14.06.2006, 15:46
NesterOff

Робот (чеш. robot, от robota - подневольный труд, rob - раб), машина с антропоморфным (человекоподобным) поведением, которая частично или полностью выполняет функции человека (иногда животного) при взаимодействии с окружающим миром. Первые упоминания о человекоподобных машинах встречаются ещё в древнегреческих мифах. Термин "робот" был впервые введён К. Чапеком в пьесе "R. U. R." (1920), где Роботами называли механических людей. В настоящее время робототехника превратилась в развитую область промышленности: тысячи промышленных роботов работают на различных предприятиях мира, подводные манипуляторы стали непременной принадлежностью подводных исследовательских и спасательных аппаратов, изучение космоса опирается на широкое использование роботов с различным уровнем интеллекта.

С развитием робототехники определились 3 разновидности Роботов:

с жёсткой программой действий;

манипуляторы, управляемые человеком-оператором;

с искусственным интеллектом (иногда называемые интегральными), действующие целенаправленно ("разумно") без вмешательства человека.

Большинство современных Роботов (всех трёх разновидностей) - Роботы - манипуляторы , хотя существуют и другие виды Роботов (например, информационные, шагающие и т. п.). Возможно объединение Роботов первой и второй разновидностей в одной машине с разделением времени их функционирования. Допустима также совместная работа человека с Роботами третьего вида (в так называемом супервизорном режиме).

Первые Роботы ("андроиды" , имитировавшие движения и внешний облик человека) использовались преимущественно в развлекательных целях. С 30-х гг. в связи с автоматизацией производства Роботы - автоматы стали применять в промышленности наряду с традиционными средствами автоматизации технологических процессов, в частности в мелкосерийном производстве и особенно в цехах с вредными условиями труда.

Отсюда же можно получить информацию о термине "РОБОТИЗАЦИЯ":

Роботизация - вытеснение людей из производительного процесса, с заменой их на автоматизированные и роботизированные станки и производственные линии, в связи с чем высвобождаются ресурсы для развития сферы услуг.

Промышленный Робот манипулятор имеет "механическую руку" (одну или несколько) и вынесенный пульт управления или встроенное устройство программного управления, реже ЭВМ. Он может, например, перемещать детали массой до нескольких десятков кг в радиусе действия его "механических рук" (до 2 м), выполняя от 200 до 1000 перемещений в час. Промышленные Роботы - автоматы имеют преимущество перед человеком в скорости и точности выполнения ручных однообразных операций. Наиболее распространены Роботы манипуляторы с дистанционным управлением и "механической рукой", закрепленной на подвижном или неподвижном основании. Оператор управляет движением манипулятора, одновременно наблюдая её непосредственно либо на телевизионном экране; в последнем случае. Роботы снабжается "телевизионным глазом" - передающей телевизионной камерой. Часто Робот оснащают обучающейся автоматической системой управления. Если такому Роботу "показывают" последовательность операций, то система управления фиксирует всё в виде программы управления и затем точно воспроизводит при работе. Роботы-манипуляторы используют для работы в условиях относительной недоступности либо в опасных, вредных для человека условиях, например в атомной промышленности, где они применяются с 50-х гг. В 60-х гг. появились подводные Роботы-манипуляторы разнообразных конструкций и назначения: от глубоководных управляемых аппаратов с "механическими руками" (в частности, для захвата образцов породы со дна моря и т. д.) и ползающих по морскому дну платформ с исследовательской аппаратурой до подводных бульдозеров и буровых установок. Подобные манипуляторы применяются и в космонавтике, на американских "Шаттлах".

В конце 60-х гг. в робототехнике возникло новое научное направление, связанное с созданием интеллектуальных Роботов. Такие Роботы имеют датчики очувствления (сенсорную систему), воспринимающие информацию об окружающей обстановке, устройство обработки полученной информации (искусственный интеллект) - специализированную ЭВМ с набором программ - и исполнительные механизмы (моторную систему). Действия интеллектуального Робота обладают некоторыми признаками человеческого поведения: датчики собирают информацию о предметах окружающего мира, их свойствах и взаимодействии; на основе этих данных искусственный интеллект формирует модель внешнего окружения и принимает решение о последовательности действий Робота, которые реализуются исполнительными механизмами. К 1975 интеллектуальные Роботы находились в стадии научных разработок и попыток использования их в промышленности. Работы над искусственным интеллектом проводились также и в НИИ военно-промышленного комплекса.

Робот – это универсальный автомат, позволяющий выполнять механические действия. Его принципиальной особенностью является быстрая оперативная перестройка с одной выполняемой операции на другую. Существует несколько разновидностей роботов и для каждого из них имеется своё определение. Чаще всего говорят о трёх поколениях роботов: промышленных роботах или манипуляторах, адаптивных роботах и роботах с искусственным интеллектом или как говорили раньше – интегральных роботах.

Первые шаги робототехники

Конец 19 и начало 20 столетий характеризуется выдающимися открытиями в области науки и техники. Появились и начали широко применяться различные электрические устройства, генераторы тока, электрические двигатели, аккумуляторы, были изобретены телеграф и телефон. Электрическая энергия начала использоваться всё шире и шире. В начале 20 столетия начали интенсивно развиваться новые науки – радиотехника, электроника. Новые научные открытия и изобретения позволили проблему создания роботов перевести на новый, более совершенный фундамент. Появились реальные возможности оснастить робот зрением – фотоэлементами, слухом – микрофонами, речью – громкоговорителями.

В то же время начали появляться первые плоды науки, которая позже стала называться кибернетикой. Учёные и инженеры начали разрабатывать устройства, которых, хоть и скромно называли кибернетическими игрушками, создавали отнюдь не для развлечения. Они служили примером практического воплощения идей автоматического управления, моделировали поведение живых организмов в простейших ситуациях. Большую известность среди этих кибернетических игрушек приобрели устройства, напоминающие черепах, жуков, белок, собак и др. Первые простейшие схемы таких устройств, способных двигаться в направлении света, разработал основатель кибернетики Н. Винер.

Наибольшую известность приобрели три “черепашки” , созданные английским биофизиком и нейрофизиологом Г. Уолтером в 1950 – 1951 гг. Эти устройства представляют собой самодвижущиеся электромеханические игрушки, способные ползти на свет или от него, обходить препятствия, заходить в “кормушку” для подзарядки разрядившихся аккумуляторов и тому подобное. “Черепашки ” приводятся в движение с помощью двух электродвигателей, питаемых от аккумуляторов. Первый двигатель обеспечивает поступательное движение устройства, второй, расположенный на рулевой колонке, изменяет направление движения. Чувствительными элементами первых двух “черепашек ” Г. Уолтера являются фотоэлемент, расположенный на рулевой колонке, и механический контакт, замыкаемый при наезде на препятствие. Управление поведением осуществляется с помощью несложной электронной схемы с обратной связью. Несмотря на очень простое устройство, “черепашки ” демонстрируют забавные свойства. В темноте или при слабом свете они беспорядочно ползают, как будто что-то ищут. Натыкаясь на препятствие, они сворачивают и пытаются их обойти. Если имеется достаточно сильный источник света, они его скоро “замечают” и решительно направляются в его сторону (положительный тропизм). Однако подойдя к свету слишком близко, они от него отворачиваются (отрицательный тропизм). Теперь они двигаются вокруг источника света, находя для себя оптимальные условия и непрерывно поддерживая их (гомеостазис). Между двумя источниками света “черепашки ” совершают путешествия от одного к другому, наподобие буриданова осла, который, как известно, умер от голода, находясь между двумя одинаковыми копнами сена, не будучи в состоянии выбрать, какой из них вкуснее. Две черепашки “видят” и “узнают” друг друга по зажженной лампочке и ползут друг другу навстречу.

Самые современные роботы

В аптеках Шанхая работают роботы-фармацевты .
Надо просто нажать на сенсорный экран с описанием симптомов, и робот поставит диагноз и даст необходимые рекомендации. Дальше остается только предложить автомату купюру, и лекарство можно забирать.

Роботы-санитары.
Работают в некоторых британских больницах. Роботы производит сухую и влажную уборку, сами выбрасывают мусор, заправляются чистящими средствами и подзаряжаются. В отличие от живых уборщиц, никогда не бубнят под нос и отличаются доброжелательным отношением к окружающим. Встретив кого-то на своем пути, они извиняются и докладывают, чем они сейчас заняты.

В Южной Корее сконструировали сторожевого робопса для охраны частных усадеб. Пес весит 40 кг, в его нос встроена фотокамера, а в корпусе имеется сотовый телефон, который немедленно посылает сигнал хозяину в случае обнаружения опасности. В критических случаях робот способен сам вызвать полицию.

Робот-фотограф.
Его называют «стоп-кадр» и используют для фотографирования людей на вечеринках и других мероприятиях. Робот сам выбирает оптимальный ракурс и наводит объектив на лица. Как правило, 90 процентов снимков, сделанных роботом, оказываются удачными.

Японский семейный робот .
Он запоминает до 7 членов семьи и распознает их по лицам или голосу. Словарный запас – 65 тыс. фраз и 1000 отдельных слов. Он держит в памяти привычки каждого члена семьи и пытается находить к каждому подход. Он краснеет в ответ на шутку и бледнеет в замешательстве.

И еще одно изобретения японцев - Рободансер .
Робот-танцор способен попеременно выдавать диско, панк, фанк, рок, хипхоп, брэйк и т.д. Заряда батареи хватает на 45 минут. За это время робот предлагает всевозможные движения для танцующих вокруг людей. В ушах у него стерео микрофоны, которые улавливают малейшие звуки. В начале следующего года планируется поставить таких роботов на ведущие дискотеки мира.

Механическая актиния.
Зачем это нужно, непонятно, но робот точно имитируют поведение морской актинии. У него гибкое силиконовое тело, а пять щупалец чутко реагируют на освещение и движения внутри и за стеклом аквариума. Напуганный робот-актиния уползает в угол.

Мисс любезность .
Это робот – личный помощник, которого можно возить с собой на симпозиумы и конференции. Робот Грейс самостоятельно нашла дорогу в зал заседаний, не сбив никого на своем пути, а в зале поприветствовала всех улыбкой и взмахом руки. Робот постоянно совершенствуется и пополняет свой словарный запас. Грейс уже может ездить на эскалаторе, понимает несложные фразы и пытается общаться.

Крысы-киборги:
американские ученые вживили микрочип в мозг крыс. Теперь крысами можно управлять на расстоянии 500 метров. Предполагается, что киборги будут незаменимыми в поиске людей, оказавшихся под завалами.

Ученые американского университета Карнеги сконструировали робота-старика . Это очень занимательный и милый андроид с чертами старого горемыки из русских народный сказок. Простенькая система интеллекта позволяет роботу сносно общаться с окружающими. При этом он по-старчески шамкает, бубнит что-то под нос, чихает и икает. На расспросы он отвечает, что из семьи пастуха, а главное его изобретение – это плитка шоколада. Наибольший восторг публики робот вызывает, когда просит простить его за старческий маразм.

«Робот – машина. В этом можно не сомневаться, хотя, наверное, некоторые люди будут воспринимать их как домашних животных, ибо такова человеческая природа. Только стандартизация дешёвых роботов общего назначения поможет нам ещё глубже осознать бесконечное разнообразие типов человеческой внешности и поведения. Будем надеяться, что это поможет нам быть терпимее друг к другу». Дж. Янг.

Три закона робототехники для роботов

Первый Закон:
Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред.

Второй Закон:
Робот должен повиноваться командам человека, если эти команды не противоречат Первому Закону.

Третий Закон:
Робот должен заботиться о своей безопасности, поскольку это не противоречит Первому и Второму законам.

Законы для роботов сформулировал Айзек Азимов в своём произведении "Три закона робототехники (Айзек Азимов) ".

Роботы в нашей жизни- нужны ли они нам? Для чего нужны роботы, кто их придумал и какие они бывают? Можно ли обойтись без них? Что нас ждет в будущем?

Давайте попробуем разобраться .

Робот и ДНС

По сути компания ДНС это один большой завод по производству и реализации роботов. Ведь робот это не всегда машина похожая на человека. На данном технологическом этапе развития, буквально все что нас окружает можно назвать роботом. Вся бытовая техника может программироваться и выполнять различную работу без присутствия человека. Различные компьютерные программы, могут автономно работать в сети и на вашем компьютере.
Робот это автоматическое устройство которое работает по заранее разработанной и заложенной в него программе. Он получает информацию об окружающем его мире от датчиков, считывающих устройств, микрофонов и.т.д. Робот самостоятельно осуществляет какие-либо действия и иные операции. При этом робот может иметь связь оператором и выполнять его команды или же работать автономно.
И согласитесь что сейчас человечеству будет очень сложно существовать без всего этого.

Немного истории

Вот одно из значений слова: Робот (от словацк. robota) - это автоматическое устройство, которое должно частично или полностью заменяет человека при выполнении опасных работ связанных с риском для жизни или при относительной недоступности объекта.
Слово «робот» впервые было использовано в пьесе Чапека «Р. У. Р.» («Россумские универсальные роботы», 1920). А придумал его чешский писатель Карел Чапек со своим братом Йозефом.
Первые применении подобие роботов относятся к эллинистической эпохе. Тогда на острове Фарос на маяке установили четыре женские статуи покрытые позолотой. Днём солнечные лучи отражались от них, а ночью ярко освещались, они всегда хорошо были видны издали. Эти статуи через какой-то определенный временной промежуток, поворачивались и отбивали склянки. В темное время суток они издавали трубные звуки, тем самым предупреждая проходившие корабли о том рядом берег.
В современном же мире начало робототехнике положил- русский инженер Пафнутий Чебышёв, который в конце XIX века придумал стопоход.
Никола Тесла в 1898г разработал миниатюрное радиоуправляемое судно.
Американским инженером Д. Уэксли для Всемирной выставки в Нью-Йорке в 1927 году. Был сделан робот внешне напоминающий человека. Данное устройство могло выполнять простейшие движение и по команде воспроизводить фразы.

Какие бывают роботы

Андроид - робот похожий на человека или человекообразный робот
http://s2.ipicture.ru/uploads/20140707/hZ9EiyUL.jpg
Промышленный робот - может выполнять технологические операции (сварка, окраска, сборка и др.) а так же (разгрузка-погрузка, транспорт и т.д.)
http://s2.ipicture.ru/uploads/20140707/3oF43RZT.jpg
Транспортный робот - автоматическая машина состоящая из устройства управления и ходового устройства.
http://s2.ipicture.ru/uploads/20140707/qjewnV9l.jpg
Бытовой робот - бытовой робот создан с целью помощи человеку в различных домашних ситуациях
http://s2.ipicture.ru/uploads/20140707/jT33z7VW.png
Боевой робот - предназначен для сохранения жизнь человеку в трудных боевых условиях. А так же работает, как разведчик, сапер, радиационный ликвидатор, вынос раненного с поле боя.
http://s2.ipicture.ru/uploads/20140707/VDRcW65o.jpg
Как пример- робот скорпион, может выполнять различные задачи: бой в городских условиях, спасение заложников, уничтожение пехоты и тяжелой техники. Российская разработка(проект).

Медицинский робот - В ведущих клиниках мира на практике 70% процедур совершается с помощью медицинских роботов
http://s2.ipicture.ru/uploads/20140707/WtSgBOEz.jpg
Наноробот -один из важнейших проектов робототехнике. Роботы, размером с молекулу (менее 10 нм), могут обрабатывать и передавать информацию, имеют функцию движения и исполнения программ. Применяются в различных отраслях.
http://s2.ipicture.ru/uploads/20140707/Ss6E01nV.jpg
Робот бот - программа которая выполняет автоматически действия или по расписанию через те же интерфейсы, что и простой пользователь. Применяется в основном в Интернете.
Выглядит примерно так:
http://s2.ipicture.ru/uploads/20140707/ZcHH4N5K.png
Есть и много других различных роботов:
Иранский робот который учит мусульманских детей, как правильно молиться.
http://s2.ipicture.ru/uploads/20140707/T35ZQo3z.jpg
В Африке сделали дорожного полицейского
http://s2.ipicture.ru/uploads/20140707/bchQhXj9.jpg
Лёгкий экзоскелет
http://s2.ipicture.ru/uploads/20140707/bVHuqnEv.jpg
Датский учёный Henrik Scharfe позирует со своей точной копией, роботом Geminoid-DK, в момент презентации на Национальной олимпиаде роботов в Сан-Хосе.

И еще много – много различных роботов, которые помогают человечеству не только жить комфортно но и успешно существовать.
В наше время наука шагнула далеко вперед и РОБОТОТЕХНИКА является одним из важных направлений. И если перестать развивать ее или отказаться от «роботов». То можно сказать что человечество вернется в «каменный век». Т.к сейчас очень большой объем задач возлагается на роботов.

Будущее

Искусственный интеллект.
Роботы с искусственным интеллектом будут незаменимы в различный сферах: идентификация,обеспечения безопасности, распознавания лиц, медицина, военная промышленность. Экологические катастрофы будут ликвидироваться роботами.Образование и наука. И еще множество различных направлений. Уже через десять лет подобные проблемы будет решена быстро и эффективно.
Важнейшая задача, которую ставят перед собой создатели искусственного интеллекта – это увеличение степеней свободы роботов, а рост количества сенсоров способствует повышению чувствительности роботов. Но история робототехники показывает: прогресс в этой области не был и не будет линейным. Доктор Кирхнер утверждает, что прорыв произойдет в ближайшие время, и тогда жизнь человечества изменится.

Конкурс

Для продвинутых в робототехнике предлагаю конкурс по созданию робота. Любой робот с любыми функциями. Главное что бы был сделан своими руками.
Сделать копию нашего зеленого друга из ДНС с любых подручных материалов.
Ну и для программистов какую-нибудь бот программу на усмотрение администрации днс.

Спасибо за внимание!

Ни одно человеческое творение не вызывает такой смеси восхищения и страха: мы хотим, чтобы благодаря роботам наша жизнь стала легче и безопаснее, но не можем полностью им довериться. Мы создаем их по своему подобию, но боимся, что они нас заменят. Издание Wired собрало всю информацию о роботах: об истории их развитии, основных принципах работы и дальнейшем будущем.

История роботов

Значение слова «робот» с самого начала было непонятным. Этот термин впервые появился в 1921 году в пьесе чешского драматурга Карела Чапека R.U.R («Россумские универсальные роботы»). Слово «робот» происходит от чешского слова, обозначающего «тяжелая работа» или «каторга». Правда у Чапека роботы были не из металла, а из искусственных тканей. Выглядели они как люди и были гораздо эффективнее обычного человека. В итоге они восстали против своих создателей.

Благодаря этой пьесе появился популярный образ «машины, которой нельзя доверять», который используется в литературе и кино до сих пор (например, в «Терминаторе», «Бегущем по лезвию» и других произведениях). Но в поп-культуре есть и добрые роботы - например, робот-домработница Рози из мультсериала «Джетсоны» и главный герой фильма «Двухсотлетний человек» в исполнении Робина Уильямса.

«Россумские универсальные роботы». Фото: Alamy

Реальное определение слова «робот» неоднозначно, как и все эти вымышленные образы. Каждый инженер-робототехник даст вам свое значение этого термина. Но все специалисты сходятся в одном: робот - это умная машина, которая может самостоятельно выполнять задания и взаимодействовать с окружением.

Управляемый дрон не является роботом. Но если он умеет сам взлетать, подниматься и избегать преграды, то он становится ближе к роботам. Главное в роботах - их автономность и умение ориентироваться в пространстве.

Первые роботы, отвечавшие этим принципам, появились только в 1960-х годах. Компания SRI International разработала первого мобильного робота Shakey , который мог анализировать окружение. Робот был медленным и неуклюжим, однако благодаря своей камере и датчикам столкновения мог навигировать в сложном пространстве. Машина выглядела довольно неуверенно, но обозначила революцию в сфере робототехники.

Так выглядел Shakey. Фото: Ralph Crane/Getty Images

Примерно в это же время роборуки начали менять сферу производства. Одной из первых была роборука Unimate , которая занималась сборкой автомобилей. Сейчас ее потомки работают на автомобильных заводах, выполняя скучные и опасные задачи быстрее и точнее людей. Хоть они стоят на месте, они все равно попадают под определение робота, потому что представляют собой умные машины, которые умеют анализировать и взаимодействовать с окружением.

В основном роботы продолжали оставаться в лабораториях и на фабриках, где либо катались туда-сюда, либо поднимали тяжелые предметы. Затем в середине 1980-х Honda запустила программу разработки гуманоидных роботов. Компания сделала робота P3, который мог неплохо передвигаться на двух ногах, а также махать и пожимать руку. Затем появился знаменитый двуногий робот Asimo, который однажды сыграл в футбол с бывшим президентом США Бараком Обамой.

Asimo. Фото: Redux

Как устроены роботы

В основе большинства роботов лежат три технологии: сенсоры, приводы и .

Для начала поговорим о сенсорах. Роботы, работающие в доставке еды , могут перемещаться по улицам во многом благодаря гонке беспилотных автомобилей Darpa Grand Challenge 2004. Как и автомобили, такие роботы используют технологию лидаров, которая выстраивает 3D-карту окружения с помощью лазеров. Частные компании стараются обогнать друг друга в разработке беспилотных автомобилей, из-за чего стоимость такой технологии упала до такого уровня, что сейчас создание робота, умеющего ориентироваться в пространстве, требует относительно мало затрат.

Технология лидаров часто используется вместе с машинным зрением, которое обеспечивается за счет 2D и 3D-камер. Вспомните, как Facebook автоматически распознает лица пользователей на фотографии. Точно так же работает и машинное зрение у роботов. Сложные алгоритмы позволяют им распознавать определенные объекты и не врезаться в людей.

Марсоходы катаются по Марсу с 1997 года. Разумеется, с тех пор они стали более продвинутыми. Сейчас, например, марсоход Curiosity (справа на фото) может раскалывать камни лазером. Фото: NASA

Внутри каждого робота есть еще один секретный ингредиент - привод. Этим словом называют комбинацию электрического мотора и коробки передач. От привода зависят силы робота и плавность его движений. Он есть как в маленьких роботах-уборщиках Roomba, так и в мощных роборуках и беспилотных автомобилях.

В некоторых роботах - а именно в - привод работает совсем иначе. Мягкие роботы двигаются благодаря перемещениям накачанного в них воздуха или масла. Такая технология создает более плавные и естественные движения.

Фото: Roomba

Говоря о роботах, нельзя не упомянуть работы стартапа Boston Dynamics. Одной из их работ был робот-гуманоид , разработанный в рамках конкурса Darpa Robotics Challenge в 2013 году. Сначала ученые смогли научить его выполнять только совсем примитивные задачи, например, поворачивать вентили или открывать двери. Спустя годы, Atlas превратился в настоящее чудо инженерии, которое умеет делать сальто лучше обычного человека. Boston Dynamics также работает над роботом , который пугающе ловко может вставать на четыре лапы после того, как его пнул человек. А все благодаря хорошему приводу.

Роботы начинают не только увереннее держаться на ногах, но и становятся умнее. Интеллект важен для роботов так же, как и для людей. Если вы видите яблоко и не можете определить, настоящее оно или искусственное, пока не сунете его себе в рот, то значит, что вы не очень умны. Робототехники стремятся научить роботов осязанию, например, компания SynTouch разработала механические пальцы, которые умеют определять самые разные тактильные ощущения - от температуры до шероховатости.

Сенсоры становятся дешевле, как и процессоры необходимые для работы ИИ. Благодаря развитию игровой индустрии и графические процессоры помогают роботам выполнять сложные вычисления не в облаке, а локально. Благодаря им роботы вроде Kuri могут использовать машинное зрение и узнавать вас в лицо. Разумеется, чтобы вам помочь, а не выследить.

Словарь терминов робототехники

• Человеко-машинное взаимодействие - раздел робототехники, изучающий взаимодействия между людьми и машинами. Если беспилотный автомобиль увидит знак стоп и нажмет на тормоза в последний момент, он напугает и пешеходов, и пассажиров. Изучение человеко-машинного взаимодействия помогает инженерам создавать мир, где люди и машины живут в гармонии и не мешают друг другу.

• Сингулярность - гипотеза о том, что однажды машины станут настолько умнее людей, что настанет экзистенциальный кризис.

• Мультипликативность - идея, согласно которой искусственный интеллект не заменит людей, а будет их дополнять.

• Привод - обычно комбинация электрического двигателя и коробки передач. Большинство роботов работает на приводе.

• Мягкие роботы - вид роботов, сделанных не из традиционных, а более мягких материалов. Двигаются такие роботы благодаря закачке воздуха или масла.

• Лидар - специальная система, которая создает 3D-карту окружения с помощью лазеров и позволяет роботу ориентироваться в пространстве. Крайне важна как для беспилотных автомобилей, так и для рабочих роботов.

• Гуманоидный робот - классический робот из научной фантастики. Сделать такого робота, пожалуй, сложнее всего, из-за того что подобной конструкции тяжело ходить и балансировать на двух ногах. Однако гуманоидные роботы могут пригодиться при выполнении спасательных операций в опасных для людей зонах, например, внутри ядерного реактора.

Будущее роботов

В нашем мире появляется все больше продвинутых машин, но на самом деле, чтобы роботы были действительно полезными, им нужно стать более самодостаточными. Невозможно научить домашнего робота правильно обращался с любым объектом, который ему может попасться. Для этого нужно, чтобы робот мог учиться всему сам, а значит развивать его искусственный интеллект.

Возьмем, к примеру, робота по имени Brett. Ученые из лаборатории Калифорнийского университета в Беркли научили его решать детские головоломки, где нужно подбирать предметы нужной формы. Никто не объяснял ему, что квадратная деталь помещается только в квадратное отверстие. Робот научился выполнять эту задачу методом проб и ошибок. Да, этот метод очень медленный, но позволяет роботам приобретать новые навыки и адаптироваться к меняющимся условиям.

Фото: Boston Dynamics

Пока что людям приходится приглядывать за роботами, чтобы те, например, не утопились в фонтане . Возможно, роботов нужно научить звать на помощь людей. Кстати, некоторые уже умеют это делать, например, медицинский робот Tug, совершающий обход в больницах по ночам. Он может сообщить оператору, что на его пути попалось препятствие, которое не может обойти.

Быстро развивающиеся отношения между людьми и роботами породили собственный раздел робототехники, посвященный человеко-машинному взаимодействию . Можно научить роботов жить с людьми, но сложнее приучить последних ладить с машинами.

Человечество фактически вывело новый вид и начинает немного о нем жалеть. Что если роботы заберут у нас работу? Особенно это касается офисных работников, которым не потягаться со сверхразумным искусственным интеллектом.

Многие люди боятся сингулярности - гипотетического момента, когда машины превзойдут людей и человечество устареет. Пока что эта проблема кажется надуманной, но сейчас самое время о ней поразмыслить. Пока что роботы обладают ограниченными возможностями, но стоит задуматься, сколько власти им стоит давать. В Сан-Франциско, например, уже обсуждают идею налога на роботов, который придется платить компаниям, где роботы заменили живых работников.

Роботы могут изменить буквально каждый аспект человеческой жизни - от здравоохранения и транспорта до труда. Должны ли роботы помогать нам водить машину? Непременно. Должны ли они заменить медсестер и полицейских? Вряд ли - некоторые профессии лучше доверить людям.

Одно совершенно ясно - машины уже среди нас. Осталось разобраться, как быть с ответственностью за создание нового вида существ.

Материалы

Робототехника  - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

Слово «робототехника» (в его английском варианте «robotics») было впервые использовано в печати Айзеком Азимовым в научно-фантастическом рассказе «Лжец», опубликованном в 1941 году.

Робот (чеш. robot, от robota - подневольный труд или rob - раб) - автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма.

Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков (аналогов органов чувств живых организмов), робот самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком (либо животными). При этом робот может как и иметь связь с оператором (получать от него команды), так и действовать автономно.

“Современные роботы, созданные на базе самых последних достижений науки и техники, применяются во всех сферах человеческой деятельности. Люди получили верного помощника, способного не только выполнять опасные для жизни человека работы, но и освободить человечество от однообразных рутинных операций.” И. М. Макаров, Ю. И. Топчеев. “Робототехника: История и перспективы”

Внешний вид и конструкция современных роботов могут быть весьма разнообразными. В настоящее время впромышленном производстве широко применяются различные роботы, внешний вид которых (по причинам технического и экономического характера) далёк от «человеческого».

История

Сведения о первом практическом применении прообразов современных роботов - механических людей с автоматическим управлением - относятся к эллинистической эпохе.

Тогда на маяке, сооружённом на острове Фарос, установили четыре позолоченные женские фигуры. Днём они горели в лучах солнца, а ночью ярко освещались, так что всегда были хорошо видны издалека. Эти статуи через определённые промежутки времени, поворачиваясь, отбивали склянки; в ночное же время они издавали трубные звуки, предупреждая мореплавателей о близости берега.

Прообразами роботов были также механические фигуры, созданные арабским учёным и изобретателем Аль-Джазари (1136-1206). Так, он создал лодку с четырьмя механическими музыкантами, которые играли на бубнах, арфе и флейте.

Чертежи Леонардо да Винчи

Чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года. Записи Леонардо, найденные в 1950-х, содержали детальные чертежи механического рыцаря, способного сидеть, раздвигать руки, двигать головой и открывать забрало. Дизайн, скорее всего, основан на анатомических исследованиях, записанных в Витрувианском человеке. Неизвестно, пытался ли Леонардо построить робота.

С начала XVIII века в прессе начали появляться сообщения о машинах с «признаками разума», однако в большинстве случаев выяснялось, что это мошенничество. Внутри механизмов прятались живые люди или дрессированные животные.

Французский механик и изобретатель Жак де Вокансон создал в 1738 году первое работающее человекоподобное устройство (андроид), которое играло на флейте. Он также изготовил механических уток, которые, как говорили, умели клевать корм и «испражняться».

Виды роботов

Промышленные роботы
Появление станков с числовым программным управлением привело к созданию программируемых манипуляторов для разнообразных операций по загрузке и разгрузке станков.

Появление в 70-х гг. микропроцессорных систем управления и замена специализированных устройств управления на программируемые контроллеры позволили снизить стоимость роботов в три раза, сделав рентабельным их массовое внедрение в промышленности. Этому способствовали объективные предпосылки развития промышленного производства.

Несмотря на их высокую стоимость, численность промышленных роботов в странах с развитым производством быстро растёт. Основная причина массовой роботизации такова:

«Роботы выполняют сложные производственные операции по 24 ч в сутки. Выпускаемая продукция при этом имеет высокое качество. Они… не болеют, не нуждаются в обеденном перерыве и отдыхе, не бастуют, не требуют повышения заработной платы и пенсии. Роботы не подвержены влиянию температуры окружающей среды либо воздействию газов или выбросов агрессивных веществ, опасных для жизни человека».

Медицинские роботы
В последние годы роботы получают всё большее применение в медицине; в частности, разрабатываются различные модели хирургических роботов.

Ещё в 1985 году робот Unimation Puma 200 был использован для позиционирования хирургической иглы при выполнении биопсии головного мозга, проводившейся под управлением компьютера.

В 1992 году разработанный в Имперском колледже Лондона робот ProBot впервые осуществил операцию на предстательной железе, положив начало практической роботизированной хирургии.

Робот Da Vinci

С 2000 года компания Intuitive Surgical серийно выпускает робот Da Vinci, предназначенный для лапароскопических операций и установленный в нескольких сотнях клиник по всему миру.

Бытовые роботы

Одним из первых примеров удачной массовой промышленной реализации бытовых роботов стала механическая собачка AIBO корпорации Sony.

Робот-пылесос iRobot

В сентябре 2005 в свободную продажу впервые поступили первые человекообразные роботы «Вакамару» производства фирмы Mitsubishi. Робот стоимостью $15 тыс. способен узнавать лица, понимать некоторые фразы, давать справки, выполнять некоторые секретарские функции, следить за помещением.

Всё большую популярность набирают роботы-уборщики (по своей сути - автоматические пылесосы), способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека.

Боевые роботы

Боевым роботом называют автоматическое устройство, заменяющее человека в боевых ситуациях или при работе в условиях, несовместимых с возможностями человека, в военных целях: разведка, боевые действия, разминирование и т. п.

Беспилотник

Боевыми роботами являются не только автоматические устройства с антропоморфным действием, которые частично или полностью заменяют человека, но и действующие в воздушной и водной среде, не являющейся средой обитания человека (авиационные беспилотные с дистанционным управлением, подводные аппараты и надводные корабли).

В настоящее время большинство боевых роботов являются устройствами телеприсутствия, и лишь очень немногие модели имеют возможность выполнять некоторые задачи автономно, без вмешательства оператора.

В Технологическом институте Джорджии под руководством профессора Хенрика Кристенсена разработаны напоминающие муравьёв инсектоморфные роботы, способные обследовать здание на предмет наличия там врагов и мин-ловушек (доставляются к зданию «главным роботом» - мобильным роботом на гусеничном ходу).

Получили распространение в войсках и летающие роботы. На начало 2012 года военными во всём мире использовались около 10 тысяч наземных и 5 тысяч летающих роботов; 45 стран мира разрабатывало или закупало военных роботов.

Роботы-учёные

Первые роботы-учёные Адам и Ева были созданы в рамках проекта Robot Scientist университета Аберистуита и в 2009 году одним из них было совершено первое научное открыти.

К роботам-учёным безусловно можно отнести роботов, с помощью которых исследовались вентиляционные шахты Большой Пирамиды Хеопса. С их помощью были открыты т. н. «дверки Гантенбринка» и т. н. «ниши Хеопса». Исследования продолжаются.

Система передвижения

Для передвижения по открытой местности чаще всего используют колёсный или гусеничный движитель (примерами подобных роботов могут служить Warrior и PackBot).

Реже используются шагающие системы (примерами подобных роботов могут служить BigDog и Asimo).

Роботы BigDog

Для неровных поверхностей создаются гибридные конструкции, сочетающие колёсный или гусеничный ход со сложной кинематикой движения колёс. Такая конструкция была применена в луноходе.

Внутри помещений, на промышленных объектах роботы передвигаются вдоль монорельсов, по напольной колее и т. д. Для перемещения по наклонным или вертикальным плоскостям, по трубам используются системы, аналогичные «шагающим» конструкциям, но с вакуумными присосками.

Также известны роботы, использующие принципы движения живых организмов - змей, червей, рыб, птиц, насекомых и других типах роботов бионического происхождения.

Робот Tuna

Система распознавания образов

Системы распознавания уже способны определять простые трехмерные предметы, их ориентацию и композицию в пространстве, а также могут достраивать недостающие части, пользуясь информацией из своей базы данных (например, собирать конструктор Lego).

Двигатели

В настоящее время в качестве приводов обычно используются двигатели постоянного тока, шаговые электродвигатели и сервоприводы.

Существуют разработки двигателей, не использующих в своей конструкции моторов: например, технология сокращения материала под действием электрического тока (или поля), которая позволяет добиться более точного соответствия движения робота натуральным плавным движениям живых существ.

Математическая база

Робот Aibo

Помимо уже широко применяющихся нейросетевых технологий, существуют алгоритмы самообучения взаимодействию робота с окружающими предметами в реальном трёхмерном мире: робот-собака Aibo под управлением таких алгоритмов прошел те же стадии обучения, что и новорожденный младенец, самостоятельно научившись координировать движения своих конечностей и взаимодействовать с окружающими предметами (погремушками в детском манеже). Это дает ещё один пример математического понимания алгоритмов работы высшей нервной деятельности человека.

Навигация

Системы построения модели окружающего пространства по ультразвуку или сканированием лазерным лучом широко используются в гонках роботизированных автомобилей (которые уже успешно и самостоятельно проходят реальные городские трассы и дороги на пересечённой местности с учётом неожиданно возникающих препятствий).

Внешний вид

В Японии не прекращаются разработки роботов, имеющих внешний вид, на первый взгляд неотличимый от человеческого. Развивается техника имитации эмоций и мимики «лица» роботов.

В июне 2009 года ученые Токийского университета представили человекоподобного робота «KOBIAN», способного выражать свои эмоции - счастье, страх, удивление, грусть, гнев, отвращение - с помощью жестов и мимики.

Робот KOBIAN

Робот способен открывать и закрывать глаза, двигать губами и бровями, использовать руки и ноги.

Производители роботов

Существуют компании, специализирующиеся на производстве роботов (среди крупнейших - iRobot Corporation). Роботов также выпускают некоторые компании, работающие в сфере высоких технологий: ABB, Honda, Mitsubishi, Sony, World Demanded Electronic, Gostai, KUKA.

Проводятся выставки роботов, напр. самая крупная в мире International robot exhibition (iRex) (проводится в начале ноября раз в два года в Токио, Япония).

Машины на службе у человека? Когда-то об этом только мечтали, а сегодня мы даже не замечаем того многообразия роботов, которое нас окружает. Роботы-слуги, роботы- няньки, роботы-игрушки. Первый раз я собрал робота из конструктора «Лего», и тогда задумался: «А что такое робот? Откуда появилось само это слово?» Оказывается, так называют «высокоорганизованную техническую систему, которая может самостоятельно решать поставленные перед ней задачи».

Роботы сегодня стали близкими друзьями жизни человека. Их изготавливают на заводе. Роботы выполняют ту работу, которую нельзя делать людям (связано с радиацией или с температурой и. т. п.). Они исследуют планеты в космосе, и постепенно проникают и в дома людей, пока в основном в качестве безобидных игрушек. Однако развитие роботов не останавливается ни на минуту, и наиболее интересной задачей является создание роботов - игрушек, о чем и рассказано в моем реферате. Через игру ребенок познает мир.

Разработчики роботов – игрушек для детей уже добились серьезных успехов в этой области.

Робототехника постоянно находится в развитии. То, что сегодня нам кажется новым, совершенным, интересным, завтра может устареть.

Я понимаю, что только начал изучать эту науку, поэтому мне необходимо постоянно углублять и совершенствовать свои знания, чтобы в будущем применить их, создавая своего робота- игрушку.

2. 1 Из истории.

Робот, управляемая компьютером машина, способная заменять человека при выполнении (как правило, повторяющихся) операций с целью повышения производительности. Часто используются на работах в опасных для жизни условиях (повышение радиации, температуры и т. п.), а также при относительной недоступности человеком (под водой или в космосе). Обычно работают по определенной, заранее заданной программе. Возможно также дистанционное управление роботом.

Впервые слово робот было сказано в 1921 году в Чехии. Талантливый писатель Карел Чапек пишет пьесу о роботах. Писатель убеждает что не надо бояться того, что роботы подчинят себе людей.

Однако первое упоминания об этих интеллектуальных машинах было ещё в середине III тыс. до н. э. , когда египтяне изобрели идею думающих машин: внутри статуй прячутся жрецы, чтобы давать предсказания и советы.

Чертежи робота, которого мы привыкли видеть, были сделаны в 1495 году Леонардо да Винчи. Именно он разрабатывает детальный проект механического человека, способного двигать руками и поворачивать голову. Механизм выглядит как бронированный рыцарь.

К сожалению, истории не известно пытался ли да Винчи сконструировать этого робота.

Первые достоверные достижения в этой области зарегистрированы в 18 веке. В то время на пике популярности были домашние куклы. Эти механические устройства представил широкой публике, французский ученый Жаком де Викасон, на примере куклы – музыканта. Она могла воспроизводить на флейте 12 разнообразных мелодий. Какое-то время спустя к флейте присоединились бубен и барабан, что позволило механически организовать подобие настоящего оркестра.

Но Ж. де Викасон не остановился на достигнутом и удивил публику следующим уникальным и поразительным для тех времен изобретением - механической улиткой, которая была способна на несколько разных действий (передвижение, взмахи крыльями, кряканье, вращение головой).

Современная робототехника, известная, сегодня, всему миру робототехника четко сформировалась лишь к 50-м годам прошлого века, когда Дж. Диро и Дж. Энжилбергером был сконструирован робот Ultimat, представляющий собой гигантский механизм похожий на человеческую руку.

Также проходят и спортивные соревнования среди роботов, к примеру, РобоКап - это чемпионат мира среди роботов по футболу. 1-ый РобоКап1997 прошёл не очень роботы плохо пасовали, а некоторые даже забивали мяч в собственные ворота. Но с каждым годом технологий растут и РобоКап становится всё популярнее. Также проводятся олимпийские игры среди роботов.

2. 2 Какие бывают роботы.

Принято различать три вида роботов: программные, управляемые человеком и интеллектуальные, действующие самостоятельно независимо от человека.

Простейший робот - это манипулятор с дистанционным управлением, имеющий одну или две «руки», ограниченную зону действия, закреплен на неподвижном или

Полуподвижном основании. Манипуляторы встречаются в медицине при проведении операций, на атомных станциях, для различных исследований морских глубин и космоса.

Другой вид роботов, более сложных, предназначенных для выполнения различных заданий, определяемых заложенной в них программой. Как правило, программа может быть выполнена в цикле (т. е. повторяется через равные промежутки времени) для того чтобы робот выполнял одни и те же повторяющиеся операции без остановки. В другом случае программа выполняется однократно, и после завершения заменяется другой. Примером использования таких роботов могут служить автоматы по разливу и упаковке бутылок, развешиванию, фасовке или упаковке пакетированных продуктов или товаров.

Третья группа роботов - интеллектуальные роботы, воспринимающие внешние изменения с помощью различных датчиков, имеющие блок управления.

В своем реферате я хочу рассказать о роботах- игрушках.

Встречаются следующие виды роботов- игрушек: робособаки, робозавры, дроиды, конструкторы, андроиды и т. д.

Роботы-игрушки - это вид механической игрушки, которые можно запрограммировать и играть с ними.

Робособаки - это всем известные нам четвероногие друзья. Они играют в разные игры, например в футбол. Самая знаменитая собака " Sony Aibo PC " - эта собака понравится каждому ребёнку.

Робозавры. Динозавры возвращаются! Это древние рептилии, которые вымерли уже стали роботами. Динозавры бывают и добрые как, например Pleo это детёныш камарозавра. Pleo знает, когда надо подзаряжаться он сам идёт к зарядке ему достаточно попросить хозяина о том чтобы вставить в его провод.

Дроиды. Все знают знаменитых "Звёздных воинов". Изобретатели разработали нового робота - дроида R2-D2. В зависимости от модели, комплектации и фирмы производителя, цена на робот разнится на порядок: от 200 до 2500 долларов. А последняя модель ещё не добралась до России. В неё входят: видеопроектор, DVD, FM-радио, динамики мощностью 20W, разъемами для подключения к внешнему телевизору, LCD-панели, акустики и т д.

Андроиды - это роботы, которые похожи на человека, т. е. они, могут делать то, что умеет делать человек. Есть Андроид, который похож на Элвиса Пресли: он одет, поет и танцует как Элвис Пресли и такого же размера, как он. Этот робот так и называется:

Конструкторы. Компания Lego производит не только знакомые всем обычные блочные конструкторы, но и конструкторы-роботы. Как, например: Лего Маиндштормс (о нём поподробнее я расскажу в следующей части реферата).

2. 3 О моём роботе.

У меня есть робот "Lego Mindstorms NXT". Эта современная детская игрушка прошла серьезные испытания специалистами - разработчиками и может решать любые поставленные перед ней, даже взрослые задачи. Также при тестировании активное участие принимали военные. Поэтому можно сказать, что конструктор Mindstorms NXT тестировали в реальных военных условиях.

Мой робот имеет 4 базовые модели. Самая первая - это учебная модель, вторая - погрузчик, третья - скорпион и четвертая - модель, которую я вам продемонстрирую - это "человек", называется Alpha Rex .

У робота есть интеллектуальный блок, в нем содержится вся информация. Программирование осуществляется с обычного персонального компьютера под управлением Windows. Когда все готово либо через USB порт, либо через Bluetooth, программу передаю на робота. Так же мой робот имеет три сервомотора. С помощью этих моторов робот может передвигаться и совершать какие-то действия. Робот имеет 4 датчика. Первый датчик или сенсор - это тач-сенсор. С помощью него у робота появляется первый орган чувств - осязание. Следующий датчик - саунд-сенсор, звуковой сенсор. Робот воспринимает звуки, у него появляется слух. Так же есть ультрасоник - сенсор. Внешне это похоже на глаза робота, а на самом деле - датчик предназначен для того чтобы измерять расстояние. Последний сенсор - лайт - сенсор. Вот этот сенсор и имитирует еще один орган чувств - зрение. Таким образом, робот различает цвета, реагирует на голосовые команды, чувствует прикосновения.

Для того, чтобы написать программу требуется изобразить последовательность иконок, которые демонстрируют то или иное действие. Элементарные настройки инстинктивно понятны и графически оформлены, что дает возможность программировать робота достаточно просто и увлекательно и заставить делать его то, что вам хочется.

На рисунке изображен фрагмент окна редактора "Lego Mindstorms NXT". Программа выполняется слева направо и, если нужно, содержит ветвления, циклы и другие параметры. В этом примере робот начинает работу с ожидания звукового сигнала, а затем определяет ночь сейчас или день, используя лайт - сенсор. Если сейчас ночь (нижняя ветка на рисунке) то робот говорит Good Night и рисует на экране изображение обозначающее сон. Верхняя ветка рисунка включается, если сейчас день и светло. Прежде всего, днём робот приветствует нас фразой Good morning и широко улыбается. Затем робот отправляется в путешествие, а как до какой-то преграды остается 20 см, робот разворачивается и снова идет в путешествие.

2. 4 Зачем нужны роботы.

Роботы нужны для облегчения жизни человека. Они помогают нам в делах, когда нужно поднять тяжелый груз, тысячи раз повторить одинаковую монотонную работу, обезоружить террористов или провести тончайший анализ органов человека.

Без роботов жизнь будет не такая, которую мы привыкли видеть. Это почти то же самое, что и невидимые нити, вот посмотрите: не будет роботов, затем не будет ещё чего-нибудь.

Зачем нужны роботы – игрушки? Важно отметить, что многие игрушки - роботы сделаны подобием героев мультфильмов. Они помогают развиваться не только ребенку, но человеку. Играя с ними, малыш может выдумывать собственный сценарий и исход любимого мультфильма, что в значительной степени помогает развить его творческие способности.

3 Заключение

Чешский писатель Карел Чапек в 1921 году опубликовал необычную пьесу. В ней рисовалась картина будущего, где искусственные рабочие помогают человеку на производстве и в быту, и даже ведут за него войны. А один из героев пьесы решает построить супер-робота, по своим возможностям равным человеку: чтобы он не только выполнял разные работы, но и обладал чувствами и желаниями, мог испытывать любовь и счастье, боль и ненависть. Хотя и сегодня такого робота до сих пор не построили, все же мы уже не можем себе представить мир без роботов. Они помогают нам везде. С помощью роботов собирают автомобили, исследуют далекие планеты и глубины океанов и даже ведут домашнее хозяйство. И если бы не было роботов, то человек не полетел бы в космос, не высадился бы на Луне, не знал бы, что находится глубоко под водой и в кратерах вулканов. Мы не могли бы предсказывать погоду, магнитные бури и землетрясения. А труд на заводах и фабриках был бы очень тяжелым и изматывающим. В общем, если бы не достижения в робототехнике, то технический прогресс оставался бы на уровне позапрошлого века!

Из всех изобретений, когда-либо придуманных человеком, управляемые роботы – самые могущественные и многосторонние. И только от нас зависит, как мы воспользуемся этим инструментом: на пользу человеку или против него.

Итак, роботы нужны и важны для развития человечества.

Роботы для игр и развлечений появились не так давно, но уже успели стать популярными и полезными для обучения.

Лего - конструктор подходит для начального обучения основам робототехники.