Исследовательская работа "Классификация роботов"

МАОУ «Средняя общеобразовательная школа № 39 с углубленным изучением английского языка» Вахитовского района города Казани

Научно-исследовательская работа

в рамках XVII Всероссийского детского конкурса научно-исследовательских и творческих работ «ПЕРВЫЕ ШАГИ В НАУКЕ»

Тема: «Классификация роботов»

Работу выполнил:

Каримов Мурат Ирекович

ученик 1 «Д» класса

МАОУ «СОШ № 39» г. Казани

Научный руководитель:

Макарова Елена Ивановна

учитель начальных классов

I квалификационной категории

МАОУ «СОШ № 39» г. Казани

2015-2016 учебный год

Оглавление

Введение                                                                                                        стр. 3                    

1. Роботы. История создания и развития робототехники.           стр. 4
2. Устройство роботов.                                                                        стр. 7   
3. Основные виды роботов:                          

1. Манипуляционные и мобильные роботы.                                       стр. 8
2. Классификация роботов по способу перемещения.                       стр. 9
3. Классификация роботов по типу управления.                                стр. 11
4. Классификация роботов по внешнему виду. Робот-андроид.       стр. 13
5. Классификация роботов по функциональному назначению.        стр. 17

Заключение                                                                                                  стр. 24

Список использованной литературы                                                     стр. 26

Введение.

Современный мир теперь сложно представить без роботов. Эти автоматические устройства, созданные человеком для различных целей – образовательных, производственных, развлекательных и др., прочно вошли в нашу жизнь. Теперь робот – это не фантастика, не мечта, а реальность. Робот-пылесос поможет вам с уборкой,  летающий робот-беспилотник охраняет границы нашей страны, робот-программа помогает по запросу быстро найти нужную информацию в интернете. Для того, чтобы лучше понимать перспективы развития робототехники и применения роботов в будущем нужно освоить такое понятие как робот, узнать, как и из чего они собираются, как и кем управляются, какие возможности открываются перед человеком при использовании такой техники и с какими проблемами он сталкивается при этом.

Задачей данной работы было изучить понятие «робот», их устройство, проследить развитие робототехники во времени. В зависимости от строения и назначения роботов была проведена классификация этих автоматических устройств, что и было целью работы.  В работе приведены классификации, доступные для понимания человека без специального технического образования. Роботы разделены по следующим основаниям: способ перемещения, тип управления, внешний вид и функциональное назначение. 

В последующих работах планируется изучить роботов и классифицировать их не с точки зрения механики, а с позиции других наук – информатики и электроники.

I. Роботы. История создания и развития робототехники

Согласно Американскому институту по изучению роботической техники, робот представляет собой репрограммируемый мультифункциональный манипулятор, предназначенный для перемещения материалов, предметов с целью выполнения различных задач. В словаре Вебстера (Websters’ English Dictionary) робот определяется как «автономный аппарат или устройство, осуществляющий различные действия, свойственные человеку, и выполняющий их как будто под контролем человеческого разума». Вышеуказанные определения робота объединяют три основных функции – способность выполнять определенные действия, возможность решать различные задачи на запрограммированной основе, а также способность робота интерпретировать и модифицировать ответы на команды оператора.

Слово «ро́бот» происходит из словацкого языка (robot, от robota — подневольный труд) и означат автоматическое устройство. Такое устройство действует по заранее заложенной программе и получает информацию об окружающем мире через датчики, как живые организмы через органы чувств. Робот самостоятельно выполняет разнообразные операции, которые обычно выполняет человек. При этом робот может получать команды от человека или действовать самостоятельно (автономно).

Понятие «робот» впервые было использовано чешским писателем Карелом Чапеком  в пьесе «Р. У. Р.» («Россумские универсальные роботы») в 1920 году.

Еще с древних времен человечество пыталось использовать машины для облегчения своего труда, выполнения наиболее тяжелой работы, требуемой значительных физических усилий.

Первые искусственные создания упоминаются еще в мифах Древней Греции. Миф о Кадме рассказывает, что он, убив огромного змея, разбросал его зубы по земле и запахал их, а из зубов выросли солдаты. Миф о скульпторе Пигмалионе повествует о том, как он вдохнул жизнь в созданную им статую — Галатею. Также в мифе про Гефеста рассказывается, как он выковал себе механических помощников, которые раздували огонь, качая мехи. Мифы и легенды о механических существах, созданных для помощи, есть и скандинавской культуре, и у восточных народов.

Первое практическое применение механических людей с автоматическим управлением — относятся к  3 веку до н.э.. На маяке на острове Фарос (одно из 7 чудес света), были установили механические статуи - фигуры. Например, одна из фигур всегда указывала рукой на солнце на всем его пути и опускала руку вниз, когда оно заходило, другая отбивала каждый час днем и ночью, по третьей можно было узнать направление

Прообразами роботов были также механические фигуры, созданные арабским учёным и изобретателем Аль-Джазари (1136—1206). Он создал лодку с четырьмя механическими музыкантами, которые играли на бубнах, арфе и флейте.

Чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года. Его записи, найденные в 1950-х, содержали детальные чертежи механического рыцаря, способного сидеть, раздвигать руки, двигать головой и открывать забрало. Дизайн, скорее всего, основан на анатомических исследованиях ученого. Неизвестно, пытался ли Леонардо построить такого робота.

В XVI—XVIII веках в Европе получило значительное распространение конструирование автоматонов — заводных механизмов, внешне напоминающих человека или животных и способных иногда выполнять достаточно сложные движения. Один из наиболее ранних образцов таких автоматонов — «испанский монах» (примерно 40 см в высоту), способный прогуливаться, ударять себя в грудь правой рукой, кивать головой, периодически он подносит находящийся в его левой руке крест к губам и целует его. Считается, что этот автоматон был изготовлен примерно в 1560 году.

С начала XVIII века начали появляться сообщения о машинах с «признаками разума», однако в большинстве случаев выяснялось, что это мошенничество. Внутри механизмов прятались живые люди или дрессированные животные.

В конце 19 в. русский инженер Пафнутий Чебышёв придумал стопоход – первый в мире шагающий механизм, обладающий высокой проходимостью.  Также в конце 19 в. Никола Тесла разработал и продемонстрировал миниатюрное радиоуправляемое судно.

В 30-е годы 20 века — появились конструкции внешне напоминающих человека устройств, способных выполнять простейшие движения и воспроизводить фразы по команде человека.  

В 1968 году — японская компания Kawasaki Heavy Industries, Ltd. собрала своего первого промышленного робота. С тех пор Япония начала неуклонное движение к тому, чтобы стать мировой столицей роботов — с более чем 130 компаниями, вовлеченных в их производство. В настоящее время на долю Японии приходится около 45 % функционирующих в мире промышленных роботов.

Робототе́хника (от робот и техника) — это наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем для производства. Эта наука основана на таких дисциплинах, как электроника, механика, телемеханика, информатика, а также радиотехника и электротехника. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную, экстремальную – военную, космическую, подводную, и другие виды  робототехники.

II. Устройство роботов

Внешний вид и устройство современных роботов разнообразны. В промышленном производстве используются роботы, которые совсем не похожи на человека. Это связано с тем, что создание человекоподобного рода не всегда экономически выгодно. А для некоторых производственных технических процессов в этом нет необходимости. При всем своем разнообразии, эти автоматические устройства имеют общие составляющие, и общий принцип работы устройств.

Приводы — это «мышцы» роботов. В настоящее время самыми популярными двигателями в приводах являются электрические, но применяются и другие, использующие химические вещества или сжатый воздух, например пьезодвигатели, когда крошечные пьезоэлектрические ножки, вибрирующие с частотой более 1000 раз в секунду, заставляют мотор двигаться по окружности или прямой. Воздушные мышцы — простое, но мощное устройство для обеспечения силы тяги. При накачивании сжатым воздухом мышцы способны сокращаться до 40% от своей длины. Причиной такого поведения является особый плетеный материал, который может растягиваться и сжиматься.

Однако, термин «робот» используют не только для автоматических устройств, но и для компьютерных  программ, примерами которых могут служить, например, боты или поисковые роботы. Результатом работы поискового робота является большое количество ответов на поисковый запрос. Такая информационная система достаточно эффективна, так как способна обслужить большее количество людей, предоставив им необходимую информацию.

III. Основные виды роботов (классификация)

1. Манипуляционные и мобильные роботы

Основные классы роботов –  это манипуляционные и мобильные роботы.

Манипуляционный робот — автоматическая машина (стационарная или передвижная), состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и устройства программного управления, которая служит для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. Такие роботы производятся в напольном, подвесном и портальном исполнениях. Получили наибольшее распространение в машиностроительных и приборостроительных отраслях.

Мобильный робот — автоматическая машина, в которой имеется движущееся шасси с автоматически управляемыми приводами. Такие роботы могут быть колёсными, шагающими и гусеничными (существуют так же ползающие, плавающие и летающие мобильные робототехнические системы).

Также роботы разделяются:

1. По способу перемещения

2. По типу управления

3. По внешнему виду

4. По функциональному назначению

Рассмотрим подробнее каждый вид роботов.

2. Классификация роботов по способу перемещения

По способу перемещения роботы делятся на колесные, гусеничные, шагающие, летающие, ползающие, плавающие.

Наиболее распространёнными роботами являются четырёхколёсные и гусеничные роботы. Есть также роботы, имеющие другое число колёс — два или одно. Такого рода решения позволяют упростить конструкцию робота, а также придать роботу возможность работать в более узких пространствах, где четырёхколёсная конструкция будет достаточно широкой и неудобной. Однако, для устойчивости двухколесных роботов требуются специальные балансирующие устройства. Одноколёсные роботы во многом представляют собой развитие идей, связанных с двухколёсными роботами. Для перемещения в пространстве в качестве единственного колеса может использоваться шар, приводимый во вращение несколькими приводами. Примером может служить шаробот. Для перемещения по неровным поверхностям, траве и каменистой местности разрабатываются шестиколёсные роботы, которые имеют большее сцепление, по сравнению с четырёхколёсными. Ещё большее сцепление обеспечивают гусеницы. Например, многие современные боевые роботы, а также роботы, предназначенные для перемещения по грубым поверхностям, разрабатываются как гусеничные.

Перемещение шагающего робота с использованием «ног» представляет собой сложную задачу динамики. Уже создано некоторое количество таких роботов, но они пока не могут достичь такого же устойчивого движения, какое присуще человеку. Роботы, использующие две ноги, как правило, хорошо перемещаются по полу, а некоторые конструкции могут перемещаться по лестнице. Также создано множество механизмов, перемещающихся на более чем двух конечностях, это например робот-собака, робот-мул ил робот-таракан. Такие  конструкции легче в проектировании.

Большинство современных самолётов являются летающими роботами, управляемыми пилотами. Автопилот способен контролировать полёт на всех стадиях — включая взлёт и посадку. К летающим роботам относятся также беспилотные летательные аппараты, к ним относятся крылатые ракеты.

Существует ряд разработок ползающих роботов, перемещающихся подобно змеям или червям. Предполагается, что подобный способ перемещения может придать им возможность перемещаться в узких пространствах. Их, например, можно использовать для поиска людей под обломками рухнувших зданий.

Так же есть разработки плавающих роботов. Они передвигаются в воде подобно рыбам или медузам. Эти аппарат, достаточно бесшумны и манёвренны.

Роботы, задействованные в производстве на промышленных объектах, чаще всего передвигаются вдоль монорельсов, по напольной колее и т. д. Если есть необходимость перемещения по наклонным или вертикальным плоскостям то в промышленных роботах используются «шагающие» механизмы с вакуумными присосками. 

3. Классификация роботов по типу управления

По типу управления робототехнические системы подразделяются на биотехнические, автоматические и интерактивные.

1. Биотехнические:

• командные (кнопочное и рычажное управление отдельными звеньями робота). Человек-оператор с командного устройства дистанционно задаёт движение в каждом сочленении. Если говорить точнее, то это не роботы в полном смысле слова, а «полу-роботы».
• копирующие, повторяющие движения человека.
• полуавтоматические.  Это роботы, при управлении которыми человек-оператор задаёт лишь движение рабочего органа манипулятора, а формирование согласованных движений в сочленениях система управления роботов осуществляет самостоятельно.

2. Автоматические:

• программные (функционируют по заранее заданной программе, в основном предназначены для решения однообразных задач в неизменных условиях). Это самая простейшая и самая распространенная разновидность роботов. В таких роботах отсутствует сенсорная часть, а все действия выполняются циклически по жёсткой программе, заложенной в память запоминающего устройства.

• адаптивные роботы решают типовые задачи, но адаптируются под условия функционирования. Они оснащённые сенсорной частью (системой очувствления) и снабжённые набором программ. Сигналы, поступающие к системе управления от датчиков, анализируются ею, и в зависимости от результатов принимается решение о дальнейших действиях робота, предполагающее переход от одной программы к другой.
• интеллектуальные роботы – наиболее развитые автоматические системы. Это роботы с элементами искусственного интеллекта. Они способны с помощью сенсорных устройств самостоятельно воспринимать и распознавать обстановку, строить модель среды, и автоматически принимать решение о дальнейших действиях, а также самообучаться по мере накопления собственного опыта деятельности

3. Интерактивные:

• автоматизированные роботы. При управлении таким видом возможно чередование автоматических и  биотехнических режимов.

• супервизорные (автоматические системы, в которых человек выполняет только целеуказательные функции). Роботы, выполняют автоматически все этапы заданного цикла операций, но осуществляют переход от одного этапа к другому по команде человека-оператора.
• 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).

Основные задачи управления роботами:

• планирование положений;
• планирование движений;
• планирование сил и моментов;
• анализ динамической точности;
• идентификация кинематических и динамических характеристик робота.

4. Классификация роботов по внешнему виду. Робот-андроид

Внешний вид и конструкция современных роботов могут быть весьма разнообразными. Как уже было отмечено выше, в промышленном производстве широко применяются различные роботы, внешний вид которых (по причинам технического и экономического характера) далёк от «человеческого». Также роботами называют и некоторые программы – боты или поисковые системы.

В презентации, кроме промышленных видов, были показаны и другие роботы – робот-мул, робот-змея, роботы похожие на машину или танк. Вот еще несколько интересных видов – робот-собака, робот-разведчик в виде таракана, робот-трансформер, робот-муравей, самоуправляемый автомобиль, робот-беспилотник, роботизированная рука. Уже создан человекоподобный робот – андроид, который способен не только двигать руками и ногами, выполняя определенные функции, но и выражать свои эмоции — счастье, страх, удивление, грусть, гнев, отвращение — с помощью жестов и мимики.

Современные человекоподобные роботы.

ASIMO — робот-андроид, созданный корпорацией Хонда. Ростом в 130 сантиметров и весом в 54 килограмма, робот похож на маленького астронавта, который несет рюкзак. Он умеет ходить на двух ногах, копируя человеческую походку скоростью в 6 км/ч, использовать свои руки, говорить и слушать, видеть и узнавать людей и объекты. Используя зрительную информацию, которую собирает вмонтированная в голову робота видеокамера, ASIMO распознает движения множества объектов, а также оценивает расстояние от них и их направление. С помощью комплекса этих технологий робот может следить за перемещениями людей камерой, следовать за человеком или поприветствовать его, когда он приближается. ASIMO умеет интерпретировать позиции и движения руки, распознавать позы и жесты. Благодаря чему робот может реагировать не только на голосовые команды, но и на естественные телодвижения людей. Таким образом, он, например, понимает, когда ему предлагают рукопожатие или когда человек ему машет, и отвечает взаимностью. Кроме того, он понимает, когда ему указывают направление движения. ASIMO умеет анализировать окружающие объекты и ландшафт и действовать так, чтобы это было безопасно для него и находящихся рядом людей. Например, он узнает потенциально рискованные объекты, такие, как лестницы, а также останавливается или обходит людей и другие движущиеся объекты, чтобы не столкнуться с ними. Возможности робота распознавать род звуков углубились, и теперь он знает разницу между голосами и прочими звуками. Он отвечает на свое имя, поворачивается лицом к человеку, с которым разговаривает, реагирует на внезапные необычные звуки вроде упавшего предмета или столкновения, и поворачивает голову в этом направлении. ASIMO может узнавать человеческие лица, даже когда человек двигается. Он может отдельно различать 10 человеческих лиц. Когда их зарегистрируют в его памяти, он будет обращаться к ним по имени.
Робот Альберт Хубо (Albert HUBO) или Einstein Robot — это андроидный робот. Его внешний вид составляет голова, которая копирует голову ученого Альберта Эйнштейна, и туловище довольно известного гуманоидного робота Хубо. Модель для тестирования и воспроизведения роботом человеческих Голова имеет 35 суставов, благодаря чему может выражать различные эмоции на лице, пользуясь независимыми движениями глаз и губ. Также в голове есть две камеры для визуального распознавания. 

Робот-гиноид Aiko была создана канадским робототехником-любителем по имени Чунг Ле. Вес 30 кг, рост 151 см. Она умеет разговаривать, читать текст, распознавать предметы и цвета, решать математические задачи, реагировать на внешние раздражители[1]. Поначалу Aiko не умела ходить, но сейчас этот вопрос практически решен. «Кожа» Aiko состоит из мягкого силикона и она способна «чувствовать боль». Главной целью создания проекта Aiko является помощь и уход за стариками и больными людьми, а также работа в офисе, уход за домом и развлечение детей. В данный момент Aiko знает два языка японский и английский. У первой модели Aiko был грубый и очень не похожий на человеческий голос. Однако ситуация улучшилась — голос стал больше похож на мягкий голос девушки, в большей степени благодаря уникальному органу — в точности скопированному с оригинала человеческому языку.

TOPIO — андроид, разработанный для игры в настольный теннис против человека. Обладает внешностью, напоминающей  человеческую, перемещается на двух ногах. Робот разработан в 2005 году вьетнамской компанией TOSY, занимающейся разработками в области робототехники. TOPIO 3 имеет рост 1 метр 88 сантиметров и весит порядка 120 кг. Все версии робота используют самообучающуюся систему искусственного интеллекта, позволяющую роботу улучшать свои навыки в процессе игры.

EveR-1 — робот, похожий на 20-летнюю кореянку: её рост 1,6 метра, а вес — около 50 килограммов. Ожидается, что андроиды, вроде EveR, смогут служить гидами, выдавая информацию в универмагах или музеях.

Repliee R-1 — человекоподобный робот с внешностью японской пятилетней девочки, предназначен для ухода за пожилыми и недееспособными людьми

HRP-4C — робот-девушка, предназначенная для демонстрации одежды. Рост робота составляет 158 см, а вес вместе с батареями — 43 кг. У этого андроида достаточно хорошая мимика , позволяющая выражать эмоции.

Repliee Q2 — робот-девушка была показан на международной выставке World Expo, проходившей в Японии. На демонстрациях он исполнял роль телевизионного репортера-журналиста, при этом постоянно взаимодействуя с людьми. В роботе были установлены всенаправленные камеры, микрофоны и датчики, которые позволяли Repliee Q2 без особых трудностей определять человеческую речь и жестикуляцию.

Ибн Сина — андроид, названный в честь древнего персидского философа и врача Ибн Сины. Говорит на арабском языке, способен самостоятельно найти своё место в самолёте, общаться с людьми. Распознаёт выражение лица говорящего и прибегает к соответствующей ситуации мимике. Его губы двигаются довольно монотонно, однако отмечается, что особенно хорошо у него получается поднимать брови и прищуривать глаза.

Фрэнк  — первый биоробот, созданный в 2011 году группой специалистов во главе с доктором Бертольтом Мейером, который является первым человеком с бионической рукой. «Bionic Man» как поясняют ученые, состоит из 28 искусственных частей человеческого тела, которые в настоящий момент освоены учеными и медиками. В их число входят сердце, селезенка, щитовидная железа, почки и легкие. Правда, воссоздать человеческий мозг ученым пока не удалось. Сейчас «мозгом» роботу служат электронные микросхемы и компьютер, который удаленно (через Bluetooth) управляет его действиями. Новый робот умеет дышать, ходить, видеть и даже вести беседу. Лицо робота изготовлено из силикона. Его «прототипом» послужил сам Бертольт Мейер.

5. Классификация роботов по функциональному назначению

В зависимости от функционального назначения, выделяют следующие типы роботов:

-  Аптечный робот.

Для автоматизации работы аптек немецкие инженеры разработали робота, позволяющего экономить время на поиск лекарства. В 1996 году был представлен первый в мире робот-фармацевт для автоматизации выдачи наиболее востребованных медикаментов в аптеке.

-  Промышленный робот.

Промышленный робот — предназначен для выполнения различных технологических операций в производственном процессе. Такие роботы способны выполнять производственные операции по 24 ч в сутки. и способны заменить человека на опасных производствах, т.к. не подвержены воздействию газов и выбросу опасных химических веществ. При неизменном уровне качества работы такие механизмы позволяют увеличить производительность труда в целом.

Первые промышленные роботы начали создавать в середине 50-х годов XX века в США. Сначала были разработаны погрузочно-разгрузочные манипуляторы, затем появились роботы для сборочных и других работ.

-  Транспортный робот.

Относится к промышленным роботам. Используется для погрузо-разгрузочных работ.

- Подводный робот.

Существуют как российские, так и зарубежные разработки роботизированных подводных аппаратов, которые способны работать на различной глубине. Например, мобильный комплекс «Пантера Плюс» используется для прокладки кабеля по дну, обезвреживания мин и помощи в спасении затонувшей подлодки. Его механические манипуляторы настолько чувствительны, что способны вязать из канатов узлы под километровой толщей воды. Он оборудован дисковой пилой  для обреза тросов, тросорезом  для перекусывания стальных проводов. Установленные на нем сонары и сенсоры найдут иголку в толще ила. Мощные прожекторы позволяют работать в полной темноте, а сверхчувствительные камеры передают на поверхность видео отличного качества.

Управление по передовым технологиям и программам американского ЦРУ разработало беспилотный подводный аппарат в виде робота-сома, который предназначен для изучения подводных обитателей и водоемов.

- Бытовой робот.

Бытовой робот предназначен для помощи человеку в повседневной жизни. В 2007 году Билл Гейтс опубликовал статью «Робот в каждом доме» о значительном потенциале роботов в том числе домашних и бытовых роботов для социума. Наиболее распространены роботы в виде игрушек, роботы-няни, роботы-помощники в домашнем хозяйстве, роботы-экскурсоводы и роботы-официанты.

Роботы-игрушки весьма разнообразны. Это роботы в виде животных, кукол, динозавров. В серии развивающих игрушек LEGO есть набор конструктора LEGO Mindstorms для создания программируемого робота. 

Социальный робот способен в автономном или полуавтономном режиме взаимодействовать и общаться с людьми в общественных местах или дома. Это роботы: няни и сиделки (Wakamura, RIBA, PaPeRo, Hubo), дворецкие (Pepper, Cubic), роботы телеприсутствия (Romo,Double, Даша, R.Bot, Webot, Promobot), роботы-учителя (андроид Пушкин) и помощники для детей с аутизмом (Nao) и другие виды. Такие роботы помогают молодым родителям укладывать детей спать. Они крепятся к детской кроватке с помощью специальных механизмов. Плач младенца улавливает микрофон. Затем в действие вступают специальные механизмы, которые начинают плавно качать кроватку. Также их используют для реабилитации маломобильных людей и инвалидов, давая им возможность общаться, удаленно работать и развлекаться.

Роботы-помощники в домашнем хозяйстве – это и весьма популярные роботы-пылесосы, полотёры, газонокосилки, а также роботы для чистки бассейнов и водосточных желобов. Как правило, эти роботы способны самостоятельно перемещаться в помещении, возвращаясь по мере необходимости на зарядную станцию.

- Робот для обеспечения безопасности и боевой робот.

В последнее время роботы всё чаще применяются силовыми структурами: военными, полицией, аварийно-спасательными службами.

Для оперативной разведки используют «летающих роботов» - беспилотные летательные аппараты. При проведении под водой обследования потенциально опасных объектов и поисково-спасательных работ службы МЧС России используют подводные роботы серии «Гном», роботизированные установки пожаротушения.

Боевые роботы заменяют человека в боевых ситуациях или при работе в условиях, несовместимых с возможностями человека в военных целях, например, разведка, боевые действия, разминирование. В настоящее время большинство боевых роботов являются устройствами телеприсутствия, и лишь очень немногие модели имеют возможность выполнять некоторые задачи автономно, без вмешательства оператора.

Разработка боевых роботов ведется с начала 20 в. В 1910 году в США возникла идея использовать летательные аппараты без человека. По замыслу управляемое часовым механизмом устройство в заданном месте должно было сбрасывать крылья и падать как бомба на врага. Получив финансирование армии США, были построены и испытаны такие беспилотные устройства. Но в боевых действиях они так и не применялись.

В Советском Союзе в начале 30-х годов 20 в. Сталиным был утверждён план реорганизации войск, в котором делалась ставка на танки. В связи с этим были построены телетанки — управляемые в боях по радио на расстоянии, без экипажа. Очень скоро у этих конструкций обнаружилась «ахиллесова пята»: однажды, в ходе учений, машины внезапно перестали выполнять команды операторов. После тщательного осмотра техники никаких повреждений обнаружено не было. Немногим позже было установлено, что высоковольтная линия передачи тока, проходящая вблизи учений, создавала помехи для радиосигнала. Также радиосигнал терялся на пересечённой местности. С началом Отечественной войны разработки по усовершенствованию телетанков прекратились.

После окончания Второй мировой войны стали появляться высокоточные интеллектуальные роботы, способные анализировать, видеть, слышать, чувствовать, различать некоторые химические вещества и производить химические анализы воды или почвы.В 1948 году в США был создан разведывательный беспилотный летательный аппарат и уже в 1951 году «беспилотник» был пущен в массовое производство.

В 1979 году, в техническом университете имени Н. Э. Баумана, по заказу Комитета Государственной Безопасности СССР был сделан сверхлёгкий мобильный робот для обезвреживания взрывоопасных предметов.

С начала XXI века многие страны увеличили инвестиции в разработки новых технологий в робототехнике. Разработаны и применяются роботы-разведчики (сухопутные и подводные), роботы-транспортировщики, роботы-часовые, предназначенные для охраны границ. Американцами разработаны боевые роботы, снабжённые крупнокалиберным пулемётом.

Из серийно производящегося вооружения известен также российский самоходный зенитный ракетно-пушечный комплекс Панцирь-С1, который может работать в автоматическом режиме как в отдельной боевой единице, так и в составе подразделения из нескольких боевых машин. Правозащитники выступают против боевых роботов в связи с их возможной бесконтрольностью. Например, они могут убивать раненых и сдающихся в плен противников, им трудно отличить бойцов противника от мирных жителей).

- Медицинский робот.

В последние годы роботы получают всё большее применение в медицине; в частности, разрабатываются различные модели хирургических роботов. Первая операция с применением хирургического робота была проведена в 1992 году. С 2000 года серийно выпускается робот Da Vinci, предназначенный для лапароскопических операций и установленный в нескольких сотнях клиник по всему миру.

Этот робот состоит из двух блоков, один предназначен для оператора, а второй — четырёхрукий автомат — выполняет роль хирурга. Одна из «рук» робота держит видеокамеру, передающую изображение оперируемого участка, две другие в режиме реального времени воспроизводят совершаемые хирургом движения, а четвёртая «рука» выполняет функции ассистента хирурга. Врач-хирург садится за пульт, который даёт возможность видеть оперируемый участок в 3D с многократным увеличением и использует специальные джойстики, для управления инструментами.

Стоимость системы Da Vinci около 2 млн. долл. США. В России установлено чуть менее тридцати таких хирургических систем.

- Наноробот.

Нанороботы, или наноботы — это роботы, размером сопоставимые с молекулой, обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ.

На данный момент, нанороботы находятся в научно-исследовательской стадии создания. Разработке компонентов наноустройств и непосредственно нанороботам посвящён ряд международных научных конференций.

В 2010 году были впервые продемонстрированы нанороботы на основе ДНК, способные перемещаться в пространстве.

Первое полезное применение наномашин, если они появятся, планируется в медицинских технологиях, где они могут быть использованы для выявления и уничтожения раковых клеток. Также они могут обнаруживать токсичные химические вещества в окружающей среде и измерять уровень их концентрации. Также нанороботы могут быть использованы как транспортеры для доставки лекарств, биомедицинский инструментарий, в качестве средств наблюдения и шпионажа, а также в качестве оружия, для космических исследований.

Так как нанороботы имеют микроскопические размеры, то их, вероятно, потребуется очень много для совместной работы в решении микроскопических и макроскопических задач.

- Робот-программа.

Робот, или бот, а также интернет-бот, www-бот — это специальная программа, которая выполняет автоматически и/или по заданному расписанию какие-либо действия. При обсуждении компьютерных программ термин употребляется в основном в применении к Интернету.

Обычно боты предназначаются для выполнения работы, однообразной и повторяемой, с максимально возможной скоростью (очевидно, намного выше возможностей человека).

Заключение.

Представленные в работе классификации не являются полными, исчерпывающими, в связи с тем, что робототехника является одной из динамично развивающихся наук, а роботостроение – одной самых перспективных отраслей производства. И в своем сочетании они будут предлагать все новые виды роботов, согласно запросам жизни и деятельности человека.

Те же виды роботов, которые рассмотрены в данной работе, постоянно усовершенствуются с помощью технологий. Так человекоподобные роботы – андроиды становятся способными к решению логических задач, обретают искусственную кожу, снабженную сенсорами по подобию человеческой тактильной памяти, которая позволяет нам помнить ощущения при прикосновении даже после контакта с предметами.

Изобретен робот способный ездить по вертикальной стене. Благодаря своей конструкции VertiGo способен передвигаться по стене даже с неровной поверхностью, например, по кирпичной кладке. Устройство длиной около 60 сантиметров представляет собой четырёхколесную платформу, которая имеет два независимых меняющих угол наклона пропеллера. Они работают аналогично спойлерам на автомобилях, создавая силу, прижимающую колёса конструкции к полу или стене. Пропеллеры меняют вектор тяги, изменяя угла наклона, поэтому робот способен переезжать с горизонтальной поверхности на вертикальную.

Однако при всей перспективности роботостроения существует ряд проблем, возникающих при использовании роботов. Это и проблемы этики – например, проблема использования военных роботов, проблема продления жизни людей на земле за счет внедрения в организм молекулярных роботов, предотвращающих старение клеток. Решать подобные проблемы призвана робоэтика - «этика робототехники». Это понятие используется, чтобы обозначить отношение этики именно к роботам (так как это понятие связано с поведением человека). Данная сфера описывает, как люди проектируют, строят, используют роботов и относятся к ним и другим творениям с искусственным интеллектом.

На январском экономическом форуме в Давоссе одной из официальных тем станет так называемая «четвертая технологическая революция». В числе тем, которые будут обсуждаться на форуме, будут гипотетическое участие роботов в войнах и замена роботами специалистов, принадлежащих к среднему классу.

Представленная работа станет моим первым шагом к изучению роботостроения, использования роботов и проблем распространения робототехники.

Список использованной литературы:

Боголюбов А.Н., Никитин Д.А. Популярно о робототехнике/ Отв. ред. В.Д. Новиков. Киев: Наук, думка, 1989. 200 с.

Василенко H.B., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. Основы роботехники. / под ред. К.Д. Никитина – Томск: МГП «РАСКО», 1993.

Кобринский А.Е. Вот они - роботы. М.: Наука, 1972. 113 с.

Макаров И. М., Топчеев Ю. И.  Робототехника: История и перспективы. — М.: Наука; Изд-во МАИ, 2003.  349 с.

Отряшенков Ю. М. Юный кибернетик. — Детская литература, 1978.

Электронные ресурсы:

http://aviadron.ru/

http://edurobots.ru/

http://geektimes.ru/hub/robot/

http://gizmod.ru/roboty/

https://kantiana.ru/news/143/161510/

http://novate.ru/blogs

http://postnauka.ru/

http://potustorony.ru

 http://roboting.ru/

http://robot-ex.ru

http://robo-hunter.com/

http://techvesti.ru/robot

https://ru.wikipedia.org/wiki/Робототехника

https://ru.wikipedia.org/wiki/робот