С развитием технологий роботы не только становятся самостоятельнее, но и начинают подчинять мир себе. Роботы одарены невероятной скоростью, силой, и определенной логикой принятия решений. Однако последняя способность является результатом постоянных разработок машинного интеллекта.

Идея создания робота появлялась на протяжении всего времени существования человеческой цивилизации, от роботов прошлого до современных человекоподобных роботов и автоматизированных инструментов для производства, которые привели к промышленной революции. Несмотря на то, что доподлинно неизвестно, сколько типов роботов было предложено в прошлом, ясно, что человечество всегда мечтало об автоматизированных машинах.

Слово «робот» было придумано чешским драматургом для одного из его произведений. А автор, имя которого было Айзек Азимов сделал эту идею еще популярнее, благодаря научной фантастике. С развитием компьютеров в 1950-х годах роботы стали сложнее. Unimate, первый промышленный робот, был создан в 1962 году для выполнения повторяющихся задач. Стэндфордский институт представил миру робота Шеки, первого автоматического мобильного робота, способного рассуждать над своими действиями. Игрушки роботы появились в 1980-х годах. После этого инновации сделали роботов более комплексными, что привело к созданию AIBO, Lego Mindstorms и Furby.

Что представляет себе человек, когда слышит слово «робот»? Катится ли он как R2D2 (из фильма «Звездные войны») или ходит на двух ногах как C3P0? Имеет ли он человеческое лицо или механическое? Работает ли он по принципу вакуума или подбирает объекты клешней? Так как существует большое количество областей применения робототехники, то разумно предположить, что существует много вариаций роботов. Чтобы узнать, как же эти сложные интеллектуальные машины устроены нужно внимательно рассмотреть их с инженерной и физической точки зрения.

Помимо фантастических фильмов, роботы существуют и в повседневной жизни: в автомобилях, в магазинах, на фабриках и т.д. Роботы применяются в промышленности уже долгое время, благодаря их возможности продолжать работать в окружении, в котором человек не может находиться без опасности для жизни.

В последнее время исследователи пытаются создать все более разумных и самостоятельных роботов для различных целей. ASIMO компании Honda является ярким примером такого типа роботов. Человек является самым разумным существом в мире благодаря его способности получать информацию с помощью органов чувств: зрение, обоняние, осязание, вкус, слух. Исследователи пытаются имитировать человеческие возможности, создавая человекоподобных роботов с органами чувств.

Основная структура роботов достаточно схожа со строением человека. Как люди чувствуют? Например, человек видит что-то, то есть нервный импульс от глаз передается в мозг, который обрабатывает эту информацию. Искусственное воспроизведение этих чувств стало возможным благодаря сенсорам. Сенсоры – это преобразователи, которые фиксируют физические изменения окружающей среды и конвертируют их в электрические импульсы. Эти аналоговые сигналы преобразуются в цифровые с помощью аналогово-цифровых преобразователей. Компьютер робота работает по тому же принципу, что и человеческий мозг.

Пропорционально-интегрально-дифференцирующий (ПИД) регулятор — это популярный метод управления роботом. Смысл его состоит в том, чтобы заставить приводы робота работать в соответствии с программой. Датчик на приводе, обычно это сенсор, определяет изменения. Программой определяется финальный результат, которого необходимо достичь, и привод осуществляет движение до достижения результата. Другие сенсоры сканируют среду, обеспечивая более корректную работу робота.

Среди различных компонентов приводы наиболее важны для автоматизации робота. Они конвертируют энергию в движение. Обычно это электрические моторы, но могут применяться и гидравлические или пневматические системы. Шаговые двигатели вращаются с высокой точностью и управляются контроллерами. Ультразвуковые моторы используют часто вибрирующий пьезокерамический элемент для создания движения. С помощью сжатого воздуха воздушные мышцы работают точно так же, как и мышцы человека, сокращаясь и расслабляясь.

Роботы могут быть созданы из различных материалов и управляться разными способами. Они могут быть сделаны из тяжелого и прочного метала или из облегченного пластика. Хирургические роботы и роботизированные манипуляторы имеют несложные вращающиеся суставы. Они управляются гидравлическими и электрическими моторами наряду с продольными соединениями, приводимыми в движение вращающимися винтами. Некоторые мобильные роботы имеют колеса, которые могут вращаться в различных плоскостях, в то время как другие роботы ходят по разным типам покрытий на нескольких ногах. Можно встретить роботов с сенсорными механизмами, такими как камеры, играющими роль глаз и датчиками прикосновения для определения препятствий.

От популярных дроидов в фильмах «Звездные войны» до роботов, созданных для фильмов «Терминатор», «Робокоп», «Матрица», «Я – робот», люди всегда были очарованы роботами. И если раньше люди были просто очарованы образом, то сейчас роботы существуют на самом деле. Разные типы роботов получили свое реальное воплощение.

Промышленные роботы становятся все популярнее с каждым днем из-за их повышенной продуктивности по сравнению с людьми. Эти роботы используются для решения различных промышленных задач. Работа, которая требует скорости, надежности, повторяемости и точности, может быть легко решена роботом. За последние 30 лет роботы выполняли работу на автоматических линиях производства в автомобильной индустрии. Каркас автомобиля продвигается по конвейеру и с помощью роботов происходит его дальнейшая сборка, покраска, монтаж деталей. Также промышленные роботы занимаются упаковкой и сортировкой вещей, дозированием жидкостей или сыпучих материалов, применяются в лабораториях и других отраслях.

Мобильные роботы используются для транспортировки материалов в местах таких, как контейнерные порты, больницы, складские помещения. Эти роботы могут выполнять неповторяющиеся и непоследовательные задания в сложной обстановке. Следовательно, они также могут называться умными роботами.

Идея о роботах, выполняющих сельскохозяйственные работы может показаться вышедшей из фантастических книг, но много роботов сейчас находятся на этапе экспериментирования и используется для вспахивания полей, сбора урожая и уборки. Также существуют управляемые роботы, использующиеся в местах, опасных или недоступных для людей. Например, они применяются для работы с радиоактивными материалами, в исследовании космоса и управляются человеком с расстояния. Некоторые из таких роботов также используются в хирургии. Роботы для личного использования также набирают популярность из-за развития искусственного интеллекта.

Робототехника постоянно развивается, роботы начинают использоваться все в более широких сферах, благодаря постоянному улучшению технологий: как увеличение срока жизни аккумуляторов, износостойкости деталей, облегчение конструкции робота, развитие искусственного интеллекта, расширение функционала. В будущем роботы будут еще более развитыми, и, возможно, это позволит полностью автоматизировать некоторые сферы жизни человека.

1. C. C. Kemp, A. Edsinger, and E. Torres-Jara, «Challenges for robot manipulation in human environments [Grand challenges of robotics]» // IEEE Robotics and Automation Magazine, 2007, vol. 14, no. 1, c. 20–29.
2. Свободная открытая энциклопедия «Википедия» // Сайт wikipediа.org URL: https://ru.wikipediа.org/wiki (дата обращения: 10.11.2016)

Все статьи автора «2 1»