Robotică

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 4 iunie 2021; verificările necesită 20 de modificări .

Robotica (din robot și tehnologie ; engleză  robotică  - robotică [1] , robotică [2] ) este o știință aplicată care dezvoltă sisteme tehnice automatizate și este cea mai importantă bază tehnică pentru dezvoltarea producției [3] .

Robotica se bazează pe discipline precum electronică , mecanică , cibernetică , telecomandă , mecatronică [4] , informatică și inginerie radio și electrică . Există robotică de construcții, industrială, casnică, medicală, aviatică și extremă (militară, spațială, subacvatică).

Etimologia termenului

Cuvântul „robotică” (sau „robotică”, „robotică” ) a fost folosit pentru prima dată în scris de Isaac Asimov în povestea științifico-fantastică „Mincinosul”, publicată în 1941.

Cuvântul „robotică” s-a bazat pe cuvântul „ robot ”, inventat în 1920  de scriitorul ceh Karel Capek și fratele său Josef pentru piesa științifico-fantastică a lui Karel Capek R.U.R. (Roboții universali ai lui Rossum), montată pentru prima dată în 1921 și s-a bucurat de succes în rândul publicului. . În ea, proprietarul plantei aranjează eliberarea multor androizi , care la început lucrează fără odihnă, dar apoi se ridică și-și distrug creatorii [5] .

Istoria industriei

Unele dintre ideile care au stat mai târziu la baza roboticii au apărut în epoca antică - cu mult înainte de introducerea termenilor de mai sus. Au fost găsite rămășițe de statui în mișcare realizate în secolul I î.Hr. [4] . Iliada de Homer spune că zeul Hephaestus a făcut din aur servitoare vorbitoare, dându-le inteligență (adică, în limbajul modern, inteligență artificială ) și putere [6] . Mecanicului și inginerului grec antic Archytas din Tarentum este creditat cu crearea unui porumbel mecanic capabil să zboare (c. 400 î.Hr.) [7] . În urmă cu peste două mii de ani, Heron din Alexandria a creat mașina automată de apă Singing Bird și o serie de sisteme de figuri mobile pentru templele antice [8] . În 270, inventatorul grec antic Ctesibius a inventat un ceas special cu apă, numit clepsidra (sau „furtul timpului”), care, prin dispozitivul său ingenios, a trezit un interes considerabil al contemporanilor [9] . În 1500, marele Leonardo da Vinci a dezvoltat un dispozitiv mecanic sub forma unui leu, care trebuia să deschidă stema Franței când regele a intrat în oraș. În secolul al XVIII-lea, ceasornicarul elvețian P. Jaquet-Droz a creat păpușa mecanică Scribe, care putea fi programată folosind tamburi cu came pentru a scrie mesaje text care conțineau până la 40 de litere [8] . În 1801, comerciantul francez Joseph Jacquard a introdus un design avansat de războaie care putea fi „programat” folosind carduri speciale cu găuri pentru a reproduce modele decorative repetate pe țesături. La începutul secolului al XIX-lea, această idee a fost împrumutată de matematicianul englez Charles Babbage pentru a crea unul dintre primele calculatoare automate [9] . Aproximativ prin anii 30 ai secolului XX au apărut androizii , realizând mișcări elementare și capabili să pronunțe cele mai simple fraze la comanda unei persoane. Una dintre primele astfel de evoluții a fost proiectarea inginerului american D. Wexley, creat pentru Expoziția Mondială de la New York în 1927 [8] .

În anii 1950 au apărut manipulatoare mecanice pentru lucrul cu materiale radioactive. Au putut copia mișcările mâinilor operatorului, care se afla într-un loc sigur. În anii 1960, au fost dezvoltate platforme cu roți telecomandate cu un manipulator, o cameră de televiziune și un microfon pentru examinare și prelevare de probe în zone cu radioactivitate ridicată [8] .

Introducerea pe scară largă a mașinilor-unelte industriale cu control numeric a stimulat crearea de manipulatoare programabile utilizate pentru încărcarea și descărcarea sistemelor de mașini-unelte. În 1954, inginerul american D. Devol a brevetat o metodă de control al unui manipulator de încărcare și descărcare folosind carduri perforate înlocuibile , ca urmare, în 1956, împreună cu D. Engelberger , a creat prima companie industrială din lume, Unimation ( ing.  Unimation din Universal Automation ) pentru producția de robotică industrială. În 1962, au fost lansati primii roboți industriali din Statele Unite, Versatran și Unimate, iar unii dintre ei încă funcționează, depășind pragul de 100 de mii de ore de viață. În timp ce în aceste sisteme timpurii raportul dintre costurile electronice și mecanice era de 75% până la 25%, acum este inversat. În același timp, costul final al electronicelor continuă să scadă constant. Apariția sistemelor de control cu ​​microprocesoare cu preț redus în anii 1970, care au înlocuit unitățile de control specializate ale roboților cu controlere programabile, a contribuit la reducerea costului roboților de aproximativ trei ori. Aceasta a servit drept stimulent pentru distribuirea lor în masă în toate ramurile producției industriale [8] .

O mulțime de astfel de informații sunt conținute în cartea „Robotica: istorie și perspective” de I. M. Makarov și Yu. I. Topcheev , care este o poveste populară și detaliată despre rolul pe care roboții l-au jucat (și îl vor juca în continuare) în istorie. a dezvoltării civilizaţiei.

Cele mai importante clase de roboți

Puteți utiliza mai multe abordări pentru a clasifica roboții - de exemplu, după sfera de aplicare, după scop, după metoda de mișcare etc. După sfera aplicației principale, roboții industriali, roboții de cercetare, roboții utilizați în educație, se pot distinge roboți speciali.

Cele mai importante clase de roboți de uz general sunt roboții manipulativi și roboții mobili .

Robotul de manipulare  este o mașină automată (staționară sau mobilă), constând dintr-un actuator sub formă de manipulator cu mai multe grade de mobilitate și un dispozitiv de control al programului, care servește la îndeplinirea funcțiilor motrice și de control în procesul de producție. Astfel de roboți sunt produși în versiuni de podea , suspendate și portal . A primit cea mai mare distribuție în industria construcțiilor de mașini și a instrumentelor [10] .

Un robot mobil  este o mașină automată care are un șasiu în mișcare cu unități controlate automat. Astfel de roboți pot fi pe roți , mers și omidă (există și sisteme robotice mobile de târăre, plutitoare și zburătoare, vezi mai jos ) [ 11 ] .

Componente robot

Unități

• Actuatorii: Aceștia sunt „mușchii” roboților. Motoarele electrice sunt în prezent cele mai populare motoare în acționări, dar sunt utilizate și altele care folosesc substanțe chimice, fluide sau aer comprimat.
• Motoare de curent continuu : În prezent, majoritatea roboților folosesc motoare electrice , care pot fi de mai multe tipuri.
• Motoare pas cu pas : După cum sugerează și numele, motoarele pas cu pas nu se rotesc liber ca motoarele de curent continuu. Se rotesc pas cu pas la un anumit unghi sub controlul controlerului. Acest lucru elimină necesitatea unui senzor de poziție, deoarece unghiul de viraj este cunoscut de controler; prin urmare, astfel de motoare sunt adesea folosite în acționările multor roboți și mașini CNC.
• Motoarele piezo : O alternativă modernă la motoarele de curent continuu sunt motoarele piezo, cunoscute și sub numele de motoare cu ultrasunete. Principiul muncii lor este foarte original: picioarele piezoelectrice minuscule, care vibrează cu o frecvență de peste 1000 de ori pe secundă, fac motorul să se miște într-un cerc sau o linie dreaptă. Avantajele unor astfel de motoare sunt rezoluția ridicată în nanometri, viteza și puterea, incomensurabile cu dimensiunea lor. Motoarele piezo sunt deja disponibile comercial și sunt folosite și la unii roboți.
• Mușchii de aer : mușchii de aer sunt un dispozitiv simplu, dar puternic pentru a oferi forță. Când sunt umflați cu aer comprimat, mușchii se pot contracta până la 40% din lungimea lor. Motivul acestui comportament este țesutura vizibilă din exterior, care face ca mușchii să fie fie lungi și subțiri, fie scurti și groși. . Deoarece modul în care funcționează este similar cu mușchii biologici, ei pot fi utilizați pentru a produce roboți cu mușchi și schelete asemănătoare cu cele ale animalelor [12] [13] .
• Polimeri electroactivi : polimerii electroactivi sunt un tip de plastic care își schimbă forma ca răspuns la stimularea electrică. Ele pot fi proiectate astfel încât să se poată îndoi, întinde sau contracta. Cu toate acestea, în prezent nu există EAP-uri adecvate pentru producția de roboți comerciali, deoarece toate eșantioanele lor existente în prezent sunt ineficiente sau fragile.
• Nanotuburi elastice : Aceasta este o tehnologie experimentală promițătoare aflată într-un stadiu incipient de dezvoltare. Absența defectelor în nanotuburi permite fibrei să se deformeze elastic cu câteva procente. Bicepsul uman poate fi înlocuit cu un fir din acest material cu diametrul de 8 mm. Astfel de „mușchi” compacti pot ajuta roboții în viitor să depășească și să sară peste o persoană.

Senzori

• Senzori de atingere .
• Senzori de lumină .
• Senzor giroscop .
• senzor de distanta .
• Sonda eco și alți senzori în funcție de scopul robotului.

Modalități de mutare

Roboți cu roți și șenile

Cei mai des întâlniți roboți din această clasă sunt [14] [15] roboți cu patru roți și șenile . De asemenea, sunt creați roboți care au un număr diferit de roți; în acest caz, este adesea posibil să se simplifice designul robotului, precum și să îi ofere capacitatea de a lucra în spații în care designul cu patru roți este inoperabil.

Roboții cu două roți, de regulă, folosesc anumite dispozitive giroscopice pentru a determina unghiul de înclinare a corpului robotului și pentru a genera tensiunea de control adecvată aplicată la acționările roboților (pentru a menține echilibrul și a efectua mișcările necesare) . Sarcina menținerii echilibrului unui robot cu două roți este legată de dinamica unui pendul invers [16] . Au fost dezvoltate multe dispozitive similare de „echilibrare” [17] . Astfel de dispozitive includ Segway , care poate fi folosit ca componentă de robot; de exemplu, segway -ul este folosit ca platformă de transport în robotul dezvoltat de NASA Robonaut [18] .

Roboții cu o roată sunt în multe privințe o evoluție a ideilor asociate cu roboții cu două roți. Pentru a vă deplasa în spațiul 2D, o minge condusă de mai multe unități poate fi folosită ca o singură roată. Mai multe dezvoltări ale unor astfel de roboți există deja. Exemple sunt ballbot -ul dezvoltat la Universitatea Carnegie Mellon , ballbot-ul BallIP dezvoltat la Universitatea Tohoku Gakuin [19] sau ballbot-ul Rezero [20] dezvoltat la ETH .  Roboții de acest tip au unele avantaje asociate cu forma lor alungită, ceea ce le poate permite să se integreze mai bine în mediul uman decât este posibil pentru alte tipuri de roboți [21] .

Există o serie de prototipuri de roboți sferici. Unii dintre ei folosesc rotația masei interne pentru a organiza mișcarea [22] [23] [24] [25] . Roboții de acest tip se numesc englezi.  roboți orb sferici  orb bot [26] și engleză.  bot cu minge [27] [28] .

Într-o serie de modele de roboți mobili cu roți, sunt utilizate roți care poartă role de tip „omnidirecțional” („ roți omnidirecționale ”); astfel de roboți se caracterizează printr-o manevrabilitate crescută [29] [30] .

Pentru a se deplasa pe suprafețe neuniforme, iarbă și teren stâncos, sunt dezvoltați roboți cu șase roți , care au mai multă aderență în comparație cu cei cu patru roți. Omizile oferă și mai multă aderență. Mulți roboți de luptă moderni , precum și roboți proiectați să se deplaseze pe suprafețe accidentate, sunt dezvoltați ca urmăriți. În același timp, este dificil să folosiți astfel de roboți în interior, pe suprafețe netede și covoare. Exemple de astfel de roboți sunt robotul dezvoltat de NASA .  Robot urban („Urbie”) [31] roboții Warrior și PackBot ai iRobot .

Roboti de mers

Primele publicații dedicate problemelor teoretice și practice ale creării roboților de mers datează din anii 1970 și 1980 [32] [33] .

Deplasarea unui robot folosind „picioare” este o problemă dinamică complexă. Au fost deja creați o serie de roboți care se mișcă pe două picioare, dar acești roboți nu pot realiza încă o mișcare atât de stabilă, care este inerentă oamenilor. Au fost create și multe mecanisme care se mișcă pe mai mult de două membre. Atenția la astfel de structuri se datorează faptului că sunt mai ușor de proiectat [34] [35] . Sunt oferite și variante hibride (cum ar fi roboții din filmul I, Robot , care se pot mișca pe două membre în timp ce merg și pe patru membre în timp ce aleargă).

Roboții care folosesc două picioare tind să se miște bine pe podea, iar unele modele se pot deplasa în sus pe scări. Deplasarea pe teren accidentat este o sarcină dificilă pentru roboții de acest tip. Există o serie de tehnologii care permit roboților care merg pe jos să se miște:

• Servo + actionare hidromecanica  este o tehnologie timpurie pentru proiectarea roboților de mers, implementată într-un număr de modele de roboți experimentale fabricate de General Electric în anii 1960. Primul proiect GE încorporat în metal folosind această tehnologie și, după toate probabilitățile, primul robot de mers din lume în scopuri militare a fost „transportatorul cu patru picioare” Walking Truck (mașina are membre robotizate, controlul este efectuat de o persoană direct în taxiul).
• Tehnologia ZMP: ZMP ( eng.  zero moment point , „point of zero moment”) este un algoritm folosit la roboți precum ASIMO de la Honda . Computerul de bord controlează robotul în așa fel încât suma tuturor forțelor externe care acționează asupra robotului este îndreptată către suprafața pe care se mișcă robotul. Din acest motiv, nu se creează un cuplu care ar putea cauza căderea robotului [36] . Un astfel de mod de mișcare nu este tipic pentru o persoană, ceea ce poate fi văzut comparând modul de mișcare al robotului ASIMO și al unei persoane [37] [38] [39] .
• Jumping Robots: În anii 1980, profesorul Marc Raibert de la  MIT Leg Laboratory a dezvoltat un robot care se putea echilibra sărind folosind doar un picior. Mișcările robotului seamănă cu cele ale unei persoane pe un baston de pogo [40] . Ulterior, algoritmul a fost extins la mecanisme care utilizează două și patru picioare. Roboți similari au demonstrat capacitatea de a alerga și abilitatea de a efectua caprici [41] . Roboții care se mișcau pe patru membre au demonstrat alergare, mișcare la trap , mers , sărituri [42] .
• Algoritmi adaptativi pentru menținerea echilibrului. Ele se bazează în principal pe calculul abaterilor poziției instantanee a centrului de masă al robotului de la o poziție stabilă static sau o traiectorie predeterminată a mișcării acestuia. În special, un robot-porter Big Dog folosește o tehnologie similară . Când se deplasează, acest robot menține o abatere constantă a poziției curente a centrului de masă față de punctul de stabilitate statică , ceea ce implică necesitatea unui fel de setare a picioarelor („genunchi spre interior” sau „pull-push”), și creează, de asemenea, probleme cu oprirea mașinii într-un singur loc și elaborarea modurilor de mers tranziționale. Un algoritm adaptiv pentru menținerea stabilității se poate baza și pe menținerea unei direcții constante a vectorului viteză a centrului de masă al sistemului, cu toate acestea, astfel de tehnici sunt eficiente doar la viteze suficient de mari. De cel mai mare interes pentru robotica modernă este dezvoltarea unor metode combinate de menținere a stabilității, combinând calculul caracteristicilor cinematice ale sistemului cu metode extrem de eficiente de analiză probabilistică și euristică .

Alte metode de mișcare

• Roboti zburatori. Majoritatea aeronavelor moderne sunt roboți zburători controlați de piloți. Pilotul automat este capabil să controleze zborul în toate etapele - inclusiv decolare și aterizare [43] . Roboții zburători includ și vehicule aeriene fără pilot (UAV-uri; rachetele de croazieră sunt o subclasă importantă ). Astfel de dispozitive sunt, de regulă, ușoare (din cauza lipsei unui pilot) și pot îndeplini misiuni periculoase; unele UAV -uri sunt capabile să tragă la comanda operatorului. De asemenea, sunt dezvoltate UAV-uri capabile să tragă automat. Pe lângă metoda de mișcare folosită de aeronave, roboții zburători folosesc și alte metode de mișcare - de exemplu, similare cu cele folosite de pinguini , raze , meduze ; Roboții lui Festo Air Penguin [44] [45] , Air Ray [46] și Air Jelly [47] folosesc acest mod de locomoție sau folosesc metode de zbor ale insectelor , cum ar fi RoboBee [48] .

• Roboți care se târăsc. Există o serie de dezvoltări ale roboților care se mișcă ca șerpi , viermi , melci [49] ; în același timp, pentru a implementa mișcarea, robotul poate folosi forțe de frecare (când se deplasează de-a lungul unei suprafețe de sprijin brute) [50] [51] sau o modificare a curburii suprafeței (în cazul unei suprafețe netede de variabilă). curbură) [52] . Se presupune că acest mod de mișcare le poate oferi capacitatea de a se deplasa în spații înguste; în special, este planificată utilizarea unor astfel de roboți pentru a căuta oameni sub dărâmăturile clădirilor prăbușite [53] . De asemenea, au fost dezvoltați roboți serpentine care se pot deplasa prin apă; Un exemplu de astfel de design este robotul japonez ACM-R5 [54] [55] .
• Roboți care se deplasează pe suprafețe verticale. La proiectarea lor, sunt utilizate diverse abordări. Prima abordare este de a proiecta roboți care se mișcă ca o persoană care urcă pe un perete acoperit cu margini. Un exemplu de astfel de design este robotul Capuchin dezvoltat la Universitatea Stanford [56] . O altă abordare este de a proiecta roboți care se mișcă ca gecoși și sunt echipați cu ventuze [57] . Wallbot [58] și Stickybot [59] sunt exemple de astfel de roboți .
• roboți plutitori. Există multe dezvoltări ale roboților care se mișcă în apă, imitând mișcările peștilor . Potrivit unor estimări, eficiența unei astfel de mișcări poate fi cu 80% mai mare decât eficiența mișcării folosind o elice [60] . În plus, astfel de modele produc mai puțin zgomot și se caracterizează, de asemenea, printr-o manevrabilitate crescută. Acesta este motivul interesului ridicat al cercetătorilor pentru roboții care se mișcă ca peștii [61] . Exemple de astfel de roboți sunt robotul Robotic Fish [62] dezvoltat la Universitatea din Essex și robotul Tuna dezvoltat de Institutul de Robotică de câmp pentru a investiga și simula modul de mișcare al tonului . Există și dezvoltări ale roboților plutitori de alte modele [63] . Exemple sunt roboții Festo Aqua Ray , care imită mișcările unei raie și Aqua Jelly , care imită mișcarea unei meduze . 

Sisteme de control

Controlul robotului este înțeles ca soluția unui complex de sarcini legate de adaptarea robotului la gama de sarcini pe care le rezolvă, programarea mișcărilor, sinteza sistemului de control și software-ul acestuia [64] .

În funcție de tipul de control, sistemele robotizate sunt împărțite în:

1. Biotehnice:
   • comandă (control prin apăsare și pârghie a părților individuale ale robotului);
   • copierea (repetarea mișcării umane, este posibil să se implementeze feedback care transmite forța aplicată, exoscheletele );
   • semi-automat (controlul unui corp de comandă, de exemplu, mânerul întregii scheme cinematice a robotului);
2. Automat:
   • software (funcționează după un program prestabilit, conceput în principal pentru a rezolva sarcini monotone în condiții de mediu neschimbate);
   • adaptive (rezolvă sarcini tipice, dar se adaptează la condițiile de funcționare);
   • intelectual (cele mai dezvoltate sisteme automate);
3. Interactiv:
   • automatizat (este posibilă alternarea modurilor automate și biotehnice);
   • supraveghere (sisteme automate în care o persoană îndeplinește numai funcții de direcționare a obiectivelor);
   • dialog (robotul participă la un dialog cu o persoană pentru a alege o strategie de comportament, în timp ce, de regulă, robotul este echipat cu un sistem expert capabil să prezică rezultatele manipulărilor și să ofere sfaturi privind alegerea unei ținte).

Printre sarcinile principale ale controlului robotului se numără următoarele [65] :

• planificarea poziției;
• planificarea mișcării;
• planificarea forțelor și a momentelor;
• analiza acurateței dinamice;
• identificarea caracteristicilor cinematice și dinamice ale robotului.

Realizările ciberneticii tehnice și teoria controlului automat sunt de mare importanță în dezvoltarea metodelor de control al roboților .

Aplicații

Numărul mediu de roboți din lume în 2017 este de 69 la 10.000 de lucrători. Cel mai mare număr de roboți este în Coreea de Sud - 531 la 10.000 de muncitori, Singapore - 398, Japonia - 305, Germania - 301 [66] .

Educație

Complexele robotice sunt, de asemenea, populare în domeniul educației, ca instrumente moderne de cercetare de înaltă tehnologie în domeniul teoriei controlului automat și al mecatronicei . Utilizarea lor în diferite instituții de învățământ de învățământ profesional secundar și superior face posibilă implementarea conceptului de „ învățare prin proiecte ”, care stă la baza unui program educațional comun atât de amplu al SUA și al Uniunii Europene precum ILERT . Utilizarea capacităților sistemelor robotice în educația inginerească face posibilă dezvoltarea simultană a abilităților profesionale în mai multe discipline conexe simultan: mecanică , teoria controlului , circuite , programare , teoria informației . Cererea de cunoștințe complexe contribuie la dezvoltarea legăturilor între echipele de cercetare. În plus, studenții aflati deja în curs de formare de profil se confruntă cu nevoia de a rezolva probleme practice reale.

Complexe robotice populare pentru laboratoare educaționale:

• Kit de control mecatronic
• Festo Didactic
• LEGO Mindstorms
• fischertechnik .
• Truse educaționale bazate pe Arduino

Mai sunt și altele. Centrul de Excelență Pedagogică din Moscova a comparat cele mai populare platforme și kituri robotizate [67] .

Profesia de robotic mobil este inclusă în lista celor 50 de profesii cele mai solicitate conform Ministerului Muncii al Federației Ruse [68]

Se prevede că volumul vânzărilor de roboți pentru educație și știință în 2016-2019. va fi de 8 milioane de unități [69] .

Robotica este inclusă în programa școlară în clasele 7-9 [70]

Industrie

Roboții au fost folosiți cu succes în producție de zeci de ani. Roboții înlocuiesc cu succes oamenii atunci când efectuează operațiuni de rutină, consumatoare de energie și periculoase. Roboții nu obosesc, nu au nevoie de pauze pentru odihnă, apă și mâncare. Roboții nu cer salarii mai mari și nu sunt membri ai sindicatelor.

De regulă, roboții industriali nu au inteligență artificială. Tipic este repetarea acelorași mișcări ale manipulatorului conform unui program rigid.

S-au făcut progrese mari, de exemplu, în utilizarea roboților pe liniile de asamblare ale fabricilor de automobile. Există deja planuri pentru industria auto, unde toate procesele de asamblare a mașinilor și transportul semifabricatelor vor fi efectuate de roboți, iar oamenii îi vor controla doar [71]

În industria nucleară și chimică, roboții sunt utilizați pe scară largă atunci când lucrează în medii radioactive și periculoase din punct de vedere chimic pentru oameni.

A fost creat un robot pentru diagnosticarea automată a stării liniilor de transmisie a energiei electrice , constând dintr-un elicopter fără pilot și un dispozitiv de aterizare și deplasare de-a lungul unui fir de masă [72] .

În industria tuturor țărilor lumii, în 2016, au fost folosite 1,8 milioane de bucăți de roboți, se preconizează că până în 2020 numărul acestora va depăși 3,5 milioane de bucăți. [73]

Se preconizează că volumul vânzărilor de roboți în 2016-2019. pentru utilizare în logistică, construcții și demolări se va ridica la 177 mii unități [69] .

Agricultura

În agricultură se folosesc primii roboți care efectuează îngrijirea automată a culturilor [74] . Sunt testate primele sere robotizate pentru cultivarea legumelor [75] [76] .

Se preconizează că volumul vânzărilor de roboți în 2016-2019. pentru utilizare în agricultură se va ridica la 34 mii unități [69] .

Una dintre domeniile în dezvoltare dinamică de dezvoltare a roboticii în ultimii ani este utilizarea sistemelor de control autonome pentru transportul agricol. Experții le împart în două clase: sisteme de conducere paralelă sau indicatoare de direcție și sisteme de control bazate pe inteligență artificială (AI).

Practica utilizării sistemelor de conducere paralelă există de 25 de ani. Navigarea în ele se realizează prin semnal satelit. Dezavantajul lor este așa-numita „orbire”. Sistemul răspunde numai la obiectele care au fost trasate anterior pe traseu. Dacă în fața echipamentului apare un obstacol neașteptat (o persoană, un stâlp de putere etc.), riscul unui incident este foarte mare. În plus, există probleme cunoscute cu sistemele de conducere paralele legate de inexactitatea semnalului satelit, nevoia de a instala stații suplimentare și de a abona la servicii cu plată.

A doua clasă - sistemele unei noi generații, în care managementul se realizează pe baza inteligenței artificiale, se dezvoltă dinamic. În ciuda componenței modeste a jucătorilor, conform previziunilor analiștilor din industrie, principalele evenimente se vor desfășura în această zonă în viitorul apropiat.

Experții consideră că sistemele bazate pe inteligență artificială permit:

• Reduceți timpul de recoltare cu până la 25% în medie
• Reduceți pierderile directe de recoltă cu până la 13%
• Reduceți consumul de combustibil în timpul recoltării cu până la 5%
• Creșteți puterea zilnică a operatorului mașinii cu până la 25%

Medicina

În medicină, robotica își găsește aplicație sub forma diferitelor exoschelete care ajută persoanele cu funcția afectată a sistemului musculo-scheletic [77] . Roboții miniaturali sunt dezvoltați pentru implantarea în corpul uman în scopuri medicale: stimulatoare cardiace, senzori de informații etc. [78]

În Rusia, a fost dezvoltat primul complex chirurgical robotizat pentru a efectua operații în urologie [79] .

Se preconizează că volumul vânzărilor de roboți în 2016-2019. pentru utilizare în medicină va fi de 8 mii de unități [69] .

Astronautică

Brațele robotizate sunt folosite în nave spațiale. De exemplu, nava spațială de observare Orlets avea o așa-numită mașină capsulă care încărca capsule de coborâre de dimensiuni mici cu filmări. Roverele planetare, cum ar fi roverul lunar și roverul , pot fi considerate cele mai interesante exemple de roboți mobili.

Sport

Prima Cupă Mondială a Roboților a avut loc în Japonia în 1996 (vezi RoboCup ).

Transport

Conform previziunilor, producția de mașini de pasageri complet automatizate cu pilot automat în 2025 se va ridica la 600 de mii de unități. [80]

Război

Primii roboți complet autonomi pentru aplicații militare au fost deja dezvoltați. Negocierile internaționale au început să le interzică [81] [82] .

Siguranța la incendiu

Roboții de incendiu (instalații robotizate) sunt utilizați activ în stingerea incendiilor. Robotul este capabil să detecteze independent o sursă de incendiu fără asistență umană, să calculeze coordonatele, să direcționeze un agent de stingere a incendiului în centrul incendiului. De regulă, acești roboți sunt instalați pe obiecte explozive. .

Implicațiile sociale ale robotizării

Se observă că salariul orar al muncii manuale în țările dezvoltate crește cu aproximativ 10-15% pe an, iar costul de operare a dispozitivelor robotizate crește cu 2-3%. În același timp, nivelul salariului orar al unui muncitor american a depășit costul unei ore de muncă a unui robot pe la mijlocul anilor 70 ai secolului XX. Drept urmare, înlocuirea unei persoane la locul de muncă cu un robot începe să aducă profit net în aproximativ 2,5-3 ani [8] .

Robotizarea producției reduce avantajul competitiv al economiilor cu forță de muncă ieftină și determină mișcarea forței de muncă calificate din producție în sectorul serviciilor. În viitor, profesiile de masă (șoferi, vânzători) vor fi robotizate [83] [84] . În Rusia, până la jumătate din locurile de muncă pot fi înlocuite [85] .

Creșterea cu o singură bucată a numărului de roboți utilizați în industria americană între 1990 și 2007 a dus la eliminarea a șase locuri de muncă pentru oameni. Fiecare robot nou pentru o mie de locuri de muncă scade salariul mediu în economia SUA cu o medie de jumătate la sută [86] .

În Rusia, roboții sunt utilizați în principal în industria auto și microelectronică. [87]

Vezi și

• Robot
• Mecatronică
• Trei legi ale roboticii
• Isaac Asimov
• robotică moale
• Biorobotica

Tipuri de robot:

• android
• robot de luptă
• robot de uz casnic
• Robot personal
• robot industrial
• robot social
• Sharobot

Note

1. ↑ Dicționar terminologic explicativ politehnic / Culegere: V. Butakov, I. Fagradyants. — M.: Polyglossum, 2014.
2. ↑ Traducere tradițională în rusă în lucrările lui A. Azimov.
3. ↑ Popov, Scris, 1990 , p. 3.
4. ↑ 1 2 Braga, 2007 , p. unu.
5. ↑ Makarov, Topcheev, 2003 , p. 101.
6. ↑ Popov, Vereșcagin, Zenkevici, 1978 , p. unsprezece.
7. ↑ Bogolyubov, 1983 , p. 26.
8. ↑ 1 2 3 4 5 6 V. L. Konyukh. Istoria roboticii // Fundamentele roboticii. - Rostov-pe-Don : „Phoenix”, 2008. - S. 21. - 281 p. - ISBN 978-5-222-12575-5 .
9. ↑ 1 2 Wesley L. Stone. The History of Robotics // Manual de robotică și automatizare / Thomas R. Kurfess. - Boca Raton, Londra, New York, Washington, DC: CRC PRESS, 2005. - ISBN 0-8493-1804-1 .
10. ↑ Popov, Scris, 1990 , p. 6-7.
11. ↑ Popov, Scris, 1990 , p. 9.
12. ↑ Air Muscles de la Image Company . Consultat la 10 aprilie 2011. Arhivat din original la 14 noiembrie 2020. (nedefinit)
13. ↑ Air Muscles de la Shadow Robot (link indisponibil) . Consultat la 10 aprilie 2011. Arhivat din original pe 27 septembrie 2007. (nedefinit) 
14. ↑ Okhotsimsky, Martynenko, 2003 .
15. ↑ Tyagunov, 2007 .
16. ↑ TOBB . Mtoussaint.de. Consultat la 27 noiembrie 2010. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit)
17. ↑ nBot, un robot de echilibrare pe două roți . geologie.heroy.smu.edu. Consultat la 27 noiembrie 2010. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit)
18. ↑ Raport de activitate ROBONAUT . NASA (februarie 2004). Consultat la 20 octombrie 2007. Arhivat din original pe 20 august 2007. (nedefinit)
19. ↑ IEEE Spectrum: Un robot care se echilibrează pe o minge . Spectrum.ieee.org. Consultat la 27 noiembrie 2010. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit)
20. ↑ Rezero - Focus Project Ballbot . ethz.ch. Data accesului: 11 decembrie 2011. Arhivat din original pe 4 februarie 2012. (nedefinit)
21. ↑ Carnegie Mellon (09.08.2006). Cercetătorii Carnegie Mellon dezvoltă un nou tip de robot mobil care se echilibrează și se mișcă pe o minge în loc de picioare sau roți . Comunicat de presă . Consultat 2007-10-20 .
22. ↑ Robotul sferic poate trece peste obstacole . Bot Junkie. Consultat la 27 noiembrie 2010. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit)
23. ↑ Rotundus (link în jos) . Rotundus.se. Consultat la 27 noiembrie 2010. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit) 
24. ↑ OrbSwarm are un creier . BotJunkie (11 iulie 2007). Consultat la 27 noiembrie 2010. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit)
25. ↑ Lucru operat prin Bluetooth orbital rulant . Bot Junkie. Consultat la 27 noiembrie 2010. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit)
26. ↑ Roi . orbswarm.com. Consultat la 27 noiembrie 2010. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit)
27. ↑ The Ball Bot: Johnnytronic@Sun (link în jos) . blogs.sun.com. Consultat la 27 noiembrie 2010. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit) 
28. ↑ Senior Design Projects | Colegiul de Inginerie și Științe Aplicate | Universitatea din Colorado la Boulder (link indisponibil) . Engineering.colorado.edu (30 aprilie 2008). Consultat la 27 noiembrie 2010. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit) 
29. ↑ Martynenko Yu. G. , Formalsky A. M.  Despre mișcarea unui robot mobil cu roți care poartă role  // Izvestiya RAN. Teorie și sisteme de control. - 2007. - Nr 6 . - S. 142-149 . (Rusă)
30. ↑ Andreev A.S., Peregudova O.A.  Despre controlul mișcării unui robot mobil cu roți  // Matematică aplicată și mecanică . - 2015. - T. 79, Nr. 4 . - S. 451-462 .
31. ↑ JPL Robotics: System: Commercial Rovers (link indisponibil) . Data accesului: 26 martie 2011. Arhivat din original pe 23 martie 2011. (nedefinit) 
32. ↑ Vukobratovici, 1976 .
33. ↑ Ohotsimsky, Golubev, 1984 .
34. ↑ Roboti multipod ușor de construit (downlink) . Preluat la 26 martie 2011. Arhivat din original la 1 iunie 2017. (nedefinit) 
35. ↑ Robot hexapod AMRU-5 . Preluat la 26 martie 2011. Arhivat din original la 17 august 2016. (nedefinit)
36. ↑ Atingerea mersului stabil . Honda la nivel mondial. Consultat la 22 octombrie 2007. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit)
37. ↑ Plimbare amuzantă . Pooter Geek (28 decembrie 2004). Consultat la 22 octombrie 2007. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit)
38. ↑ Pimp Shuffle de la ASIMO . Popular Science (9 ianuarie 2007). Consultat la 22 octombrie 2007. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit)
39. ↑ Forumul Vtec: Un robot beat? fir . Preluat la 2 ianuarie 2021. Arhivat din original la 30 aprilie 2020. (nedefinit)
40. ↑ 3D One-Leg Hopper (1983–1984) . Laboratorul de picioare MIT. Consultat la 22 octombrie 2007. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit)
41. ↑ 3D Biped (1989–1995) . Laboratorul MIT pentru picioare. Preluat la 26 martie 2011. Arhivat din original la 24 august 2011. (nedefinit)
42. ↑ Quadruped (1984–1987) . Laboratorul de picioare MIT. Preluat la 26 martie 2011. Arhivat din original la 24 august 2011. (nedefinit)
43. ↑ Testarea limitelor pagina 29. Boeing. Consultat la 9 aprilie 2008. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit)
44. ↑ Air Penguin - roboți pinguin expuși în Hanovra . Consultat la 3 aprilie 2011. Arhivat din original pe 14 aprilie 2011. (nedefinit)
45. ↑ Informații despre Air Penguin pe site-ul Festo . Consultat la 3 aprilie 2011. Arhivat din original pe 3 aprilie 2011. (nedefinit)
46. ↑ Air-Ray Ballonet, ing. . Consultat la 3 aprilie 2011. Arhivat din original pe 19 noiembrie 2011. (nedefinit)
47. ↑ Descrierea AirJelly pe site-ul Festo, ing. (link indisponibil) . Consultat la 3 aprilie 2011. Arhivat din original la 1 aprilie 2011. (nedefinit) 
48. ↑ Ma, Kevin Y.; Chirarattananon, Pakpong; Fuller, Sawyer B.; Wood, Robert J. Zbor controlat al unui robot inspirat din punct de vedere biologic, la scară de insecte  (engleză)  // Science : journal. - 2013. - Mai ( vol. 340 , nr. 6132 ). - P. 603-607 . - doi : 10.1126/science.1231806 .
49. ↑ Hirose, 1993 .
50. ↑ Chernousko F. L.  Wave-like moves of a multi-link on a horizontal plane // Matematică aplicată și mecanică . - 2000. - T. 64, nr. 4 . - S. 518-531 .
51. ↑ Knyazkov M. M., Bashkirov S. A.  Mișcarea plată a unui robot cu mai multe legături pe o suprafață cu frecare uscată // Mecatronică, Automatizare, Control. - 2004. - Nr. 3 . - S. 28-32 .
52. ↑ Osadchenko N. V. , Abdelrakhman A. M. Z.  Simulare computerizată a mișcării unui robot de târăre mobil // Vestnik MPEI. - 2008. - Nr 5 . - S. 131-136 .
53. ↑ Miller, Gavin. introducere . snakerobots.com. Consultat la 22 octombrie 2007. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit)
54. ↑ ACM-R5 (link indisponibil) . Consultat la 10 aprilie 2011. Arhivat din original pe 11 octombrie 2011. (nedefinit) 
55. ↑ Robot șarpe care înoată (comentar în japoneză) . Consultat la 10 aprilie 2011. Arhivat din original pe 8 februarie 2012. (nedefinit)
56. ↑ Capuchin Arhivat 14 ianuarie 2020 la Wayback Machine pe YouTube
57. ↑ Gradetsky V. G., Veshnikov V. B., Kalinichenko S. V., Kravchuk L. N. . Mișcarea controlată a roboților mobili pe suprafețe orientate în mod arbitrar în spațiu. — M .: Nauka , 2001. — 360 p.
58. ↑ Wallbot Arhivat 26 iunie 2008 la Wayback Machine pe YouTube
59. ↑ Universitatea Stanford: Stickybot . Preluat la 30 septembrie 2017. Arhivat din original la 7 martie 2016. (nedefinit)
60. ↑ Sfakiotakis, et al. Revizuirea modurilor de înot pentru pești pentru locomoția acvatică   : jurnal . - IEEE Journal of Oceanic Engineering, 1999. - Aprilie. Arhivat din original pe 26 septembrie 2007.
61. ↑ Richard Mason. Care este piața peștilor robot? (link indisponibil) . Consultat la 10 aprilie 2011. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit) 
62. ↑ Pește robotic alimentat de Gumstix PC și PIC (link indisponibil) . Grupul de robotică centrată pe om de la Universitatea Essex. Consultat la 25 octombrie 2007. Arhivat din original pe 24 august 2011. (nedefinit) 
63. ↑ Witoon Juwarahawong. Robot de pește . Institutul de Robotică de Câmp. Consultat la 25 octombrie 2007. Arhivat din original pe 4 noiembrie 2007. (nedefinit)
64. ↑ Zenkevici, Iuşcenko, 2004 , p. optsprezece.
65. ↑ Zenkevici, Iuşcenko, 2004 , p. 16-18.
66. ↑ Cifre și fapte  // Știință și viață . - 2017. - Nr. 11 . - S. 59 . (Rusă)
67. ↑ Robotică, Divertisment . Lego, Fischertechnik, TRIK sau Amperka: comparație și revizuire a designerilor robotici  (ruși) , Robotică distractivă . Arhivat din original pe 13 august 2017. Preluat la 13 august 2017.
68. ↑ Lista cu cele mai promițătoare și căutate 50 de profesii din învățământul secundar din Federația Rusă, conform Ministerului Muncii . Preluat la 25 mai 2017. Arhivat din original la 9 august 2017. (nedefinit)
69. ↑ 1 2 3 4 Olga Slivko. Cum vor prelua roboții de serviciu lumea // Pisica lui Schrödinger . - 2017. - Nr. 9-10 . - S. 36-39 .
70. ↑ Fundamentele roboticii educaționale: material didactic / ed. D. M. Grebneva; Statul Nijni Tagil. social-ped. in-t (ramură) statului rus. ped profesionist. universitate - Nizhny Tagil: NTGSPI, 2017. - 108 p.
71. ↑ Fabrica inteligentă Konstantin Kuznetsov : cum sunt asamblate mașinile fără oameni // Popular Mechanics . - 2017. - Nr 5. - S. 86-87. — URL: http://www.popmech.ru/business-news/334232-umnaya-fabrika-kak-avtomobili-sobirayutsya-bez-lyudey/ Arhivat 24 aprilie 2017 pe Wayback Machine
72. ↑ Ekaterina Zubkova. Biroul de Informații Științifice și Tehnice. August 2017 Nr 8. Robot „mergător de frânghie”  // Știință și viață . - 2017. - Nr 8 . - S. 18 . (Rusă)
73. ↑ Prognoza IFR: 1,7 milioane de roboți noi pentru a transforma fabricile lumii până în 2020 . Consultat la 29 octombrie 2017. Arhivat din original pe 29 octombrie 2017. (nedefinit)
74. ↑ Vinobot Popular Mechanics : Un robot care vrea să hrănească întreaga lume Arhivat 7 mai 2017 la Wayback Machine
75. ↑ IronOx . Preluat la 6 iulie 2019. Arhivat din original la 30 iunie 2019. (nedefinit)
76. ↑ First green // Popular Mechanics . - 2019. - Nr. 7 . - S. 11 .
77. ↑ Pantalonii inteligenti de la Mecanica populară ajută oamenii să se miște Arhivat 6 februarie 2017 la Wayback Machine
78. ↑ Kirill Stasevici. De la inginerie genetică la iubire: ce au făcut biologii în 2017  // Știință și viață . - 2018. - Nr. 1 . - S. 2-7 . (Rusă)
79. ↑ Valery Chumakov Conversație cu inteligența artificială despre roboți și chirurgie Copie de arhivă din 7 iulie 2017 la Wayback Machine // În lumea științei . - 2017. - Nr. 5-6. - S. 54 - 61.
80. ↑ Avtomorrow // Popular Mechanics . - 2018. - Nr 9 . - S. 62-66 .
81. ↑ Deutsche Welle 27.08.2018 Roboți ucigași: în curând în toate armatele sau sub interdicție ONU? Arhivat pe 30 august 2018 la Wayback Machine
82. ↑ Valery Shiryaev. Înarmat și înfricoșător de independent  // Novaya Gazeta . - 2018. - Nr 99 . - S. 19 . (Rusă)
83. ↑ Arnold Khachaturov. „Mă de muncă ieftină este atuul trecutului”  // Novaya Gazeta . - 2018. - Nr 33 . - S. 12-13 . (Rusă)
84. ↑ Sistem de proprietate Robo. Cum vom trăi sub supercapitalism? Copie de arhivă datată 1 aprilie 2018 pe Kommersant Wayback Machine 4 noiembrie 2017 Alexander Zotin 4 noiembrie 2017 Alexander Zotin
85. ↑ Fiecare secundă va fi înlocuită cu un robot . ziarul RBC. Preluat la 10 august 2019. Arhivat din original la 10 august 2019. (nedefinit)
86. ↑ Oameni, cai, roboți Arhivat 18 aprilie 2018 la Wayback Machine // Science and Life . - 2017. - Nr. 7. - P. 46
87. ↑ Arnold Khachaturov. Oamenii văd următoarea reformă ca pe o „pisică moartă”  // Novaya Gazeta . - 2019. - Nr. 12-13 . - S. 18-19 . (Rusă)

Literatură

• Bogolyubov A. N.  Matematică. Mecanica. Ghid biografic. - Kiev: Naukova Dumka , 1983. - 639 p.
• Vukobratovich M.  Roboti de mers și mecanisme antropomorfe. — M .: Mir , 1976. — 541 p.
• Popov E. P., Vereshchagin A. F., Zenkevich S. L.  Roboti de manipulare: dinamică și algoritmi. — M .: Nauka , 1978. — 400 p.
• Medvedev V. S., Leskov A. G., Yushchenko A. S.  Sisteme de control pentru roboți de manipulare. — M .: Nauka , 1978. — 416 p.
• Okhotsimsky D. E. , Golubev Yu. F.  Mecanica și controlul mișcării unui aparat de mers automat. — M .: Nauka , 1984. — 310 p.
• Kozlov V. V., Makarychev V. P., Timofeev A. V., Yurevich E. I.  Dinamica controlului roboților. — M .: Nauka , 1984. — 336 p.
• Fu K., Gonzalez R., Lee K.  Robotică / Per. din engleza. — M .: Mir , 1989. — 624 p. — ISBN 5-03-000805-5 .
• Popov E. P. , Pismenny G. V.  Fundamentele roboticii: o introducere în specialitate. - M . : Şcoala superioară , 1990. - 224 p. — ISBN 5-06-001644-7 .
• Shahinpour, M.  Curs de robotică / Per. din engleza. — M .: Mir , 1990. — 527 p. — ISBN 5-03-001375-X .
• Hirose S.  Roboti de inspirație biologică: locomotori și manipulatori asemănătoare șarpelui  (engleză) . - Oxford: Oxford University Press , 1993. - 240 p.
• Okhotsimsky D. E. , Martynenko Yu. G.  Noi probleme ale dinamicii și controlului mișcării roboților mobili cu roți // Uspekhi Mekhaniki. - 2003. - V. 2, Nr. 1 . - S. 3-47 .
• Makarov I.M. , Topcheev Yu.I.  Robotica: istorie și perspective. — M .: Nauka ; Editura MAI, 2003. - 349 p. — (Informatică: posibilități nelimitate și posibile limitări). — ISBN 5-02-013159-8 .
• Zenkevich S. L., Yushchenko A. S.  Fundamentele controlului roboților manipulatori. a 2-a ed. - M . : Editura MSTU im. N. E. Bauman, 2004. - 480 p. — ISBN 5-7038-2567-9 .
• Tyagunov OA  Modele matematice și algoritmi de control pentru roboți industriali de transport // Informații-sisteme de măsurare și control. - 2007. - V. 5 , Nr. 5 . - S. 63-69 .
• Braga N.  Crearea de roboți acasă. - M. : NT Press, 2007. - 368 p. - ISBN 5-477-00749-4 .

Link -uri

• IFR - Federația Internațională de Robotică
• NAURR - Asociația Națională a Participanților la Piața Robotică

Dicționare și enciclopedii	Britannica (online) Treccani Universalis
În cataloagele bibliografice BNE : XX550609 BNF : 11983019n GND : 4261462-4 J9U : 987007541228205171 LCCN : sh85114628 NKC : ph125173

Robotică
Articole principale	Robot Robotică Mecatronică Optomecatronică robotică Trei legi ale roboticii Sala faimei robotilor
Tipuri de roboți	robot industrial Robot agricol Robot cositor robot de uz casnic Robot aspirator robot de luptă roboți modulari android Ginoid Robot personal robot social UAV vehicul fără pilot rover Lunokhod rover Nanobot Roboți de foc
Roboți remarcabili	Ai Da AIBO Aiko ASIMO Caine mare FEDOR HRP PackBot Pleo Roomba Sofia QRIO TOPIO Atlas (robot) Ameca (robot) Tesla Bot
Termeni înrudiți	Robotica de grup dispozitiv de teleprezență Cyborg cadru de mers Manipulator Blana (vehicule blindate) pedipulator Robotica de resuscitare Chirurgie Robotică Robotică adaptivă Robocop