Робототехника

1. Определение

Робототехника – отрасль машиностроения, занимающееся разработкой, созданием, эксплуатацией машин и устройств, запрограммированных на самостоятельное выполнение конкретных задач.

В зависимости от целей и области применения различают различные виды робототехники: космическая, бытовая, промышленная, медицинская и т.д.

2. История создания и развития

Первые механические устройства, которые можно назвать родоначальниками роботов создавались еще в Древнем мире (летающий деревянный голубь, жестикулирующая статуя и т.д.). Однако действительно выдающиеся достижения в робототехнике были достигнуты в 20-м веке. Первые роботы в современном понимании были созданы 1950-х годах, когда Д. Девол и Д. Энглбергер представили первого программируемого робота, выполняющего сложные задачи на сборочной линии в General Motors. 

В 1987 году была создана Международная федерация робототехники для содействия в проведениях исследований и разработок в области робототехники по всему миру. В 2000 году японская компания Honda представила миру первого человекоподобного робота-андроида ASIMO. Новым направлением в развитии робототехнике является разработка нанороботов, чьи размеры близки к размерам молекул.

Сегодня понятие робототехники близко к понятиям искусственный интеллект, машинное обучение.

Термин «робототехника» впервые был упомянут американским писателем А. Азимовым в 1941 году в научно-фантастическом рассказе «Лжец», повествующем о проблемах позитронных роботов. Азимов также предложил знаменитые три закона робототехники. А само слово «робот» придумал чешский писатель К. Чапек в 1920 году.

3. Технические характеристики

При создании робота важно понимать конкретные для данного робота задачи, от которых зависит наличие у робота тех или иных составляющих. Два основных вида роботов: манипуляторы (стационарные) и мобильные роботы. Например, для передвижения по труднопроходимой местности мобильные роботы используют гусеницы, крылья, для более ровной поверхности – колеса или ноги.

В качестве источников питания самым популярным решением на сегодняшний день является использование аккумуляторов и различных типов батарей, но существуют роботы с двигателем внутреннего сгорания, солнечными батареями или с использованием ядерных реакций.

В качестве актуаторов используют электродвигатели, линейные приводы, пьезоэлектрические двигатели, пневмонические или гидравлические двигатели.
Для определения себя в пространстве и взаимодействия с человеком и окружающим миром роботы оборудованы разнообразными датчиками, устройствами, распознающими и синтезирующими речь, некоторые человекоподобные роботы способны воспроизводить эмоции.
Писать программное обеспечение для роботов можно на любом современном языке программирования (C++, Java, Python и др.), но существуют и специализированные языки для робототехники: GRL, RAPS, Golog, ALisp, Robotics Toolbox для MATLAB. Выбор зависит только от предпочтений разработчика и характеристик аппаратной части.

Операционные системы для роботов: ROS (Robot Operating System), uPoint MRC (Multi-Robot Control), iRobot, Microsoft RDS.

4. Кейсы применения

Робототехника встречается во всех сферах жизни общества: медицина, сельское хозяйство, военное дело, авиация и др. В промышленности используют роботов при сборке станков, автомобилей, производственных машин, для быстрой упаковки/распаковки объектов, для пайки электронных компонентов и другое. 

В настоящее время довольно популярна разработка роботизированной хирургической машины для проведения сложнейших операций или операций в тех регионах, где отсутствуют квалифицированные специалисты-врачи. 

Также робототехника широко распространена как предмет развлечения и домашней автоматизации, примером этому служат роботы собаки (Aibo, Pleo), гиды в музеях, няни, пылесосы (Roomba), газонокосилки и т.д. Для детей компания LEGO выпускает наборы для самостоятельного создания робота.

5. Полезные ссылки

Источники: