Voron
ROB-61082Робот — приводной механизм, программируемый по двум и более осям, имеющий некоторую степень автономности, движущийся внутри своей рабочей среды и выполняющий предназначенные ему задачи (согласно Международному стандарту ISO 8373:2012). Это автоматическое устройство, которое благодаря специальной встроенной программе способно выполнять вместо человека определенные умственные и физические задания. Современные модели могут не только понимать окружающий мир при помощи датчиков, но также самостоятельно принимать решения, строить модели поведения.
Как понять, что перед нами именно робот, а не умный гаджет? Первый обязательно соответствует трем характеристикам:
- SENSE: восприятие мира с помощью сенсоров — микрофоном, камерами, электромагнитными или электромеханическими датчиками.
- THINK: понимание окружающей среды и построение соответствующей модели поведения для выполнения начертанных задач.
- ACT: оказание воздействия на внешнюю среду.
Если хотя бы одно условие отсутствует, мы не сможем назвать машину роботом.
Все классификации роботов в робототехнике
Начнем с того, что разберем известные и признанные классификации в робототехнике на сегодняшний день.
Классификация по Международному стандарту ISO 8373:2012:
- Промышленные. Всевозможные манипуляторы, созданные для автоматизации производства. Базируются в производственном цеху.
- Сервисные. Замена или дополнение человека в решении типовых и рутинных задач в сфере обслуживания. Базируются за пределами производственных пространств.
International Federation of Robotics (IFR, Международная классификация робототехники) дополнительно разделяет сервисных роботов на несколько подтипов:
- Персональные (для использования в повседневной жизни): кухонные, роботы-пылесосы, сиделки, питомцы, секс-роботы.
- Профессиональные (извлечение выгоды, дохода при оказании услуг): роботы-консультанты, администраторы, гиды, курьеры, роботы-диагносты.
По истории создания:
- Первое поколение. Разработанные еще в 1960-х, они действовали согласно определенной программе, не способные адаптироваться к изменяющейся среде.
- Второе поколение. Встроена гибкая программа, способная выполнять сложные производственные задачи, высокоточную сборку. Робот может самостоятельно выбрать оптимальный алгоритм, исходя из окружающей обстановки.
- Третье поколение. Самообучающиеся устройства, способные бесконечно адаптироваться и самосовершенствоваться без вмешательства человека.
По управлению роботов делят на три типа:
- Жесткопрограммируемые(переобучаемые). Не способны корректировать свои действия под влиянием изменяющихся условий. Программа не меняется в процессе работы, однако сам робот подлежит переналадке.
- Перепрограммируемые(обучаемые). Обучение происходит в первом рабочем цикле. Сперва робот обучается и проводится по алгоритму человеком-наладчиком. Затем машина способна сама корректировать свои действия относительно заданного плана в зависимости от реальной обстановки.
- Гибкопрограммируемые (самообучаемые). Могут формировать программу в зависимости от поставленной цели и информации об объектах, условиях внешней среды. Обладают развитой сенсорной и мощной управляющей системой, инновационным программным и алгоритмическим обеспечением. Это передовые машины, способные распознавать образы и ситуации, моделировать окружающую среду, планировать собственное поведение и самообучаться в процессе функционирования.
По свойствам материалов выделяются:
- Жесткие роботы. Изготавливаются из жесткого сырья, приспособлены для выполнения однотипной задачи, требующей высокой точности и большой физической силы. Это курьеры-роверы и машиноподобные андроиды.
- Мягкие (эластичные) роботы. Производятся из материала, схожего с тем, что встречается в живой природе. Могут менять форму, приспосабливаться к внешнему миру. Это те же роботы-черви из Университета Глазго.
- Гибридные роботы. На «теле» устройства есть как жесткие, так и эластичные конструкции, помогающие захватывать объекты и манипулировать ими. Иногда жесткий каркас устройства покрывают эластичной «кожей».
По типу управления:
- Автономные. При решении поставленной задачи не требуют присутствия человека. Способны обрабатывать, анализировать информацию при помощи ИИ, самостоятельно принимать решения.
- Полуавтономные. Не требуют постоянного присутствия живого оператора, однако способны действовать исключительно по заложенному алгоритму, не отступая от него ни на шаг.
- Управляемые. Для использования такой робототехники нужно постоянное присутствие оператора. Человек может управлять устройством как с близкого расстояния, так и удаленно.
По способу передвижения:
- Колесные. Самое простое решение для перемещения робота. Чем больше колес, тем устойчивее и маневреннее машина.
- Гусеничные. Чаще всего это боевые роботы, которым требуется передвигаться по пересеченной местности.
- Шагающие. Имитация ходьбы человека, применяется в отношении андроидов. Для большей устойчивости чаще используются не двуногие, а трех- и четырехногие машины.
- Летающие. В группу относят дронов, беспилотные самолеты и ракеты.
- Плавающие. Перемещение на воде или под водой с помощью силы ветра или винтов.
- Гексаподы. Роботы с шестью ногами, передвигающиеся подобно насекомым. Интересно, что они могут выбирать самый оптимальный тип походки и управлять собственной моторикой — вставать в стойку, бежать, ползти.
Виды роботов: полный список робототехники
Для того, чтобы определить вид робота, специалисты, в основном, обращаются уже к упомянутой классификации ISO 8373:2012. Однако в современном мире есть и другие типы машин, которых мы тоже рассмотрим.
- Промышленные
- Бытовые (сервисные)
- Исследовательские
- Ученые
- Учителя
- Боевые (военные)
- Медицинские и аптечные
- Для обеспечения безопасности
- Социальные и телеприсутствие
- Развлекательные (игрушки)
- Андроиды
- Другие виды роботов
Подробнее о каждом виде мы расскажем далее!
Промышленные
Промышленные роботы — стационарные или подвижные автоматические машины, которые состоят из исполнительного устройства в виде манипулятора и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций (ГОСТ 25686-85).
Главная задача промышленного робота — автоматизация разнообразных производственных процессов, повышение их эффективности и качества. Данная группа включает в себя еще несколько подвидов машин:
- Литейные — отливка изделий расплавленными материалами при воздействии высоких температур.
- Сборочные — манипуляторы, способные как к механическому соединению, так и к пайк.
- Для механической обработки — роботы, оказывающие разнообразное механическое воздействие на изделие: резку, штамповку, прессовку, кузнечные работы.
- Окрасочные — автоматическая окраска и полировка.
- Фасовочно-сортировальные — проверка качества продукта, последующая сортировка и фасовка.
- Транспортные — автоматические устройства представляющие собой совокупность манипулятора, перепрограммируемого устройства управления и ходового устройства. Их разделяют на подвесных и напольных. Последние могут передвигаться как по рельсам, так и без них.
- Строительные — автоматизация добычи природных ресурсов, строительства, доставки стройматериалов.
- Сельскохозяйственные — роботизированные трактора, комбайны, оросители.
Бытовые (сервисные): профессиональные и персональные
Сервисные роботы, как мы уже упоминали, созданы для того, чтобы помогать человеку в повседневной жизни. При этом машины могут быть профессиональными (для бизнеса) и персональными (для частного применения).
Персональные роботы сегодня — пока что футуристический подвид. Это компактные, недорогие и простые в управлении роботы-андроиды, чье предназначение — стать универсальным помощником человека в бытовых вопросах. Предполагается, что они научатся общаться с людьми, адаптироваться к окружающей обстановке, анализировать жесты и тон голоса собеседника. А также подгружать проанализированную информацию в общую облачную систему, чтобы ее могли использовать для обучения другие связанные роботы.
Но сегодня можно приобрести следующие умные бытовые машины:
- интеллектуальная роботизированная система «Умный дом»;
- робот-пылесос;
- робот для мытья полов;
- кухонный робот;
- робот-мойщик стекол;
- робот-садовник для обрезки кустарников и стрижки газонов;
- робот-дворецкий;
- многофункциональный уличный робот (стрижка газонов, уборка снега и опавших листьев);
- робот-чистильщик бассейнов;
- робот-посудомойка;
- робот-автокормушка;
- робот-очиститель воздуха;
- робот-компаньон;
- робот-помощник;
- роботы-транспортеры для перевозки пассажиров и грузов;
- робот-чемодан, самостоятельно следующий за хозяином;
- робот-охранник виллы или квартиры.
Охранные роботы могут быть как фиксированными, так и мобильными. Для выполнения своих обязанностей они сканируют территорию инфракрасными камерами и лазерами. Обзор на 360 градусов и система распознавания лиц помогают машинам оперативно реагировать на действия взломщиков.
Исследовательские
Это очень важные для науки устройства, которые способны заниматься исследовательской деятельностью там, куда из-за своих физиологических особенностей не может попасть человек:
- при крайне высоких/низких температурах;
- в условиях радиации;
- под водой;
- под землей;
- в космосе.
Исходя из этого, выделяются:
- Космические роботы — проведение миссий в космосе (исследовательские спутники).
- Наземные — работа на поверхности как Земли, так и иных небесных тел (планетоходы).
- Подземные — исследования под землей, в толще грунта, в пещерах и гротах.
- Морские — задачи в подводном и надводном пространствах.
Ученые
Довольно редкий, но важный тип роботов:
- Разработка Университета Аберистуита, проект Robot Scientist — роботы-ученые Адам и Ева. Первое научное открытие, совершенное роботом, было представлено в 2009 году одним из этих андроидов.
- Роботы, исследовавшие вентиляционные шахты Большой пирамиды фараона Хеопса. Им принадлежит открытие «ниш Хеопса» и «дверок Гантенбринка».
Учителя
Первые роботы-преподаватели были представлены в 2016 году молодой командой российского Томского политехнического университета. Такие устройства способны передавать школьникам не только теоретические, но и практические знания сразу по нескольким предметам. Роботы из Томска могут заменить учителей по математике, химии, физике и информатике.
Боевые (военные)
Это многофункциональные машины, которых можно задействовать в разных боевых операциях. Как и войска, роботов тут разделяют на следующие группы:
- Сухопутные. Прежде всего, это самоходные танки и бронетранспортеры, роботы-саперы и универсальные роботизированные боевые комплексы.
- Морские. Как надводные, так и подводные устройства для сопровождения, патрулирования либо обнаружения мин.
- Воздушные. Роботы-беспилотники для разведки, наблюдения и даже нанесения артиллерийских ударов.
На данный момент большинство боевых роботов — устройства телеприсутствия, которыми дистанционно управляет человек-оператор. Лишь немногие машины способны действовать самостоятельно.
Медицинские и аптечные
Как видно из названия, такие устройства задействуются в сфере здравоохранения. Области применения различные:
- диагностика патологий;
- изготовление лекарств;
- уход за больными;
- обучение людей медицинским навыкам.
Как отдельный подтип, выделяются трансплантаты и роботизированные протезы, заменяющие поврежденные ткани, органы и целые части тела.
Сегодня чаще всего используются:
- Роботы-хирурги — могут полностью заменить собой человека-хирурга либо выполнять роль ассистента.
- Роботы-фармацевты — изготовление и раздача лекарств пациентам.
- Роботы-сиделки — замена медперсонала при уходе за пациентами.
- Роботы-диагносты — умные устройства, способные проанализировать анамнез пациента и выдать диагноз.
- Симуляторы пациентов — машины для отработки медицинскими специалистами определенных практических навыков.
Википедия также рассказывает об аптечных роботах. Это название для мини-складского оборудования, устанавливаемого в аптеке, аптечных складах и медицинских учреждениях. Оно нужно для оптимизации хранения, поиска и выдачи медикаментов к рабочему месту фармацевта или для продажи непосредственно покупателю. Сегодня в данной сфере популярны автоматические диспенсеры, роботизированные склады, роботы-продавцы и комбинированные решения.
Для обеспечения безопасности
Это незаменимые помощники МЧС (аварийно-спасательных отделений) и служб быстрого реагирования — полиции, органов госбезопасности, сил ведомственной и вневедомственной охраны. Вместе с людьми:
- спасают человеческие жизни;
- разбирают завалы;
- участвуют в разминировании;
- тушат пожары.
Так, сегодня борьбу с огнем все чаще ведут роботизированные установки пожаротушения и беспилотные летательные аппараты. А, например, для поисково-спасательных работ под водой МЧС России использует подводных роботов «Гном».
Социальные и телеприсутствие
Главное предназначение такой машины — непосредственное взаимодействие с человеком. Например, человекообразный Вакамару от «Мицубиси» способен оказывать помощь престарелым пациентам и людям с ограниченными возможностями. А терапевтический робот Пару выполнен в виде мягкой игрушки-тюленя. Его предназначение — успокаивать больных.
Дополнительно стоит выделить роботов телеприсутствия. С помощью интернета они способны перенести вас в нужное место. Более того, вы сможете взаимодействовать с людьми и объектами, находящимися в той локации, натурально имитируя собственное присутствие. Такой передовой опцией уже оснащены реальные роботы JIBO и ConnectR.
Развлекательные (игрушки)
Здесь пока можно выделить несколько разновидностей роботизированных устройств:
- Роботы-члены семьи. Андроиды, которые могут взять на себя функцию определенного члена семьи.
- Роботы-питомцы. Могут имитировать движения, поведение и звуки любимцев — тех же кошек или собак.
- Роботы-игрушки. Средства для обучения и развлечения детей.
Андроиды
Главная особенность этих роботов — очень реалистичное сходство с человеком. И это касается не только внешнего облика, но и «мозга» устройства. Его учат «мыслить» подобно человеку, совершенствовать процессы восприятия, обработки и применения информации. Андроиды при этом могут быть и медиками, и военными, и исследователями, и другими помощниками.
Также в числе их удивительных особенностей:
- свободное перемещение в пространстве;
- поддержка беседы с человеком;
- восприятие и анализ мира через датчики, сравнимые с людскими органами чувств;
- «ощущение» прикосновения, боли через те же датчики.
Другие виды роботов
Рассмотрим и другие типы робототехники, которые имеют место быть:
- Наноробот (нанобот, наномобиль). Как объясняет Википедия, это робот, размером сопоставимый с молекулой (менее 100 нм). Наноустройство обладает функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ. Инновацию планируется, прежде всего, использовать в медицинских целях для раннего обнаружения онкологии, целенаправленной доставки лекарств к раковым клеткам. Обсуждается использование в качестве биомедицинского инструментария в хирургии, наблюдении больных диабетом. Также инструмент будет ценен для фармакокинетики, космических исследований и разработок, обнаружения токсичных веществ в окружающей среде.
- Микроробот (микробот). Мобильные роботы размером не более 1 мм. Ученые заинтересованы в разработке таких устройств, ведь микромашины способны действовать в условиях, невозможных для человека или крупных роботов. Это как поиск выживших в опасных экстремальных условиях, так и комплексное медицинское исследование пищеварительного тракта.