Шабалова Екатерина
ученица 9 класса
МОУ СШ №2
г. Волжский
Робототехника
Робототехника (от робот и техника; англ. robotics — роботика) — прикладная наука, занимающаяся разработкой и производством автоматизированных технических систем — роботов, проектированием, производством, применением, и являющаяся важнейшей технической основой развития производства.
Направления в робототехнике
Машиностроение изучает физические составляющие робота — его «тело». Механика и сопротивление материалов являются разделами машиностроения. Большинство курсов в этом направлении ориентированы на физический дизайн и приведение робота в действие.
Электротехника и электроника или «нервная система» занимаются электрическими системами внутри робота, встроенными системами, низкоуровневым программированием и теорией управления. Обычно это автоматизация, которая строится вокруг контроля робота.
Что касается информатики, многие специалисты пришли в робототехнику благодаря увлечению компьютерными науками. Инженеры этого направления концентрируются на программном обеспечении робота и высокоуровневом программировании. Их актуальными задачами являются создание искусственного интеллекта, навигации, технического зрения, а также обработка естественного языка.
Что такое робот?
Робот — это программируемое механическое устройство, способное действовать без помощи человека. Современные роботы применяются во всех сферах человеческой деятельности. Их внешний вид и конструкция могут быть весьма разнообразными. Робототехника может перемещаться по любой поверхности, в воде и в воздухе. Так, по типу передвижения роботы бывают:
-Колесные и гусеничные (наиболее распространенный вид роботов);
Шагающие;
-Летающие — автопилоты и беспилотные летательные аппараты;
-Ползающие — передвигаются по принципу змей и червей и применяются для поиска людей под обломками рухнувших зданий;
-Плавающие — перемещаются в воде, подражая движениям рыб, и тем самым становятся бесшумными и очень маневренными;
-Передвигающиеся по вертикальным поверхностям — действуют по принципу человека, взбираясь на стену с помощью выступов, или же с помощью специальных присосок.
По сфере основного применения можно выделить промышленных роботов, исследовательских роботов, роботов, используемых в обучении, специальных роботов. Каждый робот состоит из следующих базовых компонентов: Рама или тело робота; Блок управления; Манипуляторы; Ходовая часть.
Робот может быть любых форм и размеров. Именно рама или тело робота является основой его конструкции и определяет внешний облик. Среднестатистический человек при слове «робот» представляет человекоподобное существо из металла. Этот образ навязан многочисленными фантастическими кинофильмами. На самом же деле большинство роботов совершенно не похоже на человека. Главное для робота – это его функциональность, а не то, как он выглядит.
Контроль за работой робота осуществляется при помощи системы управления. Она включает в себя огромное количество датчиков, которые помогают технике взаимодействовать с внешним миром. По типу управления робототехнические системы подразделяются на:
-Биотехнические: командные (кнопочное и рычажное управление отдельными звеньями робота);
-Копирующие (повтор движения человека, возможна реализация обратной связи, передающей прилагаемое усилие, экзоскелеты);
-Полуавтоматические (управление одним командным органом, например, рукояткой всей кинематической схемой робота);
-Автоматические: программные (функционируют по заранее заданной программе, в основном предназначены для решения однообразных задач в неизменных условиях окружения);
-Адаптивные (решают типовые задачи, но адаптируются под условия функционирования);
-Интеллектуальные (наиболее развитые автоматические системы);
-Интерактивные: автоматизированные (возможно чередование автоматических и биотехнических режимов);
-Супервизорные (автоматические системы, в которых человек выполняет только указательные функции);
-Диалоговые (робот участвует в диалоге с человеком по выбору стратегии поведения, при этом как правило робот оснащается экспертной системой, способной прогнозировать результаты манипуляций и дающей советы по выбору цели).
Среди основных задач управления роботами являются планирование положений, движений, сил и моментов; анализ динамической точности; идентификация кинематических и динамических характеристик робота.
Области применения робототехники
Применяются роботы в самых различных сферах, но основными являются следующие:
- Промышленность. Роботы позволяют выполнять большой объем работ с высокой скоростью и точностью. Они позволяют решать такие задачи, с которыми невозможно справиться человеческими силами.
- Исследовательская деятельность: роботы-ученые, исследователи. Очень многие места нашей планеты и за ее пределами не исследованы по той причине, что делать это человеку невозможно. Например, о том, что творится на дне океана и в космосе мы знаем только благодаря роботам-исследователям.
- Боевые роботы: беспилотные летательные аппараты, роботы-саперы, охрана и безопасность. Эти роботы заменяют человека в боевых ситуациях для сохранения человеческой жизни или для работы в условиях, несовместимых с возможностями человека в военных целях: разведка, боевые действия, разминирование и т. п.
- Нано-технологии: микро- и нано-роботы в исследовательских и медицинских целях. Машина, способная точно взаимодействовать с очень маленькими объектами. Вследствие этого, даже крупные аппараты, такие как атомно-силовой микроскоп можно считать нано-роботами, так как он производит манипуляции объектами на нано-уровне. Кроме того, даже обычных роботов, которые могут перемещаться с нано-размерной точностью, можно считать нано-роботами.
- Домашние технологии: бытовые роботы, пылесосы, чистильщики бассейнов, газонокосилки, снегоуборочные роботы, мойщики окон и персональные. Основная цель этих машин — помогать человеку, выполняя за него работу. Наступили времена, когда бытовые роботы способны оказаться в каждом доме, чтобы помогать человеку решать насущные задачи и способствовать экономии наших времени и сил.
- Медицинские роботы: диагностические роботы, хирургические роботы-ассистенты, терапевтические роботы, биопринтеры, роботы-няни и пр. Технику применяют для изготовления лекарств. С их помощью проводятся сложнейшие хирургические операции, используют для наблюдения за пациентами.
- Образование: конструкторы, которые учат робототехнике и программированию, роботы телеприсутствия, роботы-учителя (в том числе роботы для обучения детей с аутизмом, страдающих от дефицита социального взаимодействия). Применение возможностей робототехнических комплексов в инженерном образовании даёт возможность одновременной отработки профессиональных навыков сразу по нескольким смежным дисциплинам: механика, теория управления, программирование.
- Сельское хозяйство: роботы, собирающие фрукты, автономно ездящий трактор/распылитель, и роботы, стригущие овец и ухаживающие за сельскохозяйственными культурами. Испытываются первые роботизированные парники по выращиванию овощей.
- Космонавтика: роботы-аватары, марсоходы, луноходы. Роботы-манипуляторы применяются в космических летательных аппаратах. Например, в космическом аппарате наблюдения Орлец, присутствовал так называемый капсульный автомат, загружающий малогабаритные спускаемые капсулы отснятой плёнкой.
- Пожарная безопасность. Робот способен самостоятельно без помощи человека обнаружить очаг возгорания, рассчитать координаты, направить огнетушащее средство в центр возгорания. Как правило, данные роботы устанавливаются на взрывоопасных объектах.
Польза и вред роботов в жизни человека
- Экономия и оптимизация. Машины позволяют уменьшить расходы на производствах, упорядочить и упростить деятельность больших предприятий. Механизмы могут решать сложные аналитические задачи, выполнять тяжелую монотонную работу. Им не нужно платить зарплату, не берут больничный или декретный отпуск, не требуют отгулов.
- Потеря рабочих мест. Искусственный интеллект способен выполнять многие задачи, которые не под силу человеку. Замена кадров машинами может привести к резкому скачку безработицы.
- Качество и скорость. Кроме экономии ресурсов, механизация позволяет сократить время и оптимизировать выполнение любых задач. Роботизированной технике не требуется отдых, а результат ее деятельности будет более точным и качественным.
- Деградация населения. Некоторые исследователи считают, что внедрение автоматизированных интеллектуальных систем может привести к снижению умственных способностей человечества.
- Роботизированные игрушки и няни. Пользу для детей в семье несут образовательные роботы – читают рассказы и сказки, помогают в изучении языков, в получении дополнительных знаний. Роботизированная нянька контролирует здоровье и состояние ребенка: он вовремя предупреждает об опасности, фотографирует и отсылает снимки родителям. Используя робота, взрослые могут заняться делами или отдохнуть.
- Энергопотребление. Все механизмы имеют свои источники питания. Объемы потребления энергетических ресурсов постоянно растут и могут стать причиной дефицита и удорожания использования машин.
В конце хочу добавить, что тема робототехники очень интересна для изучения. Мне понравилось, что при написании работы на конкурс, я узнала больше о робототехнике. По моему мнению, робототехника будет применяться в нашей стране чаще, так как в зарубежных странах роботы среди людей - это естественно. В этой сфере, будь я в будущем ученой, я создавала и совершенствовала бы программы для системы управления роботом, помогала бы избегать опасных для человека ситуаций, ведь бывали случаи, когда из-за неисправной работы роботы причиняли физический вред человеку. Важную роль роботы играют в медицине, именно так роботов полезнее всего применять человеку в жизни. С каждым годом алгоритмы обучения машин совершенствуются, и вполне может статься, что через несколько десятков лет искусственный разум превзойдет человеческий, если только человек не остановится на том прогрессе, которого уже достиг. И все же, всегда можно будет отличить человека от робота умением творить.
Источники:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Робототехника
https://mining--cryptocurrency-ru.turbopages.org/mining-cryptocurrency.ru/s/robototekhnika/
https://ru.wikipedia.org/wiki/Боевой_робот
https://ru.wikipedia.org/wiki/Наноробот
https://powercoup.by/novyie-tehnologii/byitovyie-robotyi
https://yandex.ru/q/question/work/kakuiu_polzu_prinosiat_roboty_dlia_01537935/
https://robotportal.ru/iskusstvennyj-intellekt/roboty-v-zhizni-cheloveka#i
https://ru.wikiversity.org/wiki/Роботы_для_освоения_космоса
https://vc.ru/future/50673-robototehnika-dlya-nachinayushchih-kursy-knigi-i-poleznye-ssylki