Как устроены роботы?

Содержание

Rethink Robotics

Занимается производством роботов для черной работы. Устрашающий человекоподобный робот под названием Baxter, выпущенный компанией два года назад, подавал большие надежды. Эта умная машина с сенсорным экраном вместо лица очень быстро обучалась новым задачам и работала с людьми без риска причинения им вреда. Причем робот, выполняющий широкий спектр задач, стоил относительно дешево ($25 тысяч в США). В 2013 году Rethink Robotis расширила функционал своего детища, позволив сторонним разработчикам создавать собственные приложения, превращая сотни проданных моделей в бесплатных работников.

https://youtube.com/watch?v=4OIxWMTrGl8

1973 г. «Западный мир»

Фантастический фильм «Западный мир» (в 2016 вышла его современная адаптация — сериал «Мир дикого запада» канала HBO) был выпущен в 1973 году, его постановщиком был создатель сценария писатель Майкл Крайтон. Действие фильма разворачивается в футуристическом парке развлечений «Делос», населенном роботами-андроидами, куда приезжают отдохнуть и развлечься в одной из смонтированных исторических эпох (Дикий Запад, Античный Рим, Средневековье) гости со всего мира. Постепенно роботы-андроиды выходят из-под контроля их создателей и парк- аттракцион превращается в смертельную ловушку для его посетителей.

Подробнее: Робот-стрелок (Gunslinger)

Военные роботы

Уже давно стоят на службе безопасности в США, России, Израиле, Китае.

В России первым таким примером можно считать танки ТТ-26 на дистанционном управлении, которые применялись в Финской войне.

Сейчас робототехника военного назначения всё ещё требует контроля со стороны человека, поскольку не оснащена полноценным искусственным интеллектом. Она не отличает мирное население от военных.

Сапёр «Богомол-3»

Российская разработка «Богомол-3» нейтрализует заряды. С такой машиной специалист обезвреживает взрывное устройство на безопасном расстоянии. Он работает даже с днищем автомобиля и подниматься по ступенькам высотой до 20 см.

Разведчик Dogo

Миниатюрная машина израильского производства имеет отличную проходимость и умеет забираться на лестницы. Это не только инструмент для изучения вражеской территории, а тактический боевой робот, действующий внутри зданий, тоннелей или бункеров. Dogo – оснащён пистолетом Glock-26.

Инженер для разминирования MarkV-A1

Инновация американской компании Northrop Grumman Corporation. Боевая телеуправляемая система имеет несколько видеокамер, водяную пушку или дробовик для уничтожения бомб. Он применяется в разных подразделениях США, Канады, Израиля.

«Типрон» и острые ощущения

Дизайн «Типрона» словно позаимствован из олдскульного научно-фантастического кино семидесятых, хотя в реальности этот робот предназначен для решения проблем XXI века. Сегодня мы смотрим видео на множестве различных устройств: на телевизоре в гостиной, на ноутбуке в дороге, на планшете в постели и, допустим, на смартфоне в туалете. А для достижения эффекта кинотеатра в домашних условиях многие пользуются видеопроекторами.

Проблема в том, что проектор вашего домашнего кинотеатра привязан к одному месту, чем ограничивает возможности мобильного просмотра. А «Типрон» как раз может перемещаться вслед за вами и проецировать при этом HD-изображение впечатляющего 80-дюймового размера с помощью своего единственного глаза. Вы можете с точностью управлять высотой, углом наклона и поворотом по горизонтали и вертикали проектора «Типрон» со смартфона, поэтому изображение будет именно таким, как вам нравится.

Вы можете запрограммировать робота приезжать в определенное помещение в нужное время дня. Как и пылесос Roomba, «Типрон» самостоятельно возвращается на свою зарядную станцию, когда разряжаются аккумуляторы. Для удобства транспортировки «Типрон» может складываться, при этом убирается его выдвигающаяся «шея». «Типрон» уже доступен для покупки и ждет, когда вы захотите превратить свою гостиную в кинозал.

Какие производители промышленных роботов бывают?

Компаний, которые специализируются на выпуске роботов, довольно много. Познакомимся с некоторыми из них.

Universal Robots

Американская компания, основанная в 2005 году. Разрабатывает и производит промышленных роботов коллаборативного типа. Официальным представителем в России, у которых можно приобрести технику  UR решения на их базе, является компания TECHNORED. 

Роботы Universal Robots могут применяться: совместно со станками с ЧПУ, решать задачи по сварке, литью и сборке либо упаковке, паллетизации, покраске и другие. Также есть примеры нестандартной эксплуатации роботов UR: удаление сорняков, а также эти роботы могут ассистировать при операции на мозге, быть телеоператорами и делать обувь, резать пиццу и готовить кофе.  

Kuka

Роботы KUKA — универсальные солдаты с разной грузоподъемностью и охватом. Они могут выполнять разного рода многосерийные задачи по сварке, погрузке, паллетированию, упаковке, обработке, сборке.

К примеру, такие роботы, выполняющие задачи по автоматической дуговой сварке, установлены на заводе Gestamp в Билефельде. Эксплуатация роботов обеспечивает высокое качество, надежность и эффективность при минимальном использовании человеческой рабочей силы.  

Fanuc

Эти роботы родом из Японии. Компания FANUC специализируется на автоматизации производства и является мировым лидером в выпуске промышленных роботов для задач с многотысячными и многомиллионными повторениями. Об этом можно судить по числу манипуляторов, работающих на заводах во всем мире.  

Роботы FANUC могут быть разными: дельта-роботы, устанавливаемые сверху, машины для покраски, сварки, паллетирования и других работ.

Одним из ярких примеров работы роботов FANUC является компания Flexlink.  За 30 лет работы, фирма добилась успехов в сфере производства конвейерного оборудования и транспортировочных систем. И все это не без помощи промышленных роботов.

ABB

Роботы ABB родом из Швейцарии. На сегодняшний день более 160 тысяч швейцарских роботов трудятся по всему миру. Это одна из самых масштабных и сильных баз роботов в мире. Кстати, первого электрического робота компания выпустила почти 40 лет назад.

Сфера применения роботов ABB поражает разнообразием. Это и пищевые производства (Nestlé, Unilever и Cadbury, и мебельные (IKEA и Tarkett), и электроника ( Apple, Dell, Hewlett Packard, Nokia) и фармакология (AstraZeneca, GlaxoSmithKline, Johnson & Johnson и Schering-Plough) и многие другие.

Yaskawa

Японские роботы Yaskawa выпускаются с 1915 года. Роботы Yaskawa и Motoman созданы для разной работы: они красят, сваривают, собирают, упаковывают, режут. По данным на 2015 год, Yaskawa выпустила более 300 тысяч роботов линейки Motoman. 

Kawasaki

Первый промышленный робот Kawasaki сошел со станка в 1969 году в Японии. Сейчас компания производит следующие виды роботов: шарнирные промышленные роботы; роботы для чистых помещений; двурукие роботы; медицинские и фармацевтические; роботы для покраски, паллетирования; для дуговой и точечной сварки.

Помимо этого, промышленные роботы Kawasaki могут быть модифицированы для работы в сложных условиях, например при высоких температурах или агрессивных средах. 

Способность учиться и полная автономность: тренды в области робототехники

Вырастет востребованность роботов, способных выполнять функции сервиса профессиональных услуг. Их стоимость на рынке, по расчетам исследователей, составит от $90 млрд до $170 млрд, в то время как объем рынка промышленных и коллаборативных роботов будет в два раза меньше — от $40 до $50 млрд.

Индустрия 4.0

Сознание робота: четыре тренда в развитии машинного обучения

Социальные тренды ускорят потребность в высокотехнологичных робототехнических решениях. С взрослением современного поколения, уже привыкшего использовать роботов, увеличится спрос на ассистентов, которые будут помогать с упражнениями, личной гигиеной, доставкой еды

Внимание к экологической повестке и принципам устойчивого развития сместит акцент в сторону роботов, выполняющих сложные задачи по сортировке

Увеличится количество роботов в низкооплачиваемых сферах. Эксперты отмечают, что нехватка ручного труда и повышение заработной платы в странах, где раньше она была низкой, приведет к достаточно быстрой замене людей роботами. Сейчас, чтобы преодолеть проблему старения населения и роста заработных плат, роботизированные технологии начали активно внедрять на предприятиях Китая. С 2008 года зарплаты работников заводов в стране увеличились на 71%.

Экономика образования

Меня уволил робот: прогноз для рынка HR до 2030 года

Искусственный интеллект и другие технологические решения сблизят людей и роботов. Развитие роботизированных технологий и увеличение возможностей ассистентов значительно упростят взаимодействие с ними. Искусственный интеллект вскоре позволит роботам без помощи людей справляться с неожиданными ситуациями. Роевой интеллект увеличит возможности мобильных роботов: они смогут распределять задачи между друг другом и даже изменять их. Системы визуализации способствуют развитию больше автономности во время анализа и проверки данных. Развитие сетей связи 5G и других коммуникационных возможностей станут толчком к увеличению радиуса действия роботов и облачных сетей, расширяющих вычислительную мощность роботов и датчиков.

Роботы начнут учиться. Сегодня решению задач реального мира роботы обучаются на специальных симуляторах, но это достаточно грубый метод, которого постепенно становится недостаточно: ситуативность и мгновенные решения роботам по-прежнему отчасти неподвластны. Тем не менее, несколько лет назад компания OpenAI, которая занимается изучением и разработками в области нейронных сетей, создала роботизированную руку, решившую самую популярную головоломку — кубик Рубика — без помощи человека.

Роботизированная рука собирает кубик Рубика

Чтобы обучить этому руку, инженерам потребовалось 50 часов, в течение которых она получила опыт приблизительно в 100 человеческих лет.

Машины с условной автоматизацией освоят больше задач. Автомобили по-прежнему с помощью сигнала будут сообщать водителю о том, что необходима помощь, хотя их функционал значительно увеличится, вплоть до маневрирования без помощи человека в заранее запрограммированной местности. Эксперты BCG ожидают, что к 2030 году машины с автоматизацией третьего уровня будут составлять около 8% продаж на мировом авторынке.

Индустрия 4.0

Водитель не нужен: шесть уровней автономности машин

Азиатские компании по производству робототехники, которые сейчас составляют малую часть рынка, начнут конкурировать с американскими и европейскими гигантами. Ретейлеры азиатских странах начинают активно модернизировать свои производства, чтобы удовлетворить растущий спрос на продукцию, поэтому производители роботов (в том числе стартапы) должны учитывать этот фактор и использовать его в качестве отправной точки для роста. Тем не менее, с 2017 года количество робототехнических компаний в Корее, Китае и Японии увеличивается достаточно быстро. Некоторые китайские компании уже могут составить конкуренцию производителям из Америки и Европы.

«Бадди» — самый симпатичный робот в мире

Ни один робот не выглядит так мило, как «Бадди». Но если вы посмотрите чуть глубже его дружелюбной внешности, то увидите, что это — один из самых сложных роботов, которых вы можете приобрести за сумму, соизмеримую с ценой новой игровой консоли. Для детей «Бадди» — друг, о котором можно только мечтать: он может читать сказки, играть в прятки, показывать фокусы, учить счету и даже основам программирования.

Но «Бадди» — это не просто игрушка. Для взрослых «Бадди» может выступать в качестве личного помощника, напоминать о запланированных встречах и сообщать о загруженности дорог перед выходом из дома. Более продвинутые функции включают патрулирование дома в качестве робота-охранника во время вашего отсутствия, отправку оповещений, если происходит необычное движение или быстро повышается температура воздуха, что свидетельствует о пожаре.

«Бадди» может взаимодействовать через интерфейсы Bluetooth и Wi-Fi со всеми гаджетами вашего умного дома, выступая в качестве центра для устройств, отзывающегося на все ваши голосовые команды.

Дополнительные аксессуары расширяют арсенал возможностей «Бадди», например, подключаемый пико-проектор для проведения семейного киносеанса и настраиваемая рука, позволяющая «Бадди» выглядеть более «живым» и взаимодействовать с миром.

Ноги-шагоход

По аналогии со строением тела человека роботы-андроиды передвигаются шагами. Конструкция ног предусматривает возможность передвигаться бегом, преодолевать различные препятствия (лестницы, ямы, наклонные поверхности). Ноги, как и руки-манипуляторы, приводятся в действие двигателями ().

(Рисунок 4. Шаговой двигатель)

Для всех типов роботов используют несколько типов исполнительных механизмов:

Из-за особенностей конструкции роботов-андроидов (небольшие габариты, система шасси — шагоход) для механизации узлов наиболее часто используют сервоприводы или сервомоторы (), основу которых составляет электрический двигатель.

(Рисунок 5. Сервомотор)

В отличие от обычного электромотора, комплектный сервопривод способен:

Cadillac eVTOL и автономный фургон для доставки

General Motors представила на CES 2021 футуристический концепт одноместного электрического беспилотника Cadillac eVTOL. Дрон вертикального взлета и посадки оснащен электромотором мощностью 90 кВт*ч и четырьмя роторами, позволяющими электромобилю летать со скоростью до 90 км/ч. В будущем компания обещает представить и двухместную версию беспилотника.

Также GM представили автономный фургон для доставки. Представители компании отметили, что переосмыслили будущее личного транспорта и по их мнению, эти две концепции отражают наиболее востребованные модели на ближайшие 5 и более лет.

Что такое робот форекс?

Робот форекс – это программа, которая осуществляет автоматическую торговлю на валютном рынке, на основе определенной торговой системы, учитывающей различные параметры и специальные правила торговли. Еще роботов форекс также называют «советниками», т.к. они дают советы по ставкам.

Как правило, все алгоритмы, которые используются при создании подобных программ, основаны на техническом анализе рынка.

На изменение цены на валютном рынке влияют разные факторы. Например, это экономические новости разных стран, позитивный или негативный настрой которых оказывает влияние на национальные валюты. Подобные сигналы учитываются при фундаментальном анализе рынка. Но есть и определенные закономерности движения цены.

Например, если график движения валютной пары долго не может преодолеть («пробить») какое-либо значение, несколько раз ударяясь в него, то на этом месте можно установить уровень поддержки или сопротивления, в зависимости от направления движения.

Если уровень не пробит, то смена тренда не происходит. Если же, цена преодолела его и закрепилась в этом направлении, то можно считать, что тренд изменился.

Есть и другие закономерности, которые можно отследить с помощью индикаторов форекс. На основе таких сигналов, технического анализа, и разрабатывается алгоритм для автоматизированной торговли. Конечно, опытные разработчики не пишут программы для реализации любых торговых идей. Любая система должна быть испытана вручную и на это уходит несколько месяцев.

Сегодня на валютном рынке роботы форекс пользуются большой популярностью. Их можно заказать прямо на торговой платформе MetaTrader. Зная MQL-программирование (специальный язык торгового терминала), можно написать такую программу самостоятельно. Очень привлекательно использовать для заработка автоматизированную систему торговли

Но важно учитывать то, что самостоятельно довольно трудно быстро разработать успешную торговую стратегию. Продукт, приобретаемый за деньги, тоже может не дать желаемого результата

Реклама, говорящая о миллионных доходах, скорее всего, вводит нас в заблуждение.

Как получить максимум

Успех стартапа — всегда комбинация множества факторов. Пожалуй, основные — это люди, востребованность рынком и качество реализации продукта. Сама по себе идея ничего не стоит. Расскажите любому инвестору о своем будущем проекте — и он, вероятно, назовет вам еще пять команд, которые делают нечто похожее. 

Поэтому если вы хотите начать свой технологический проект, не бойтесь делиться своей идей — знакомьтесь и общайтесь с отраслевыми экспертами и другими фаундерами, задавайте вопросы своей потенциальной целевой аудитории, проверяйте гипотезу, участвуя в хакатонах и конкурсах стартапов. 

И, возможно, через несколько лет именно ваша идея из стартапа вырастет в устойчивые бизнес.

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 , 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

Ава из фильма Ex machinа

Программист Калеб выигрывает участие в секретном проекте главы компании. По прибытии он узнает, что ему предстоит провести первый в мире тест Тьюринга. Однако тест заключался не в том, чтобы Калеб выявил искусственный интеллект и дал свое заключение, а чтобы создать условия, где Ава самостоятельно применит изобретательность, эмпатию, нелинейность в решении задачи.

Ава

Роботы с телом женщины называют гиноидами. На них построена целая индустрия секс-роботов. Например, на фабрике Abyss Creations в Калифорнии создали секс-робота Harmony — это роботизированная версия реалистичных силиконовых женщин RealDoll, то есть теперь она может не только выполнять прямую функцию своих предшественниц, но и выражать эмоции, беседовать, шутить, выражать свои предпочтения и показывать характер.

Harmony

При заказе покупатель может выбрать параметры внешности вроде цвета кожи, волос, глаз, а также характер выбранной девушки.

Материалы по теме:

Промышленные роботы

Роботы последнего поколения подвижны и эффективны. Они упаковывают товары, наклеивают этикетки, сортируют товары на складе. Некоторые могут обрабатывать деревянные и металлические изделия.

KUKA KR QUANTEC PA

Образцовый укладчик, похожий на большую механическую руку. Он работает при низкой температуре и поэтому востребован в пищевой промышленности, где нужно хранить грузы в морозильной камере.

Машине не нужен подогрев или защита от холода. Это обеспечивает минимальный износ оборудования. Kuka также занимается упаковкой товаров, выборочным комплектованием и другими операциями манипулирования.

FANUC M-2000iА

Японские роботы этой серии захватывают и перевозят тяжести. Они исполняют роль погрузчика, причём без участия оператора. FANUC – прочный шестиосный аппарат с самой большой грузоподъёмностью в мире (до 1,2 тонны).

Работа ведётся от 0 до +45 градусов, а длинная механическая рука может дотянуться к объекту так же, как это делает подъёмный кран.

Universal Robots

Это серия универсальных манипуляторов. Модель UR10 становится «третьей рукой» человека и помогает проводить литьевые или сварочные работы быстрее.

Другие версии Universal Robots завинчивают детали, подготавливают материалы для 3D-печати, складируют товары.

Когда стартовать

Есть, конечно, робототехнические кружки и для дошкольников, однако технари не советуют профессионально посвящать детей в роботизированный мир ранее 8-12 лет. Для этой сферы важны математические и физические основы, умения проектировать, чертить схемы и составлять алгоритмы.

Возрастные рекомендации связаны и с тем, что к возрасту 8-9 лет дети легче запоминают разные технические «примочки» типа светодиодов и резисторов и их предназначение. В подростковом возрасте они уже активно применяют теорию из математики, информатики и физики, наконец-то понимая, для чего они учили синусы-косинусы.

Хотя, как показывает практика, и среди дошкольников есть немало ребятишек, готовых в конструировании посоперничать с теми, кто уже давно учится в школе.

Голова

Для распознавания окружающей обстановки — предметов, особенностей ландшафта — роботизированные комплексы оснащают видеокамерами () с высоким разрешением. Их обычно размещают в голове андроида. Благодаря камере (или нескольким камерам) машина может идентифицировать (распознать) окружающие объекты, оценить их размер и расстояние до предметов.

В зависимости от ландшафта или особенностей архитектуры здания робот способен принять решение о способе передвижения и смещении центра тяжести, например, при подъеме/спуске по ступеням или наклонным поверхностям, преодолении рва или препятствия.

(Рисунок 1. Глаз-видеокамера слежения робота)

Видеокамеры оснащают несколькими модулями для получения дополнительной информации:

Кроме камер, конструкция роботов предусматривает использование системы датчиков, которые определяют пространственное положение андроида на местности или в помещении, силу сжатия манипуляторов, скорость перемещения и т.п. Наиболее важный датчик для андроида  — гироскоп, именно он сохраняет устойчивое вертикальное положение машины во время движения. Именно таким устройством оснащен робот-андроид Atlas, детище американской компании Boston Dynamics. От датчиков и камер информация поступает в “мозг” машины — компьютер или систему компьютеров.

3 Роботизированный ресторан

Ресторан в городе Куншан в КНР может похвастаться не только вкусной едой, но и очень оригинальным персоналом: вместо привычных официантов еду посетителям в нем разносят роботы. Кроме того, некоторые блюда также приготовлены роботами-поварами.

Владелец ресторана Сон Юган рассказывает, что занялся разработкой роботов по просьбе дочери, которая попросила его сделать робота-помощника по дому. По его словам, стоимость каждого робота составляет около 40 000 юаней, что не превышает годовую оплату обычного сотрудника. В то же время роботы — отличный способ привлечения в ресторан посетителей.

GEMINOID F — имитатор человека

Встречайте одну из самых похожих на человека машин из всех когда-либо созданных.

Возможности робота:

  • Имитация человека
  • Пародирование поп-исполнительниц

Под реалистичной силиконовой кожей «Геминоида» F вы обнаружите обыкновенного робота. Выполненная из алюминиевых деталей, последняя версия японского робота «Геминоид» существенно упрощена по сравнению с предшественником («Геминоид» HI-1) и обладает только 12 степенями свободы.

В отличие от большинства современных роботов, в моделях «Геминоид» не используются электродвигатели для движения. Вместо этого в них применяются пневматические приводы со сжатым воздухом, обеспечивая более человекоподобные движения, как считают создатели. В «Геминоиде» используется электрический воздушный компрессор для подачи воздуха на все его приводы.

Подача контролируется клапанами под управлением компьютера, чтобы с точностью передавать 65 выражений лица, соответствующих словам, произносимым роботом. Движения головы, жесты и черты лица человекасобеседника отслеживаются и регистрируются компьютером для более реалистичной имитации. «Геминоид» может разговаривать, передавая голос оператора, или реагировать в автономном режиме, используя компьютерную программу, позволяющую найти подходящий ответ на поставленный вопрос.