magnetmi.

Najprv si robot nastaví mapu, s ktorou bude pracovať, najprv dosiahne každý okraj skla, čím zmeria veľkosť povrchu, ktorý je potrebné umyť, potom ho začne umývať, pričom sa pohybuje cik-cak.

Štyri podložky z mikrovlákna slúžia ako čistiace nástroje a pohyb sa dosahuje interakciou permanentných magnetov a ovládacieho modulu.

V strede medzi podložkami je otvor, z ktorého sa privádza čistiaci prostriedok. Zariadenie je napájané vstavanou lítiovou batériou. Človeku stačí naštartovať stroj a všetko urobí sám s použitím čistiaceho prostriedku vopred naplneného v špeciálnej nádrži.

Druhým typom robota na čistenie okien je robot s vákuovými prísavkami. Takýto robot má len jeden a jediný pracovný modul pre jednu stranu okna.

Robot v podstate utiera sklo pohybom doľava a doprava po jeho povrchu, bez použitia otočných podložiek. Používa vymeniteľnú obrúsku, ktorú treba najskôr ručne navlhčiť saponátom.

Robot je napájaný zo siete, aj keď po zapnutí a nainštalovaní na sklo vykonáva prácu autonómne. V dome je záložná batéria pre prípad výpadku elektriny. Používateľovi stačí nainštalovať robota na sklo a zapnúť ho.

Princíp činnosti týchto robotov je nasledujúci. Prvým krokom je položenie obmedzovacieho kábla, ktorým preteká jednosmerný prúd a ktorý vymedzuje hranicu pracovnej plochy robotickej kosačky. Táto autonómna kosačka na trávu je vybavená všetkými potrebnými senzormi, vrátane senzorov prekážok, ako sú robotické vysávače, takže sa kosačka dokáže vyhnúť stromu, obrubníku alebo záhonu.

Kábel obmedzovača je potrebný, aby sa zabezpečilo, že kosačka na trávu nespadne do jazierka alebo sa nepokúsi pokosiť kamene záhradného chodníka, čím si neublíži. Kábel oplotí obvod, kvetinové záhony, kamenné chodníky a jazierka.

Počas prevádzky sa kosačka chaoticky pohybuje po ploche v rámci obvodu a odrezáva trávu nožmi. Niektoré modely sa nepohybujú chaoticky, ale špirálovito alebo cik-cak, to závisí od výrobcu.

Parametre robotických kosačiek sa líšia. V prvom rade je to pracovná šírka. Súhlaste, s pracovnou šírkou 56 cm v porovnaní s 24 cm práca pôjde a bude dokončená rýchlejšie. Na sile tiež záleží.

Kosačka na trávu s výkonom 500 wattov a pracovnou šírkou 56 cm pokryje rovnakú plochu oveľa rýchlejšie ako 100 wattový model. Batéria tu určite určuje plochu, ktorú dokáže robot obslúžiť na jedno nabitie. Existujú robotické kosačky na trávu určené na 4 hektáre a na všetkých 30 hektárov sú jedny.

Dodáva sa súprava s nabíjacou základňou, aby sa kosačka mohla sama zdvihnúť, nabiť a pokračovať v práci? Spotrebiteľ na to musí dávať pozor pri výbere modelu, inak bude musieť robota nosiť sám, aby sa dobil, čo nie je vždy výhodné.

Ak je k dispozícii nabíjacia základňová stanica, človek bude môcť naprogramovať kosačku na celú sezónu a nebude sa starať o plán kosenia trávnika.

Robot má napájací kábel a pár koliesok na pohyb po dne a stenách bazéna. V závislosti od dĺžky drôtu sa normalizuje veľkosť bazéna, ktorý robot zvládne. Kefy robota sa otáčajú nezávisle od koliesok a jednoducho odstraňujú hlien a nečistoty nasmerovaním cez filter.

Voda spolu s nečistotami sa nasaje do filtračného priestoru robota, potom sa voda hodí späť do bazéna a nečistoty sa usadia na filtri. Potom stačí filter vytiahnuť a opláchnuť pod vodou.

Robot na čistenie bazéna najskôr vyčistí dno, potom sa pohybuje po stenách a prilepí sa na ne. Čiže 70 % času strávite čistením dna a 30 % čistením stien bazéna. Typický bazén má plochu dna 28 m2. priemerný robot uprace za 2-3 hodiny.

Napriek tomu, že voda prechádza cez filter robota a je nasávaná jeho čerpadlom, majiteľ bazéna bude musieť ako vždy použiť systém na čistenie vody v bazéne, robot ho nevymení, iba vyčistí povrchy, ale nie samotná voda. Robot však svojho majiteľa odbremení nielen od nutnosti manuálneho čistenia bazéna, ale aj od nutnosti pozorovať proces čistenia.

Napokon, robotická snehová fréza je pre naše zemepisné šírky tým najrelevantnejším riešením. Namiesto mávania lopatou tam, kde neprejdú veľké zariadenia na odhŕňanie snehu, pomôže robot na odpratávanie snehu. Robot sa ovláda zo smartfónu cez Wi-Fi a vyzerá ako interaktívna hra.

Zdvíhanie a spúšťanie lopaty, pohyb tam a späť po koľajniciach, otáčanie sa – to všetko zvládne robot, ktorého operátor ovláda na diaľku, aj keď v teple sedí doma pri počítači.

Očami robota je videokamera, prostredníctvom ktorej môže užívateľ vyhodnotiť situáciu, aby následne naviedol robota na odpratávanie snehu.

Priestranná batéria nabitá zo zásuvky vám umožní odpratávať sneh niekoľko hodín bez toho, aby ste museli sneh znášať ručne, najmä ak hovoríme o o upratovaní veľkých plôch, v blízkosti budov, kam sa zariadenie na odpratávanie snehu jednoducho nedostane.

Ako vidíte, ponuka domácich robotov je dnes pomerne široká a každý človek si medzi tými, ktoré sú dnes dostupné na trhu, určite nájde presne to, čo mu uľahčí život. Niekoho potrebuje pravidelne čistiť letný záhradný bazén, iného už v zime nebaví odpratávať sneh.

Každý, kto má doma zvieratá, bude premýšľať o kúpe robotického vysávača, z ktorých niektoré dobre vychádzajú so zvieratami. Ak bývate v oblasti so silne znečisteným vzduchom a na oknách sa často práši, s umývaním okien vám pomôže robot. Čo môžeme povedať o robotickej kosačke na trávu, ktorá svojmu majiteľovi umožní robiť ešte viac dôležité veci alebo len relaxujte, kým sa robot stará o trávnik.

Andrej Povny

Robotika - aplikovaná veda, ktorá sa zaoberá vývojom automatizovaných technických systémov.

Slovo „robotics“ (v anglickej verzii „robotics“) prvýkrát použil v tlači Isaac Asimov v sci-fi príbehu „Liar“, publikovanom v roku 1941.

Robot (česky robot, z robota — nútená práca alebo rob — otrok) — automatické zariadenie vytvorené na princípe živého organizmu.

Konanie podľa vopred stanoveného programu a prijímanie informácií o vonkajší svet zo senzorov (analógov zmyslových orgánov živých organizmov) robot samostatne vykonáva výrobné a iné operácie, ktoré zvyčajne vykonávajú ľudia (alebo zvieratá). V tomto prípade môže robot komunikovať s operátorom (prijímať od neho príkazy) a konať autonómne.

„Moderné roboty, vytvorené na základe najnovších výdobytkov vedy a techniky, sa používajú vo všetkých sférach ľudskej činnosti. Ľudia dostali verného pomocníka, schopného nielen vykonávať život ohrozujúcu prácu, ale aj oslobodiť ľudstvo od monotónnych rutinných operácií.“ I. M. Makarov, Yu. „Robotika: História a vyhliadky“

Vzhľad a dizajn moderných robotov môže byť veľmi rôznorodý. V súčasnosti sa v priemyselnej výrobe široko používajú rôzne roboty, vzhľad ktoré (z technických a ekonomických dôvodov) nie sú ani zďaleka „ľudské“.

Príbeh

Informácie o prvom praktická aplikácia Prototypy moderných robotov  automaticky riadených mechanických ľudí   sa datujú do helenistickej éry.

Potom, na majáku postavenom na ostrove Pharos, štyri pozlátené ženské postavy. Cez deň žiarili v lúčoch slnka a v noci boli jasne osvetlené, takže boli vždy z diaľky dobre viditeľné. Tieto sochy, otáčajúce sa v určitých intervaloch, odbíjajú fľaše; v noci vydávali trúbenie, varovali námorníkov pred blízkosťou brehu.

Prototypmi robotov boli aj mechanické figúrky, ktoré vytvoril arabský vedec a vynálezca Al-Jazari (1136-1206). Vytvoril teda loď so štyrmi mechanickými hudobníkmi, ktorí hrali na tamburínach, harfe a flaute.

Kresby Leonarda da Vinciho

Kresbu humanoidného robota vytvoril Leonardo da Vinci okolo roku 1495. Leonardove poznámky, nájdené v 50. rokoch minulého storočia, obsahovali podrobné nákresy mechanického rytiera schopného sedieť, naťahovať ruky, hýbať hlavou a otvárať priezor. Dizajn bol s najväčšou pravdepodobnosťou založený na anatomických štúdiách zaznamenaných u Vitruvian Man. Nie je známe, či sa Leonardo pokúsil postaviť robota.

Od začiatku 18. storočia sa v tlači začali objavovať správy o strojoch so „znakmi inteligencie“, no vo väčšine prípadov sa ukázalo, že išlo o podvod. Vo vnútri mechanizmov boli ukrytí živí ľudia alebo cvičené zvieratá.

Francúzsky mechanik a vynálezca Jacques de Vaucanson vytvoril v roku 1738 prvé funkčné humanoidné zariadenie (android), ktoré hralo na flaute. Vyrábal aj mechanické kačice, o ktorých sa hovorilo, že dokážu klovať potravu a „defekovať“.

Typy robotov

Priemyselné roboty
Nástup numericky riadených obrábacích strojov viedol k vytvoreniu programovateľných manipulátorov pre rôzne operácie nakladania a vykladania strojov.

Vzhľad v 70. rokoch. mikroprocesorové riadiace systémy a výmena špecializovaných riadiacich zariadení za programovateľné ovládače umožnili trojnásobné zníženie nákladov na roboty, čím sa ich masová implementácia v priemysle stala ziskovou. Napomohli tomu objektívne predpoklady rozvoja priemyselnej výroby.

Napriek ich vysokým nákladom počet priemyselných robotov v krajinách s rozvinutou výrobou rýchlo rastie. Hlavným dôvodom masovej robotizácie je:

„Roboty vykonávajú zložité výrobné operácie 24 hodín denne. Vyrábané produkty sú vysokej kvality. Oni... neochorejú, nepotrebujú obedná prestávka a odpočívajte, nestávkujte, nepožadujte povýšenie mzdy a dôchodky. Roboty nie sú ovplyvnené teplotou životné prostredie alebo vystavenie plynom alebo emisiám agresívnych látok nebezpečných pre ľudský život.“

Lekárske roboty
IN posledné roky roboty sa čoraz viac využívajú v medicíne; vyvíjajú sa najmä rôzne modely chirurgických robotov.

Už v roku 1985 bol robot Unimation Puma 200 použitý na umiestnenie chirurgickej ihly počas počítačom riadených biopsií mozgu.

V roku 1992 robot ProBot vyvinutý na Imperial College London vykonal prvú operáciu prostaty, čo znamenalo začiatok praktickej robotickej chirurgie.

Robot Da Vinci

Od roku 2000 spoločnosť Intuitive Surgical komerčne vyrába robota Da Vinci, ktorý je určený pre laparoskopické operácie a je inštalovaný v niekoľkých stovkách kliník po celom svete.

Domáce roboty

Jedným z prvých príkladov úspešnej masovej priemyselnej implementácie domácich robotov bol mechanický pes AIBO od Sony Corporation.

Robotický vysávač iRobot

V septembri 2005 prvý humanoidných robotov"Wakamaru" vyrába Mitsubishi. Robot v hodnote 15 tisíc dolárov je schopný rozpoznávať tváre, rozumieť určitým frázam, poskytovať informácie, vykonávať niektoré sekretárske funkcie a monitorovať priestory.

Stále populárnejšie sú robotické vysávače (v podstate automatické vysávače), ktoré sú schopné svojpomocne upratať byt a vrátiť sa na svoje miesto dobiť bez ľudského zásahu.

Bojové roboty

Bojový robot je automatické zariadenie, ktoré nahrádza človeka v bojových situáciách alebo pri práci v podmienkach nezlučiteľných s ľudskými schopnosťami, na vojenské účely: prieskum, bojové operácie, odmínovanie atď.

Drone

Bojové roboty nie sú len automatické zariadenia s antropomorfným pôsobením, ktoré čiastočne alebo úplne nahrádzajú človeka, ale fungujú aj vo vzdušnom a vodnom prostredí, ktoré nie je ľudským biotopom (diaľkovo ovládané bezpilotné lietadlá, podvodné dopravné prostriedky a hladinové lode).

V súčasnosti je väčšina bojových robotov teleprezenčnými zariadeniami a len veľmi málo modelov má schopnosť vykonávať niektoré úlohy autonómne, bez zásahu operátora.

Na Technologickom inštitúte v Georgii pod vedením profesora Henrika Christensena boli vyvinuté hmyzomorfné roboty pripomínajúce mravce, ktoré sú schopné kontrolovať budovu na prítomnosť nepriateľov a nástražných pascí (do budovy ich dodáva „hlavný robot“ - a mobilný robot na húsenkovej dráhe).

Medzi vojakmi sa rozšírili aj lietajúci roboti. Začiatkom roku 2012 používala armáda po celom svete asi 10 tisíc pozemných a 5 tisíc lietajúcich robotov; 45 krajín po celom svete vyvíjalo alebo nakupovalo vojenské roboty.

Robotní vedci

Prví robotickí vedci Adam a Eve vznikli v rámci projektu Robot Scientist na Univerzite Aberystwyth a v roku 2009 jeden z nich urobil prvý vedecký objav.

Roboty používané na štúdium ventilačných šácht možno určite klasifikovať ako robotických vedcov. Veľká pyramída Cheops. S ich pomocou vzniká tzv „Dvere Gantenbrink“ atď. "Cheopsove výklenky". Výskum pokračuje.

Cestovný systém

Na pohyb po otvorených priestranstvách sa najčastejšie používa kolesové alebo pásové hnacie zariadenie (príkladmi takýchto robotov sú Warrior a PackBot).

Chodiace systémy sa používajú menej často (príkladmi takýchto robotov sú BigDog a Asimo).

Roboty BigDog

Pre nerovné povrchy sú vytvorené hybridné štruktúry, ktoré kombinujú kolesové alebo pásové pojazdy so zložitou kinematikou pohybu kolesa. Tento dizajn bol použitý v lunárnom roveri.

Vo vnútri, v priemyselných zariadeniach sa roboty pohybujú po jednokoľajových dráhach, po podlahových dráhach atď. Na pohyb po naklonených alebo vertikálnych rovinách, potrubím sa používajú systémy podobné „chodiacim“ štruktúram, ale s vákuovými prísavkami.

Známe sú aj roboty, ktoré využívajú princípy pohybu živých organizmov – hadov, červov, rýb, vtákov, hmyzu a ďalšie typy robotov bionického pôvodu.

Robot Tuniak

Systém rozpoznávania vzorov

Rozpoznávacie systémy sú už schopné identifikovať jednoduché trojrozmerné objekty, ich orientáciu a kompozíciu v priestore a dokážu doplniť chýbajúce časti pomocou informácií zo svojej databázy (napríklad zostavenie Lego konštruktéra).

motory

V súčasnosti sa ako pohony bežne používajú jednosmerné motory, krokové motory a servá.

Existuje vývoj motorov, ktoré vo svojej konštrukcii nepoužívajú motory: napríklad technológia znižovania materiálu pod vplyvom elektrického prúdu (alebo poľa), ktorá umožňuje dosiahnuť presnejšiu zhodu pohybu robota s prirodzené plynulé pohyby živých bytostí.

Matematický základ

Robot Aibo

Okrem už široko využívaných technológií neurónových sietí existujú aj samoučiace sa algoritmy na interakciu robota s okolitými objektmi v reálnom trojrozmernom svete: robotický pes Aibo pod kontrolou takýchto algoritmov prešiel tým istým. etapy učenia sa ako novonarodené bábätko, samostatne sa učí koordinovať pohyby svojich končatín a interakciu s okolitými predmetmi (s hrkálkami v ohrádke). Toto poskytuje ďalší príklad matematického chápania algoritmov práce vyššej nervovej aktivity u ľudí.

Navigácia

Systémy na zostavenie modelu okolitého priestoru pomocou ultrazvuku alebo skenovania laserovým lúčom sú široko používané v pretekárskych robotických autách (ktoré už úspešne a samostatne prechádzajú skutočnými mestskými trasami a cestami na nerovnom teréne, berúc do úvahy neočakávané prekážky).

Vzhľad

V Japonsku sa vývoj robotov, ktorí majú vzhľad na prvý pohľad nerozoznateľný od človeka, nezastavuje. Vyvíja sa technika simulácie emócií a mimiky robotov.

V júni 2009 vedci z Tokijskej univerzity predstavili humanoidného robota „KOBIAN“, schopného vyjadrovať svoje emócie — šťastie, strach, prekvapenie, smútok, hnev, znechutenie — prostredníctvom gest a mimiky.

Robot KOBIAN

Robot je schopný otvárať a zatvárať oči, pohybovať perami a obočím a používať ruky a nohy.

Výrobcovia robotov

Existujú spoločnosti špecializujúce sa na výrobu robotov (medzi najväčšie patrí iRobot Corporation). Roboty vyrábajú aj niektoré spoločnosti pôsobiace v oblasti špičková technológia: ABB, Honda, Mitsubishi, Sony, World Demanded Electronic, Gostai, KUKA.

Konajú sa výstavy robotov, napr. najväčšia svetová medzinárodná výstava robotov (iRex) (konaná začiatkom novembra každé dva roky v Tokiu v Japonsku).