Robotika - globalne perspektive, najbolj obetavna podjetja in projekti. Osnove robotike. Znanje in veščine

Robotiki predstavljajo kombinacijo nasprotij. Kot specialisti so vešči zapletenosti svoje specializacije. Kot splošni strokovnjaki so sposobni pokriti celotno problematiko v obsegu, ki ga dovoljuje njihova obsežna baza znanja. Predstavljamo vašo pozornost zanimiv material na temo spretnosti in spretnosti, ki jih potrebuje pravi robotik.

In poleg samega gradiva so tu še komentarji enega od naših robotskih strokovnjakov, kustosa Jekaterinburga Olega Evsegneeva.

Inženirji robotike običajno spadajo v dve kategoriji: misleci (teoretiki) in izvajalci (praktiki). To pomeni, da morajo biti robotiki drugačni dobra kombinacija dva nasprotujoča si stila dela. »Raziskovalni« ljudje na splošno radi rešujejo probleme z razmišljanjem, branjem in študijem. Po drugi strani pa praktiki radi rešujejo težave le tako, da si tako rekoč umažejo roke.

Robotika zahteva občutljivo ravnovesje med intenzivnim raziskovanjem in sproščenim premorom dela na resničnem problemu. Predstavljeni seznam je vseboval 25 poklicnih veščin, razvrščenih v 10 veščin, ki so bistvenega pomena za graditelje robotov.

1. Sistemsko razmišljanje

Vodja projekta je nekoč opazil, da veliko ljudi, ki se ukvarjajo z robotiko, konča kot vodje projektov ali sistemski inženirji. To je še posebej smiselno, saj so roboti zelo kompleksni sistemi. Strokovnjak, ki dela z roboti, mora biti dober mehanik, elektronik, električar, programer in celo imeti znanje psihologije in kognitivne dejavnosti.

Dober robotik je sposoben razumeti in teoretično utemeljiti, kako vsi ti različni sistemi delujejo skupaj in harmonično. Če lahko strojni inženir povsem razumno reče: "to ni moje delo, potrebujemo programerja ali električarja," potem mora biti robotik dobro podkovan v vseh teh disciplinah.

Na splošno je sistemsko razmišljanje pomembna veščina za vse inženirje. Naš svet je en velik, super zapleten sistem. Veščine sistemskega inženiringa pomagajo pravilno razumeti, kaj in kako je povezano v tem svetu. Če veste to, lahko ustvarite učinkovite nadzorne sisteme za resnični svet.

2. Programerjeva miselnost

Programiranje je zelo pomembna veščina za robotika. Ni pomembno, ali delate na nizkonivojskih krmilnih sistemih (z uporabo samo MATLAB za načrtovanje krmilnikov) ali pa ste računalničar, ki načrtuje kognitivne sisteme na visoki ravni. Inženirji robotov so lahko vključeni v programiranje na kateri koli ravni abstrakcije. Glavna razlika med običajnim programiranjem in programiranjem robotov je v tem, da robotik sodeluje s strojno opremo, elektroniko in neredom resničnega sveta.

Danes se uporablja več kot 1500 programskih jezikov. Čeprav se vam očitno ne bo treba naučiti vseh, ima dober robotik miselnost programerja. Počutili se bodo udobno pri učenju katerega koli novega jezika, če bo nenadoma potrebno. In tukaj gladko preidemo na naslednjo spretnost.

Komentar Olega Evsegnejeva: Dodal bi, da ustvarjanje sodobnih robotov zahteva znanje jezikov nizke, visoke in celo ultravisoke ravni. Mikrokontrolerji morajo delovati zelo hitro in učinkovito. Da bi to dosegli, se morate poglobiti v arhitekturo računalniške naprave, poznati značilnosti dela s pomnilnikom in protokole nizke ravni. Robotovo srce je lahko težko operacijski sistem npr. ROS. Tukaj morda že potrebujete znanje o OOP, sposobnost uporabe resnih paketov računalniškega vida, navigacije in strojnega učenja. Nazadnje, če želite napisati robotski vmesnik na spletu in ga povezati z internetom, bi bilo dobro naučiti se skriptnih jezikov, kot je python.

3. Sposobnost samoučenja

Nemogoče je vedeti vse o robotiki, vedno je nekaj neznanega, kar bo treba preučiti, ko se pojavi potreba pri izvedbi naslednjega projekta. Tudi po diplomi iz robotike in večletnem podiplomskem delu mnogi šele začenjajo zares razumevati osnove robotike.

Želja po nenehnem učenju novega je pomembna sposobnost v vaši karieri. Zato vam bo uporaba učnih metod, ki so učinkovite za vas osebno, in dobro bralno razumevanje pomagala hitro in enostavno pridobiti novo znanje, ko se pojavi potreba.

Komentar Olega Evsegnejeva: To je ključna veščina pri vsakem ustvarjalnem podvigu. Uporabite ga lahko za pridobivanje drugih veščin

4. Matematika

V robotiki ni veliko temeljnih veščin. Ena takih temeljnih veščin je matematika. Verjetno boste težko uspeli v robotiki brez ustreznega znanja vsaj iz algebre, računa in geometrije. To je zato, ker se robotika na najosnovnejši ravni opira na sposobnost razumevanja in manipuliranja z abstraktnimi koncepti, ki so pogosto predstavljeni kot funkcije ali enačbe. Geometrija je še posebej pomembna za razumevanje tem, kot so kinematika in tehnične risbe (ki jih boste verjetno naredili veliko med svojo kariero, vključno z nekaterimi na prtičku).

Komentar Olega Evsegnejeva: Obnašanje robota, njegov odziv na okoliške dražljaje, njegova sposobnost učenja - vse to je matematika. Preprost primer. Sodobni droni dobro letijo zahvaljujoč Kalmanovemu filtru, zmogljivemu matematičnemu orodju za izboljšanje podatkov o položaju robota v prostoru. Robot Asimo lahko razlikuje predmete zahvaljujoč nevronskim mrežam. Celo robotski sesalnik uporablja zapleteno matematiko za krmarjenje po prostoru.

5. Fizika in uporabna matematika

Nekateri ljudje (na primer čisti matematiki), ki si prizadevajo delovati z matematičnimi koncepti brez sklicevanja na realni svet. Ustvarjalci robotov niso tak tip ljudi. Znanje fizike in uporabne matematike je v robotiki pomembno, ker resnični svet nikoli ni tako natančna kot matematika. Biti sposoben odločiti, kdaj je izračun dovolj dober za dejansko delo, je ključna veščina za inženirja robotike. Kar nas gladko pripelje do naslednje točke.

Komentar Olega Evsegnejeva: Obstaja dober primer - avtomatske postaje za letenje na druge planete. Poznavanje fizike omogoča tako natančen izračun njihove trajektorije leta, da se naprava po letih in milijonih kilometrov znajde v točno določenem položaju.

6. Analiza in izbira rešitve

Biti dober robotik pomeni nenehno sprejemanje inženirskih odločitev. Kaj izbrati za programiranje - ROS ali drug sistem? Koliko prstov naj bi imel oblikovani robot? Katere senzorje naj izberem za uporabo? Robotika uporablja veliko rešitev in med njimi skoraj ni ene prave.

Zahvaljujoč obsežni bazi znanja, ki se uporablja v robotiki, boste morda lahko našli boljše rešitve za določene probleme kot strokovnjaki iz bolj specializiranih disciplin. Za izločanje sta potrebna analiza in odločanje največja korist iz vaše rešitve. Spretnosti analitičnega mišljenja vam bodo omogočile, da analizirate problem z več perspektiv, medtem ko vam bodo spretnosti kritičnega mišljenja pomagale uporabiti logiko in sklepanje, da uravnotežite prednosti in slabosti vsaka odločitev.

Robotik(češko. robot od robota- prisilno delo in oropati- suženj) - specialist za razvoj robotov in njihovo vzdrževanje. Poklic je primeren za tiste, ki jih zanimajo fizika, matematika, risanje in računalništvo (glej izbira poklica glede na zanimanje za šolske predmete).

Značilnosti poklica

Robotika(robotika) je uporabna znanstvena veja, namenjena ustvarjanju robotov in avtomatiziranih tehnični sistemi. Takšni sistemi se imenujejo tudi robotski sistemi (RTS). Drugo ime je robotika. To je ime za proces ustvarjanja robotov, po analogiji s strojništvom. Roboti so še posebej potrebni tam, kjer je za človeka pretežko ali nevarno delo in kjer je treba vsako dejanje opraviti nadčloveško natančno. Robot lahko na primer vzame vzorce tal na Marsu, deaktivira eksplozivno napravo ali izvede natančno sestavo naprave.

Seveda pa vsaka vrsta dela zahteva posebnega robota. Univerzalnih robotov še ni. Vso robotiko lahko razdelimo na industrijsko, gradbeno, letalsko, vesoljsko, podvodno in vojaško. Poleg tega obstajajo roboti pomočniki, roboti za igre itd.

Robot lahko deluje po vnaprej izdelanem programu ali pod nadzorom operaterja. Ne obstajajo roboti z neodvisnim razmišljanjem in motivacijo, s svojim čustvenim svetom in pogledom na svet. To je na bolje.

Robotika je povezana z mehatroniko.

Mehatronika je disciplina, ki se posveča ustvarjanju in delovanju računalniško vodenih strojev in sistemov. Mehatronika se pogosto imenuje elektromehanika in obratno.

Mehatronika vključuje tovarniške stroje s programskim krmiljenjem, brez posadke vozila, sodobna pisarniška oprema itd. Z drugimi besedami, naprave in sistemi, namenjeni opravljanju določene naloge. Naloga pisarniškega tiskalnika je na primer tiskanje dokumentov.

Kaj je v bistvu robot?

Kot že samo ime pove, je bil robot sprva zamišljen kot človeška podobnost. Toda pragmatizem prevzame. Najpogosteje je robotu dodeljena vloga tehnične naprave, za katero videz nima velikega pomena. Vsaj industrijski roboti sploh niso podobni ljudem.

Imajo pa roboti lastnost, ki jih združuje z vsemi živimi bitji – gibanje. In način gibanja včasih povsem jasno kopira tisto, kar najdemo v naravi. Na primer, robot lahko leti kot kačji pastir, teče po steni kot kuščar, hodi po tleh kot človek itd.

(Oglejte si video na dnu strani.)

Po drugi strani pa so nekateri roboti posebej zasnovani za čustveni odziv ljudi. Na primer, psi roboti popestrijo življenje ljudem, ki nimajo časa za pravega psa. In plišasti "dojenčki" lajšajo depresijo.

Ni več daleč čas, ko bomo med drugimi gospodinjskimi aparati imeli tudi robote, ki bodo pomagali pri gospodinjskih opravilih. Osebno bi raje služabnika v obliki nasmejanega plastičnega kokona na kolesih. Verjetno pa bo nekdo želel, da bi bili njegovi roboti majordomi videti kot pravi ljudje. V tej smeri je že bil dosežen neverjeten napredek.

Izdelava robota je tisto, kar počne robotik. Natančneje, inženir robotike. Izhaja iz nalog, ki jih bo robot rešil, razmišlja o mehaniki in elektronskih delih ter programira svoja dejanja. Tovrstno delo ni za osamljenega izumitelja; inženirji robotike delajo v timu.

Toda robota ni treba samo izumiti in razviti. Treba ga je vzdrževati: upravljati delo, spremljati njegovo "dobro počutje" in ga popraviti. To počne tudi robotik, vendar je specializiran za vzdrževanje.

V jedru sodobna robotika so mehanika, elektronika in programiranje. Toda, kot namigujejo pisci znanstvene fantastike, se bo sčasoma bio- in nanotehnologija široko uporabljala za izdelavo robotov. Rezultat bo kiborg, tj. kibernetski organizem je nekaj med živim človekom in robotom. Da ne boste preveč srečni zaradi tega, si lahko ogledate film "Terminator", katerikoli del.

Začetek zgodovine robotov

Besedo "robot" je skoval Karel Capek leta 1920 in jo uporabil v svoji igri "R.U.R." ("Rossumovi univerzalni roboti"). Kasneje, leta 1941, je Isaac Asimov uporabil besedo "robotika" v znanstvenofantastični zgodbi "Lažnivec".

A očitno lahko arabskega izumitelja Al-Jazarija, ki je živel v 12. stoletju, štejemo za enega prvih robotikov v človeški zgodovini. Ostajajo dokazi, da je ustvaril mehanične glasbenike, ki so zabavali javnost z igranjem na harfo, flavto in tamburine. Leonardo da Vinci, ki je živel v XV-XVI stoletja, je za seboj pustil risbe mehanskega viteza, ki je sposoben premikati roke in noge ter odpreti vizir svoje čelade. Toda ti izjemni izumitelji so si težko predstavljali, kakšne višine bo tehnologija dosegla v nekaj stoletjih.

Usposabljanje robotike

Če želite postati robotik, morate pridobiti višjo izobrazbo mehatronike in robotike. Zlasti to področje vključuje posebnost "roboti in robotski sistemi". Visoka izobrazba se kvalificira za inženirja.

Na tem tečaju lahko pridobite poklic specialista mehatronike in robotike v 3 mesecih in 10.000 rubljev.
— Ena najbolj dostopnih cen v Rusiji;
— diploma o poklicni prekvalifikaciji uveljavljene oblike;
— Usposabljanje v popolnoma oddaljeni obliki;
— Potrdilo o skladnosti s poklicnimi standardi v vrednosti 10.000 rubljev. kot darilo!;
— Največja izobraževalna ustanova dodatnega poklicnega izobraževanja. izobraževanje v Rusiji.

Delovno mesto

Robotiki delajo v letalskih in astronavtičnih oblikovalskih birojih. Na primer, v NPO po imenu. S.A. Lavočkina. V raziskovalnih centrih različnih področij (vesolje, medicina, proizvodnja nafte itd.). V podjetjih, specializiranih za robotiko.

Plačilo

Pomembne lastnosti

Poklic robotika zahteva zanimanje za eksaktne znanosti in tehniko, analitičen um, dobro strukturirano razmišljanje v kombinaciji z bogato domišljijo.

Znanje in veščine

V bistvu je robotik univerzalen specialist: inženir, programer, kibernetik vsi skupaj. Potrebuje znanje mehanike, programiranja, teorije avtomatskega krmiljenja, teorije oblikovanja avtomatski sistemi. Oblikovalske sposobnosti in sposobnost dela z rokami, na primer uporaba spajkalnika, so zelo pomembne.

Danes postajajo tečaji robotike zelo priljubljeni. Takšne lekcije pomagajo šolarjem oblikovati in razvijati kritično mišljenje, se naučiti kreativno pristopiti k procesu reševanja problemov različnih stopenj kompleksnosti in pridobiti veščine timskega dela.

Nova generacija

Sodobno izobraževanje gre proti nov krog njegovega razvoja. Številni učitelji in starši iščejo priložnost, da otroke navdušijo za naravoslovje, jim vzbudijo ljubezen do učenja in jih napolnijo z željo po ustvarjanju in razmišljanju izven okvirjev. Tradicionalne oblike podajanja gradiva so že dolgo izgubile pomen. Nova generacija ni podobna svojim prednikom. Želijo se učiti na živahen, zanimiv, interaktiven način. Ta generacija zlahka krmari sodobne tehnologije. Otroci se želijo razvijati tako, da ne le sledijo hitro razvijajočim se tehnologijam, temveč tudi neposredno sodelujejo v tem procesu.

Veliko jih zanima: »Kaj je robotika? Kje se lahko tega naučiš?

Izobraževanje in roboti

to akademska disciplina vključuje predmete, kot so oblikovanje, programiranje, algoritmi, matematika, fizika in druge discipline, povezane z inženirstvom. Svetovna robotska olimpijada (World Robotics Olympiad - WRO) poteka vsako leto. Na izobraževalnem področju je to množično tekmovanje, ki omogoča tistim, ki se prvič srečujejo s tovrstnim predmetom, da bolje spoznajo, kaj je robotika. Udeležencem iz več kot 50 držav daje možnost, da se preizkusijo v tem. Na tekmovanje prihaja približno 20 tisoč ekip, ki jih sestavljajo otroci od 7 do 18 let.

Glavni cilj WRO: razvoj in popularizacija STT (znanstvene in tehnične ustvarjalnosti) in robotike med mladimi in otroki. Tovrstne olimpijade so sodobno izobraževalno orodje 21. stoletja.

Nove funkcije

Da bi otroci bolje razumeli, kaj je robotika, se na tekmovanjih uporabljajo teoretična in praktična znanja, pridobljena pri pouku v okviru krožkovnega dela in šolskega kurikuluma za naravoslovje in natančne vede. Strast do discipline robotike se postopoma razvije v željo po globljem spoznavanju znanosti, kot so matematika, fizika, računalništvo in tehnologija.

WRO je edinstvena priložnost za njene udeležence in opazovalce, da se ne le poglobijo v robotiko, ampak tudi da razvijejo ustvarjalnost in veščine kritičnega mišljenja, ki so tako potrebne v 21. stoletju.

izobraževanje

Zanimanje za izobraževalno disciplino robotika je vsak dan večje. Materialna baza se nenehno izboljšuje in razvija, mnoge ideje, ki so bile do nedavnega le sanje, so zdaj realnost. Študij predmeta "Osnove robotike" je postal mogoč za veliko število otroci. Otroci se na urah naučijo reševati probleme z omejenimi sredstvi, predelovati in asimilirati informacije ter jih pravilno uporabljati.

Otroci se zlahka učijo. Sodobna mlajša generacija, vzgojena na različnih pripomočkih, praviloma nima težav pri obvladovanju discipline "Osnove robotike", če ima željo in žejo po novem znanju.

Nujno je, da je tudi odrasle težje prekvalificirati kot učiti čiste, a žejne otroške misli. Pozitiven trend je ogromna pozornost popularizaciji robotike v mladinsko okolje s strani ruskih vladnih agencij. In to je razumljivo, saj je naloga posodobitve in privabljanja mladih strokovnjakov vprašanje konkurenčnosti države v mednarodnem prostoru.

Pomen predmeta

Danes aktualno vprašanje Ministrstvo za izobraževanje vredno predstavitve izobraževalna robotika v obsegu šolskih disciplin. Velja za pomembno področje razvoja. Pri pouku tehnologije bi morali otroci pridobiti razumevanje moderno sfero razvoj tehnologije in dizajna, ki jim daje možnost, da izumljajo in gradijo sami. Ni nujno, da vsi študentje postanejo inženirji, a vsak mora imeti priložnost.

Na splošno je pouk robotike za otroke izjemno zanimiv. To je pomembno, da razumejo vsi – tako učitelji kot starši. Takšni tečaji nudijo priložnost videti druge discipline v drugačni luči in razumeti pomen njihovega študija. Toda pomen, razumevanje, zakaj je to potrebno, je tisto, kar premika misli fantov. Njegova odsotnost izniči vsa prizadevanja učiteljev in staršev.

Pomemben dejavnik je, da učenje robotike ni stresen proces in otroke popolnoma prevzame. To ni samo razvoj študentove osebnosti, ampak tudi priložnost, da se umaknejo od ulice, neugodnega okolja, brezdelne zabave in posledic, ki jih prinašajo.

Izvor

Samo ime robotika izhaja iz ustrezne angleške robotics. To je uporabna veda, ki se ukvarja z razvojem tehničnih avtomatiziranih sistemov. V proizvodnji je eden glavnih tehničnih temeljev intenzifikacije.

Vsi zakoni robotike, tako kot sama znanost, so tesno povezani z elektroniko, mehaniko, telemehaniko, mehanotroniko, računalništvom, radijsko tehniko in elektrotehniko. Samo robotiko delimo na industrijsko, gradbeno, medicinsko, vesoljsko, vojaško, podvodno, letalsko in gospodinjsko.

Koncept "robotike" je v svojih zgodbah prvič uporabil pisatelj znanstvene fantastike To je bilo leta 1941 (zgodba "Lažnivec").

Besedo "robot" so leta 1920 izumili češki pisatelji in njegov brat Josef. Vključena je bila v znanstvenofantastično igro "Rossumovi univerzalni roboti", ki je bila uprizorjena leta 1921 in je uživala velik uspeh pri občinstvu. Danes lahko opazimo, kako se je linija, začrtana v predstavi, močno razvila v luči znanstvenofantastične kinematografije. Bistvo zapleta: lastnik tovarne razvija in vzpostavlja proizvodnjo velikega števila androidov, ki lahko delajo brez počitka. Toda ti roboti se sčasoma uprejo svojim ustvarjalcem.

Zgodovinski primeri

Zanimivo je, da so se začetki robotike pojavili že v davnih časih. O tem pričajo ostanki premikajočih se kipov, ki so bili narejeni v 1. stoletju pr. Homer je v Iliadi pisal o služkinjah, ustvarjenih iz zlata, ki so znale govoriti in razmišljati. Danes se inteligenca, s katero so obdarjeni roboti, imenuje - umetna inteligenca. Poleg tega je starogrški strojni inženir Archytas iz Tarenta zaslužen za načrtovanje in ustvarjanje mehanskega letečega goloba. Ta dogodek sega približno v leto 400 pr.

Takih primerov je veliko. Dobro so zajeti v knjigi I. M. Makarova. in Topcheeva Yu.I. "Robotika: zgodovina in možnosti." Na poljuden način pripoveduje o nastanku sodobnih robotov, oriše pa tudi robotiko prihodnosti in temu primeren razvoj človeške civilizacije.

Vrste robotov

Vklopljeno moderni oder Najpomembnejši razredi splošnih robotov so mobilni in manipulativni.

Mobile je avtomatski stroj z gibljivo šasijo in krmiljenimi pogoni. Ti roboti so lahko hoja, kolesa, gosenica, plazenje, plavanje ali letenje.

Manipulator je avtomatski stacionarni ali mobilni stroj, sestavljen iz manipulatorja z več stopnjami mobilnosti in programskega krmiljenja, ki opravlja motorične in krmilne funkcije v proizvodnji. Takšni roboti so na voljo v talni, portalni ali viseči obliki. Najbolj razširjeni so v instrumentalni in strojegradnji.

Načini premikanja

Roboti na kolesih in gosenicah so postali zelo razširjeni. Premikanje hodečega robota je zahteven dinamični problem. Takšni roboti še ne morejo imeti stabilnega gibanja, ki je lastno ljudem.

Glede letečih robotov lahko rečemo, da je večina sodobnih letal prav to, le da jih upravljajo piloti. Hkrati lahko avtopilot nadzoruje let na vseh stopnjah. Leteči roboti vključujejo tudi svoj podrazred - križarske rakete. Takšne naprave so lahke in izvajajo nevarne misije, vključno s streljanjem na ukaz operaterja. Poleg tega obstajajo konstrukcijske naprave, ki lahko samostojno streljajo.

Obstajajo leteči roboti, ki uporabljajo pogonske tehnike, ki jih uporabljajo pingvini, meduze in ožigalkarji. To metodo gibanja lahko vidimo pri robotih Air Penguin, Air Ray in Air Jelly. Proizvaja jih Festo. Roboti RoboBee pa uporabljajo metode letenja žuželk.

Med plazečimi se roboti najdemo številne novosti, ki so v gibanju podobne črvom, kačam in polžem. V tem primeru robot uporablja sile trenja na hrapavi podlagi ali ukrivljenost površine. Ta vrsta gibanja je uporabna za ozke prostore. Takšni roboti so potrebni za iskanje ljudi pod ruševinami uničenih zgradb. Kačam podobni roboti se lahko premikajo v vodi (na primer ACM-R5, izdelan na Japonskem).

Roboti, ki se premikajo po navpični površini, uporabljajo naslednje pristope:

• podobno osebi, ki pleza po steni z robovi (stanfordski robot Capuchin);
• podobno kot gekoni opremljeni z vakuumskimi priseski (Wallbot in Stickybot).

Med plavalnimi roboti je veliko razvojev, ki se premikajo po principu posnemanja rib. Učinkovitost takšnega gibanja je za 80% višja od učinkovitosti gibanja s propelerjem. Takšni modeli imajo nizko raven hrupa in visoko manevriranje. Zato so zelo zanimivi za podvodne raziskovalce. Takšni roboti vključujejo modele z Univerze v Essexu - Robotic Fish and Tuna, ki jih je razvil Field Robotics Institute. Oblikovani so po gibalnih lastnostih tun. Med roboti, ki posnemajo gibanje bode, je znan razvoj podjetja Festo: Aqua Ray. In robot, ki se premika kot meduza, je Aqua Jelly istega razvijalca.

Klubsko delo

Večina robotskih klubov je namenjenih začetnikom in srednja šola. Ampak tudi otroci predšolska starost niso prikrajšani za pozornost. Glavna vloga Tu ima pomembno vlogo razvoj ustvarjalnosti. Predšolski otroci se morajo naučiti svobodnega razmišljanja in svoje zamisli prevesti v ustvarjalnost. Zato so namenjeni tečaji robotike v klubih za otroke, mlajše od 6 let aktivno uporabo kocke in enostavni sestavi za sestavljanje.

Šolski kurikulum zagotovo postaja vse bolj zapleten. Omogoča vam, da se seznanite z različnimi razredi robotov, se preizkusite v praksi in se poglobite v znanost. Nove discipline razkrivajo otrokov potencial za pridobivanje strokovnih veščin in znanj na izbranem področju tehnike.

Robotski kompleksi

Sodobni razvoj robotike je na taki stopnji, da se zdi, da se obeta močan preboj robotske tehnike. To je enako kot pri video klicih in mobilnih pripomočkih. Vse to se je do nedavnega zdelo nedostopno množični potrošnji. Toda danes je to običajno in ni več presenetljivo. Toda vsaka razstava robotike nam pokaže fantastične projekte, ki prevzamejo človeka že ob misli na njihovo implementacijo v življenje družbe.

V izobraževalnem sistemu omogočajo izvajanje programa z uporabo projektne aktivnosti in sicer kompleksne instalacije robotov, med katerimi so priljubljeni naslednji:

Nadzor

Po vrsti nadzornih sistemov obstajajo:

• biotehnični (ukaz, kopiranje, polavtomatski);
• samodejno (programsko, prilagodljivo, inteligentno);
• interaktivni (avtomatizirani, nadzorni, interaktivni).

Glavne naloge nadzora robota vključujejo:

• načrtovanje gibanja in položajev;
• načrtovanje sil in momentov;
• identifikacija dinamičnih in kinematičnih podatkov;
• dinamična analiza točnosti.

Razvoj metod vodenja je na področju robotike zelo pomemben. To je pomembno za tehnično kibernetiko in teorijo avtomatskega vodenja.

Robotika danes osvaja vse več panog in se vse bolj uvaja vanje različna področja človeško življenje. In če so prejšnji roboti lahko opravljali vlogo osebe in jo nadomestili v tovarnah, kjer so med proizvodnjo na tekočem traku pogosto potrebna monotona dejanja, na primer pri proizvodnji avtomobilov, so zdaj prišli časi, ko je robote mogoče najti v vsakem domu. pomagati osebi pri reševanju perečih težav in pomagati prihraniti naš čas in trud.

Gospodinjski roboti, namenjeni pomoči ljudem v vsakdanjem življenju, postajajo vse bolj priljubljeni, kar sploh ni presenetljivo, saj je raznolikost robotov vsako leto večja. Danes so to sesalniki, kosilnice, čistilniki oken, bazenov in celo roboti za odstranjevanje snega.

Mimogrede, že leta 2007 je Bill Gates opozoril na velik potencial tega tehnološkega področja z objavo članka "Robot v vsakem domu", kjer je odražal možnosti, ki se bodo družbi odprle zaradi uvedbe gospodinjski roboti.

Tema tega članka bo kratek pregled vrste gospodinjskih robotov, ki postajajo vse bolj priljubljeni. Ogledali si bomo več robotov, zasnovanih za različne gospodinjske aplikacije, videli bomo, kako delujejo, kaj zmorejo, kako jih je treba uporabljati in kako enostavno je z njimi rokovati.

Ker je robotski sesalnik avtonomna naprava, je nujno opremljen ne le z baterijo, ampak tudi s kamero, ki mu pomaga krmariti po prostoru, da ne bi dvakrat čistil istega mesta.

Robot preprosto vnaprej sestavi optimalen zemljevid čiščenja na podlagi podatkov iz kamere, nato nadaljuje neposredno s čiščenjem, po katerem se vrne na začetno točko, povezano s polnilnikom.

Na krovu sesalnika so vsi potrebni senzorji (vključno z žiroskopom), ki omogočajo napravi, da izmeri razdaljo do ovire, oceni višino podnožja pohištva nad tlemi (ali se lahko premika pod njim), zazna trčenje, ugotavljanje prisotnosti zbiralnika prahu na mestu itd. Inteligentna elektronika omogoča robotu normalno navigacijo med pohištvom in stenami med delom.

Zbiralnik prahu je kompakten in se nahaja blizu krtač. Za premikanje robot uporablja dve kolesi, s katerima se lahko obrača. Dve vodilni krtači pometata odpadke proti turbo krtači, ta pa jih usmeri v posodo za prah, kjer jih sesalna naprava končno zajame. Vso to opremo napaja zmogljivost več amper ur.

Zahvaljujoč prisotnosti žiroskopa, robotski sesalnik vedno "pozna" svoj kot naklona, ​​zato ni možnosti, da bi se zataknil. Edina pomanjkljivost tovrstnih robotskih sesalnikov je nizka sesalna moč. Primerni so za čiščenje gladkih talnih oblog, kot sta linolej ali laminat, vendar je malo verjetno, da bodo kos čiščenju močno umazane preproge.

Vsekakor pa nam lahko robotski sesalnik precej olajša življenje. Vsakič, ko človek vidi prah na tleh, mu ni več treba teči po metlo, da bi ga pometla. Dovolj je, da programirate robota za redno čiščenje, in samostojno bo izvajal preventivno vzdrževanje v celotnem stanovanju, domu ali celo pisarni.

Obstajata dve vrsti robotov za čiščenje oken. Prvi tip je robot, sestavljen iz dveh delov, od katerih je v enem krmilna elektronika, v drugem čistilni mehanizem. Oba dela sta z različnih strani pritrjena na okensko steklo, na njem pa ju držijo trajni magneti.

Najprej si robot nastavi zemljevid, po katerem dela, pri čemer najprej doseže vsak rob kozarca in tako izmeri velikost površine, ki jo je treba pomiti, nato pa jo začne pomivati, premikajoč se v cikcak.

Štiri blazinice iz mikrovlaken služijo kot orodje za čiščenje, gibanje pa se doseže s pomočjo interakcije trajnih magnetov in krmilnega modula.

V sredini med blazinicami je luknja, iz katere se dovaja detergent. Napravo napaja vgrajena litijeva baterija. Oseba mora samo zagnati stroj in vse bo naredila sama, z detergentom, ki je prednapolnjen v posebnem rezervoarju.

Druga vrsta robota za čiščenje oken je robot z vakuumskimi priseski. Takšen robot ima samo en in edini delovni modul za eno stran okna.

Robot v bistvu briše steklo tako, da se premika levo in desno po njegovi površini, brez uporabe vrtljivih blazinic. Uporablja zamenljivo prtičko, ki jo je treba najprej ročno navlažiti z detergentom.

Robot se napaja iz električnega omrežja, vendar delo opravlja avtonomno, ko ga vklopite in namestite na steklo. Obstaja rezervna baterija za primer izpada električne energije v hiši. Uporabnik mora samo namestiti robota na steklo in ga vključiti.

Načelo delovanja teh robotov je naslednje. Prvi korak je polaganje omejevalnega kabla, po katerem teče enosmerni tok in ki določa mejo delovnega območja robotske kosilnice. Ta avtonomna kosilnica je opremljena z vsemi potrebnimi senzorji, vključno s senzorji za ovire, kot so robotski sesalniki, tako da se lahko kosilnica izogne ​​drevesu, robniku ali gredici.

Omejevalni kabel je potreben za zagotovitev, da kosilnica ne pade v ribnik ali poskuša kositi kamnov na vrtni poti in se s tem poškoduje. Kabel ograjuje obod, gredice, kamnite poti in ribnike.

Med delovanjem se kosilnica kaotično premika po območju znotraj oboda in reže travo z noži. Nekateri modeli se ne premikajo kaotično, ampak v spirali ali cikcaku, odvisno od proizvajalca.

Parametri robotskih kosilnic se razlikujejo. Najprej delovna širina. Strinjam se, z delovno širino 56 cm v primerjavi s 24 cm bo delo potekalo in opravljeno hitreje. Pomembna je tudi moč.

Kosilnica z močjo 500 vatov in delovno širino 56 cm bo isto površino pokrila veliko hitreje kot 100 vatni model. Baterija tukaj vsekakor določa območje, ki ga lahko robot postreže z enim polnjenjem. Obstajajo robotske kosilnice za 4 hektare, obstajajo pa tudi za vseh 30 hektarjev.

Ali je kompletu priložena polnilna baza, da se lahko kosilnica dvigne, napolni in nadaljuje z delom? Potrošnik mora biti na to pozoren pri izbiri modela, sicer bo moral sam nositi robota za polnjenje, kar ni vedno priročno.

Če obstaja polnilna bazna postaja, bo oseba lahko programirala kosilnico za celotno sezono in ne bo skrbela za urnik košnje trate.

Robot ima napajalni kabel in par koles za premikanje po dnu in stenah bazena. Glede na dolžino žice se normalizira velikost bazena, ki ga lahko obvlada robot. Krtače robota se vrtijo neodvisno od koleščkov in enostavno odstranijo sluz in umazanijo z usmerjanjem skozi filter.

Voda skupaj z umazanijo se vsesa v filtrirni prostor robota, nato se voda vrže nazaj v bazen in umazanija se usede na filtru. Potem morate samo izvleči filter in ga sprati pod vodo.

Robot za čiščenje bazena najprej očisti dno, nato pa se premika vzdolž sten in se jih drži. Torej 70% časa porabimo za čiščenje dna, 30% pa za čiščenje sten bazena. Tipičen bazen ima površino dna 28 m2. povprečen robot bo očistil v 2-3 urah.

Kljub temu, da gre voda skozi robotov filter, ki jo posesa njegova črpalka, bo moral lastnik bazena kot vedno uporabiti sistem za čiščenje vode v bazenu, robot ga ne bo zamenjal, očistil bo le površine, vendar ne sama voda. Vendar bo robot svojega lastnika razbremenil ne le ročnega čiščenja bazena, temveč tudi potrebe po opazovanju postopka čiščenja.

Končno je robotska snežna freza najbolj primerna rešitev za naše zemljepisne širine. Namesto mahanja z lopato tam, kjer velika oprema za odstranjevanje snega ne more mimo, vam bo pomagal robot za odstranjevanje snega. Robota upravljamo s pametnim telefonom prek Wi-Fi-ja in je videti kot interaktivna igra.

Dviganje in spuščanje žlice, premikanje sem ter tja po gosenicah, obračanje – vse to zmore robot, ki ga operater upravlja na daljavo, tudi ko sedi na toplem doma za računalnikom.

Oči robota so video kamera, preko katere lahko uporabnik oceni situacijo in nato vodi robota pri izvajanju del za čiščenje snega.

Zmogljiva baterija, ki se polni iz vtičnice, vam bo omogočila čiščenje snega več ur, ne da bi morali ročno nositi sneg, še posebej, če govorimo o o čiščenju velikih površin v bližini zgradb, kamor oprema za odstranjevanje snega preprosto ne doseže.

Kot lahko vidite, je nabor gospodinjskih robotov danes precej širok in vsaka oseba bo med tistimi, ki so danes na voljo na trgu, zagotovo našla tisto, kar mu bo olajšalo življenje. Nekateri morajo redno čistiti letni vrtni bazen, drugi pa so pozimi utrujeni od čiščenja snega.

Kdor ima doma živali, bo razmišljal o nakupu robotskega sesalnika, nekatere se dobro razumejo z živalmi. Če živite na območju z močno onesnaženim zrakom in se okna pogosto zaprašijo, vam bo robot pomagal pomiti okna. Kaj naj rečemo o robotski kosilnici, ki bo svojemu lastniku omogočila več drugih stvari pomembne zadeve ali pa se samo sprostite, medtem ko robot skrbi za trato.

Andrej Povni

Robotika - uporabna veda, ki se ukvarja z razvojem avtomatiziranih tehničnih sistemov.

Besedo "robotika" (v angleški različici "robotics") je v tisku prvič uporabil Isaac Asimov v znanstvenofantastični zgodbi "Lažnivec", objavljeni leta 1941.

Robot (češko robot, iz robota — prisilno delo ali rob — suženj) — avtomatska naprava, ustvarjena po principu živega organizma.

Delovanje po vnaprej določenem programu ter prejemanje informacij o zunanji svet iz senzorjev (analogov čutilnih organov živih organizmov) robot samostojno izvaja proizvodne in druge operacije, ki jih običajno izvajajo ljudje (ali živali). V tem primeru lahko robot komunicira z operaterjem (sprejema ukaze od njega) in deluje avtonomno.

»Sodobni roboti, ustvarjeni na podlagi najnovejših dosežkov znanosti in tehnologije, se uporabljajo na vseh področjih človekove dejavnosti. Ljudje so dobili zvestega pomočnika, ki je sposoben ne samo opravljati življenjsko nevarna dela, ampak tudi osvoboditi človeštvo monotonih rutinskih operacij.« I. M. Makarov, Yu I. Topcheev. "Robotika: zgodovina in možnosti"

Videz in oblika sodobnih robotov sta lahko zelo raznolika. Trenutno se v industrijski proizvodnji pogosto uporabljajo različni roboti, videz ki (iz tehničnih in ekonomskih razlogov) še zdaleč niso »človeški«.

Zgodba

Informacije o prvem praktična uporaba Prototipi sodobnih robotov —„samodejno vodeni mehanski ljudje — segajo v helenistično dobo.

Nato so na svetilniku, zgrajenem na otoku Pharos, štiri pozlačene ženske figure. Podnevi so se svetile v sončnih žarkih, ponoči pa so bile močno osvetljene, tako da so bile vedno dobro vidne od daleč. Ti kipi, ki se obračajo v določenih intervalih, odbijejo steklenice; ponoči so s trobentami opozarjali mornarje na bližino obale.

Prototipi robotov so bile tudi mehanske figure, ki jih je ustvaril arabski znanstvenik in izumitelj Al-Jazari (1136-1206). Tako je ustvaril čoln s štirimi mehanskimi glasbeniki, ki so igrali na tamburine, harfo in flavto.

Risbe Leonarda da Vincija

Risbo humanoidnega robota je okoli leta 1495 naredil Leonardo da Vinci. Leonardovi zapiski, najdeni v petdesetih letih prejšnjega stoletja, so vsebovali podrobne risbe mehanskega viteza, ki je sposoben sedeti, razširiti roke, premikati glavo in odpreti vizir. Zasnova je najverjetneje temeljila na anatomskih študijah, zabeleženih v Vitruvijskem človeku. Ni znano, ali je Leonardo poskušal zgraditi robota.

Od začetka 18. stoletja so se v tisku začela pojavljati poročila o strojih z "znaki inteligence", vendar se je v večini primerov izkazalo, da gre za goljufijo. Znotraj mehanizmov so bili skriti živi ljudje ali dresirane živali.

Francoski mehanik in izumitelj Jacques de Vaucanson je leta 1738 ustvaril prvo delujočo humanoidno napravo (android), ki je igrala na flavto. Izdelal je tudi mehanske race, ki naj bi bile sposobne kljuvati hrano in "iztrebljati".

Vrste robotov

Industrijski roboti
Pojav numerično krmiljenih obdelovalnih strojev je privedel do ustvarjanja programabilnih manipulatorjev za različne postopke nalaganja in razkladanja strojev.

Pojav v 70-ih. mikroprocesorski krmilni sistemi in zamenjava specializiranih krmilnih naprav s programabilnimi krmilniki so omogočili trikratno znižanje stroškov robotov, zaradi česar je njihova množična uvedba v industriji donosna. To so olajšali objektivni predpogoji za razvoj industrijske proizvodnje.

Kljub visokim stroškom število industrijskih robotov v državah z razvito proizvodnjo hitro narašča. Glavni razlog za množično robotizacijo je:

»Roboti izvajajo kompleksne proizvodne operacije 24 ur na dan. Proizvedeni izdelki so visoke kakovosti. Oni ... ne zbolijo, ne potrebujejo odmor za kosilo in počivajte, ne stavkajte, ne zahtevajte napredovanja plače in pokojnine. Temperatura ne vpliva na robote okolju ali izpostavljenost plinom ali emisijam agresivnih snovi, nevarnih za človeško življenje.«

Medicinski roboti
IN zadnja leta roboti se vedno bolj uporabljajo v medicini; zlasti se razvijajo različni modeli kirurških robotov.

Že leta 1985 je bil robot Unimation Puma 200 uporabljen za namestitev kirurške igle med računalniško vodeno biopsijo možganov.

Leta 1992 je robot ProBot, razvit na Imperial College London, opravil prvo operacijo prostate, kar je pomenilo začetek praktične robotske kirurgije.

Robot Da Vinci

Od leta 2000 Intuitive Surgical komercialno proizvaja robota Da Vinci, zasnovanega za laparoskopske operacije in nameščenega v več sto klinikah po vsem svetu.

Gospodinjski roboti

Eden prvih primerov uspešne množične industrijske implementacije gospodinjskih robotov je bil mehanski pes AIBO družbe Sony Corporation.

robotski sesalnik iRobot

Septembra 2005 je bil prvi humanoidni roboti"Wakamaru", ki ga proizvaja Mitsubishi. Robot, vreden 15 tisoč dolarjev, je sposoben prepoznati obraze, razumeti določene fraze, podajati informacije, opravljati nekatere tajniške funkcije in nadzorovati prostore.

Vse bolj priljubljeni postajajo robotski čistilniki (v bistvu samodejni sesalniki), ki so sposobni sami počistiti stanovanje in se brez človekovega posredovanja vrniti na svoje mesto, da se napolnijo.

Bojni roboti

Bojni robot je avtomatska naprava, ki nadomešča osebo v bojnih situacijah ali pri delu v razmerah, ki niso združljive s človeškimi zmožnostmi, za vojaške namene: izvidovanje, bojne operacije, čiščenje min itd.

Dron

Bojni roboti niso samo avtomatske naprave z antropomorfnim delovanjem, ki delno ali v celoti nadomeščajo človeka, ampak delujejo tudi v zračnem in vodnem okolju, ki ni človekov življenjski prostor (daljinsko vodena brezpilotna letala, podvodna vozila in površinske ladje).

Trenutno je večina bojnih robotov naprav za teleprisotnost in le zelo malo modelov ima možnost opravljanja nekaterih nalog samostojno, brez posredovanja operaterja.

Na tehnološkem inštitutu Georgia so pod vodstvom profesorja Henrika Christensena razvili insektomorfne robote, ki spominjajo na mravlje in so sposobni pregledati stavbo za prisotnost sovražnikov in min (ki jih v stavbo dostavi "glavni robot" - mobilni robot na gosenicah).

Leteči roboti so postali razširjeni tudi med vojaki. V začetku leta 2012 je vojska po vsem svetu uporabljala približno 10 tisoč kopenskih in 5 tisoč letečih robotov; 45 držav po vsem svetu je razvijalo ali kupovalo vojaške robote.

Znanstveniki roboti

Prva znanstvenika robota Adam in Eva sta bila ustvarjena v okviru projekta Robot Scientist na univerzi Aberystwyth in leta 2009 je eden od njiju naredil prvo znanstveno odkritje.

Robote, ki se uporabljajo za preučevanje prezračevalnih jaškov, lahko zagotovo uvrstimo med robotske znanstvenike. Velika piramida Keops. Z njihovo pomočjo se oblikuje t.i “vrata Gantenbrink” itd. "Keopsove niše". Raziskave se nadaljujejo.

Potovalni sistem

Za premikanje po odprtih območjih se najpogosteje uporablja pogonska naprava na kolesih ali gosenicah (primera takih robotov sta Warrior in PackBot).

Sistemi za hojo se uporabljajo manj pogosto (BigDog in Asimo sta primera takih robotov).

BigDog roboti

Za neravne površine so ustvarjene hibridne strukture, ki združujejo vožnjo s kolesi ali gosenicami s kompleksno kinematiko gibanja koles. Ta zasnova je bila uporabljena v lunarnem roverju.

V zaprtih prostorih, v industrijskih objektih, se roboti premikajo po enotirnicah, po talnih tirih itd. Za premikanje po nagnjenih ali navpičnih ravninah skozi cevi se uporabljajo sistemi, podobni "hoječim" strukturam, vendar z vakuumskimi priseski.

Znani so tudi roboti, ki uporabljajo principe gibanja živih organizmov – kač, črvov, rib, ptic, žuželk in drugih vrst robotov bioničnega izvora.

Robot Tuna

Sistem za prepoznavanje vzorcev

Sistemi za prepoznavanje so že sposobni identificirati enostavne tridimenzionalne objekte, njihovo orientacijo in sestavo v prostoru, lahko pa tudi dopolnijo manjkajoče dele s pomočjo podatkov iz svoje podatkovne baze (na primer sestavljanje lego konstruktorja).

Motorji

Trenutno se kot pogoni pogosto uporabljajo enosmerni motorji, koračni motorji in servo motorji.

Obstaja razvoj motorjev, ki v svoji zasnovi ne uporabljajo motorjev: na primer tehnologija redukcije materiala pod vplivom električnega toka (ali polja), ki omogoča doseganje natančnejše skladnosti gibanja robota z naravno gladko gibanje živih bitij.

Matematična osnova

Aibo robot

Poleg že široko uporabljenih tehnologij nevronske mreže obstajajo samoučeči se algoritmi za interakcijo robota z okoliškimi predmeti v resničnem tridimenzionalnem svetu: robotski pes Aibo je pod nadzorom takšnih algoritmov šel skozi isto faze učenja kot novorojenček, samostojno učenje koordiniranja gibov okončin in interakcije z okoliškimi predmeti (z ropotuljicami v stajici). To je še en primer matematičnega razumevanja algoritmov dela višje živčne dejavnosti pri ljudeh.

Navigacija

Sistemi za izdelavo modela okoliškega prostora z uporabo ultrazvoka ali skeniranja z laserskim žarkom se pogosto uporabljajo v dirkalnih robotskih avtomobilih (ki že uspešno in samostojno prečkajo prave mestne poti in ceste na neravnem terenu, ob upoštevanju nepričakovanih ovir).

Videz

Na Japonskem se razvoj robotov, ki jih na prvi pogled ni mogoče ločiti od človeškega, ne ustavi. Razvija se tehnika simulacije čustev in obraznih izrazov robotov.

Junija 2009 so znanstveniki na Univerzi v Tokiu predstavili humanoidnega robota "KOBIAN", ki je sposoben izražati svoja čustva - srečo, strah, presenečenje, žalost, jezo, gnus - s gestami in mimiko.

Robot KOBIAN

Robot lahko odpira in zapira oči, premika ustnice in obrvi ter uporablja roke in noge.

Proizvajalci robotov

Obstajajo podjetja, specializirana za proizvodnjo robotov (med največjimi je iRobot Corporation). Robote proizvajajo tudi nekatera podjetja, ki delujejo na tem področju visoka tehnologija: ABB, Honda, Mitsubishi, Sony, World Demanded Electronic, Gostai, KUKA.

Prirejajo se razstave robotov, npr. največja mednarodna razstava robotov (iRex) na svetu (v začetku novembra vsaki dve leti v Tokiu na Japonskem).