Слайд 1
Робототехника в нашей жизни
Выполнил: Сарванов А.А.
Руководитель: Ромаданов К.Н.
Слайд 2
3 поколения роботов:
Программные. Жестко заданная программа (циклограмма).
Адаптивные. Возможность автоматически перепрограммироваться (адаптироваться) в зависимости от обстановки. Изначально задаются лишь основы программы действий.
Интеллектуальные. Задание вводится в общей форме, а сам робот обладает возможностью принимать решения или планировать свои действия в распознаваемой им неопределенной или сложной обстановке.
Робот – это машина с антропоморфным (человекоподобным) поведением, которая частично или полностью выполняет функции человека (иногда животного) при взаимодействии с окружающим миром.
Слайд 3
Архитектура интеллектуальных роботов
Исполнительные органы
Датчики
Система управления
Модель мира
Система распознавания
Система планирования действий
Система выполнения действий
Система управления целями
Слайд 4
Домашние роботы
Ориентация и перемещение в ограниченном пространстве с меняющейся обстановкой (предметы в доме могут менять свое местоположение), открывание и закрывание дверей при перемещении по дому.
Манипулирование объектами сложной и иногда заранее неизвестной формы, например посудой на кухне или вещами в комнатах.
Активное взаимодействие с человеком на естественном языке и принятие команд в общей форме
Задачи домашних
интеллектуальных роботов:
Mahru и Ahra (Корея, KIST)
Слайд 5
Домашние роботы – PR2 (Willow Garage)
PR2 умеет втыкать вилку в розетку
Учёные из Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) впервые обучили робота взаимодействию с деформирующимися объектами. Как ни странно, но только сейчас удалось научить машину работать с мягкими и, главное, легко и непредсказуемо меняющими форму предметами.
Слайд 6
Военные роботы
Планы DARPA по перевооружению армии:
К 2015 году одна треть транспортных средств будет беспилотной
За 6 лет с 2006 г. планируется потратить $14.78 млрд
К 2025 году планируется переход к полноценной робототехнической армии
Слайд 7
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА)
32 страны мира производят около 250 типов беспилотных самолетов и вертолетов
RQ-7 Shadow
RQ-4 Global Hawk
X47B UCAS
A160T Hummingbird
Беспилотники ВВС и армии США:
2000 г. – 50 единиц
2010 г. – 6800 единиц (136 раз)
RQ-11 Raven
В 2010 г. командование ВВС США впервые в своей истории намерено приобрести больше беспилотных аппаратов, нежели пилотируемых самолетов. К 2035 все вертолеты станут беспилотными.
Рынок беспилотников:
2010 г. – 4.4 млрд. $
2020 г. – 8.7 млрд. $
Доля США – 72% всего рынка
Слайд 8
Наземные боевые роботы
Транспортный робот BigDog (Boston Dinamics)
Боевой робот MAARS
Робот-сапер PackBot 1700 единиц на вооружении
Робот-танк BlackKnight
Выполняемые задачи:
разминирование
разведка
прокладка линий связи
транспортировка военных грузов
охрана территории
Слайд 9
Морские роботы
Подводный робот REMUS 100 (Hydroid) создано 200 экз.
Выполняемые задачи:
Обнаружение и уничтожение подлодок
Патрулирование акватории
Борьба с морскими пиратами
Обнаружение и уничтожение мин
Картография морского дна
К 2020 г. в мире будет выпущено 1142 аппарата на общую сумму 2,3 млрд. долл., из которой 1,1 млрд. потратят военные. Произведено будет 394 крупных, 285 средних и 463 миниатюрных подводных устройства. В случае оптимистичного развития событий объем продаж достигнет 3,8 млрд. долл., а в “штучном” выражении - 1870 роботов.
катер ВМС США Protector
Слайд 10
Промышленные роботы
К 2010 г. в мире разработано более 270 моделей промышленных роботов, выпущено 1 млн. роботов
В США внедрено 178 тысяч роботов
В 2005 году в Японии работало 370 тысяч роботов - 40 процентов от общего количества во всем мире. На каждую тысячу заводских сотрудников-людей приходилось 32 робота
К 2025 году из-за старения населения Японии 3,5 миллиона рабочих мест будет приходиться на роботов
Современное высокоточное производство невозможно без использования роботов
Россия в 90-е годы потеряла свой парк промышленных роботов. Массовое производство роботов отсутствует.
Слайд 11
Космические роботы
Robonaut -2 отправился на МКС в сентябре 2010 г. (разработчик General Motors) и станет постоянным членом экипажа.
EUROBOT на стенде
Робот DEXTRE работает на МКС с 2008 года.
Слайд 12
Роботы-охранники
Патрулирование улиц
Охрана помещений и зданий
Воздушное наблюдение (БПЛА)
SGR-1
(охрана корейской границы)
Робот-охранник Reborg-Q (Япония)
Слайд 13
Нанороботы
«Наноро́боты», или «нанобо́ты» - роботы, размером сопоставимые с молекулой (менее 10 нм), обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ.
Слайд 14
Роботы для медицины
Обслуживание больниц
Наблюдение за больными
Развозчик лекарств MRK-03 (Япония)
Слайд 15
Роботы для медицины- xирургические роботы
Робот-хирург Da Vinci
Разработчик - INTUITIVE SURGICAL INC (USA)
2006 год – 140 клиник
2010 год – 860 клиник
В России – 5 установок
Оператор работает в нестерильной зоне у управляющей консоли. Инструментальные манипуляторы активизируются только в том случае, если голова оператора правильно позиционируется роботом.
Используется 3D изображение операци-онного поля. Движения рук оператора аккуратно переносятся в очень точные движения операционных инструментов. Семь степеней свободы движения инструментов предоставляют оператору невиданные до сих пор возможности.
Слайд 16
Роботы для медицины - протезы
Бионический протез руки i-Limb (Touch Bionics)
удерживает до 90 килограммов нагрузки
Серийно производится с 2008 г., 1200 пациентов по всему миру.
Протез управляется миоэлектрическими токами в конечности, а для человека это выглядит почти как управление настоящей рукой. Вместе с "пульсирующим захватом" это позволяет инвалиду производить более точные манипуляции, вплоть до завязывания шнурков или застёгивания пояса.
Слайд 17
Экзоскелеты (Япония)
HAL-5 , 23 кг, 1.6м
2.5 часа работы
Усиливает силу от 2 до 10 раз
Серийный выпуск с 2009 г.
Адаптивная система управления, получая биоэлектрические сигналы, снимаемые с поверхности тела человека, вычисляет, какое именно движение и с какой мощностью собирается произвести человек.
На основе этих данных рассчитывается уровень необходимой дополнительной мощности движения, которая будет сгенерирована сервоприводами экзоскелета. Быстродействие и реакция системы таковы, что мышцы человека и автоматизированные части экзоскелета двигаются совершенно в унисон.
The Robot Suit Hybrid Assistive Limb (HAL)
компания Cyberdyne
Слайд 18
Экзоскелеты (Япония)
Honda Walking assist – выпуск с 2009 г.
вес – 6,5 килограмма (включая обувь и литиево-ионный аккумулятор), время работы на одной зарядке – 2 часа.
Применение – для пожилых людей, облегчение труда рабочих на конвейере.
Экзоскелет для фермера (Токийский университет сельского хозяйства и технологий)
Очень многие думают, что роботы созданы для замены человека, в какой-либо опасной работе, другие думают о забаве, или же образовании, как например используется во многих школах Китая. Каждая из этих групп людей права, но по своему.
Для чего же они нам нужны? Изначальная задумка создания робота была та самая помощь, в которой человек так нуждался. Современные роботы созданы для замены
человеческого труда, как например роботы-пылесосы , таким образом, человек остается в безопасности и с удобствами, а за него работает его «сердечный» друг.
Но далеко не все роботы используются для помощи человеку. Поговорим о роботах-комедиантах, да-да есть и такие, некоторые веселят нас движениями, другие с помощью специальных устройств искажают звук, понижая или повышая частоты. Сейчас роботы даже занимаются спортом! Уже прошли Олимпийские игры роботов и более десяти лет проходит чемпионат мира по футболу среди роботов - Robocup .
Но очень многие из этих «консервных» банок не раз спасали жизнь человеку. В Китае роботы ухаживают за инвалидами. В России роботы используются для проведения различных хирургических операций.
Так все же, куски стали или помощники они для нас?
Робототехника применяется во многих отраслях по всему миру. Есть роботы как военного назначения, так и для медицинских исследований, как для освоения космоса, так и просто для развлечений. Японские разработчики, к примеру, в настоящее время создают роботов для оказания помощи пожилым людям, в то время как NASA разрабатывает новое поколение космических роботов-исследователей.
Идея искусственных созданий впервые упоминается в древнегреческом мифе о Кадме, который, убив дракона, разбросал его зубы по земле и запахал их, из зубов выросли солдаты, и в другом древнегреческом мифе о Пигмалионе, который вдохнул жизнь в созданную им статую Галатею. Также в мифе про Гефеста рассказывается, как он создал себе различных слуг. Еврейская легенда рассказывает о глиняном человеке Големе, который был оживлён пражским раввином Йехудом Бен Бецалелем (1509(?)-1609) при помощи каббалистической магии. Похожий миф излагается в скандинавском эпосе Младшая Эдда. Там рассказывается о глиняном гиганте Мисткалфе, созданном троллем Рунгнером для схватки с Тором, богом грома.
Для передвижения по открытой местности чаще всего используют колёсную или гусеничную (примерами подобных роботов могут служить Warrior и PackBot). Реже используются шагающие системы (примерами подобных роботов могут служить BigDog и Asimo). 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 используются передвижения вдоль монорельсов, по напольной колее и т.д. Для перемещения по наклонным, вертикальным плоскостям используются системы, аналогичные «шагающим» конструкциям, но с вакуумными присосками. Также известны роботы, подражающие движениям живых организмов паукам, змеям, рыбам, птицам, морским скатам, насекомым и другим.
Коллежский советник Семён Николаевич Корсаков () ставил задачу усиления возможностей разума посредством разработки научных методов и устройств, перекликающуюся с современной концепцией искусственного интеллекта, как усилителя естественного. В 1832 году С. Н. Корсаков опубликовал описание пяти изобретённых им механических устройств, так называемых «интеллектуальных машин», для частичной механизации умственной деятельности в задачах поиска, сравнения и классификации
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 способен открывать и закрывать глаза, двигать губами и бровями, использовать руки и ноги
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»
Боевой робот (военный робот) автоматическое устройство, заменяющее 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. 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). Устройство может быть электромеханическим, пневматическ им,гидравлическим или комбинированным.
IRobot имеет компактные размеры и при этом бережно и качественно убирает помещения практически любой площади. Неважно, какие именно загрязнения имеются на полу – он справится с ними за короткое время.. Роботы-пылесосы прекрасно справляются с загрязнениями на различных поверхностях: коврах, ламинате, линолеуме, плитке и т.д. При этом он не повреждает обрабатываемые поверхности.
Талантливому американскому инженеру Дэниэлу Матиасу удалось разработать принципиально нового гуманоидного робота под название KATE. Аббревиатура расшифровывается как Детский обучающее-развлекательный аватар. Этот робот был создан таким образом, чтобы иметь возможность быть полезным буквально во всех сферах человеческой жизни – от помощи пожилым людям до обучения маленьких детей. KATE станет совершенно адаптабельной и универсальной платформой.
С чем ассоциируется у вас понятие о робототехнике? Согласитесь, воображение рисует нечто, человекоподобное, с механическими руками и ногами, либо, паукообразное, а ещё, обязательно представляется знаменитая собака-робот. Одним словом, представление о роботах у многих достаточно узкое и однобокое.
На самом деле, в современном мире, роботы – довольно востребованы. Их используют в абсолютно различных сферах жизни, о которых многие могут даже не догадываться.
Медицина
Самым удивительным образом роботы спасают человеческие судьбы, а иногда, и жизни. Возможно, вы не догадываетесь, но современные протезы конечностей напрямую связаны с робототехникой. Неподвижные искусственные руки остались в далёком прошлом, нынешние протезы умеют двигать пальчиками. Их управление напрямую связано с электрическими импульсами, передаваемыми телом.
Впрочем, искусственные конечности – не единственная заслуга роботов в медицине. Самые прогрессивные экземпляры умеют проводить высокотехнологичные операции!
Космос
Наверное, ни у кого не возникнет сомнений в том, что космос словно предназначен для обитания роботов. И действительно, если посмотреть на историю освоения космоса, можно увидеть, что большая часть космических исследований легла именно на плечи роботов. Луноход, Марсоход и робот-аватар – наиболее известные из космороботов. На самом деле, их разновидностей достаточно много, все они предназначены для работы в условиях космоса и выполняют действия, которые для человека оказались бы непосильными или крайне опасными.
Системы безопасности
Отлично проявляют себя роботизированные системы в сфере безопасности. Эти роботы первыми обнаруживают пожароопасные ситуации и успешно предотвращают их.
Современные военные учения максимально приближены к условиям реальности, благодаря роботам, имитирующим противника. Роботы для военных учений не отличаются стильным дизайном, но достаточно хорошо имитируют человеческие импульсы и повадки.
Также, роботы способны проводить длительное слежение за объектами, вызывающими подозрение у органов правопорядка.
Производство и быт
Невозможно представить себе современные заводы без роботизированной техники. Роботы выполняют множество самых различных операций. В основном – это действия, требующие многократного повторения и высокой точности. Зачастую применение роботов спасает целые отрасли промышленности. Ведь их применение позволяет значительно увеличить производительность труда, освободив при этом человеческие ресурсы для решения более важных задач.
Отлично применимы роботы и в быту. Самые известные из них – робот-пылесос и газонокосильщик. Также, можно встретить роботов специально разработанных для выполнения более сложных бытовых задач.
Развлечения
Ну и конечно же, никто не отменял роботов, призванных нести людям радость, развлекая их своими умениями. В большинстве своём, такие роботы представляют мир детских игрушек: всевозможные поющие и танцующие животные, интерактивные игрушки, радиоуправляемые машины и вертолёты. Впрочем, роботы для развлечения взрослых отличаются от детских, разве что, размерами.
