Автомат это машина которая робототехника

Что такое робот?

Интегральный робот
Шейки Стэнфордского
университета (1969 г.)

Робот (чеш. robot, от robota — подневольный труд, rob — раб), машина с антропоморфным (человекоподобным) поведением, которая частично или полностью выполняет функции человека (иногда животного) при взаимодействии с окружающим миром.

A.L.I.C.E. — чат-робот,
едва не прошедший
тест Тюринга

С развитием робототехники определились 3 разновидности роботов: с жёсткой программой действий; управляемые человеком-оператором; с искусственным интеллектом (иногда называемые интегральными), действующие целенаправленно («разумно») без вмешательства человека. Большинство современных роботов (всех трёх разновидностей) — роботы-манипуляторы, хотя существуют и другие виды роботов (например, информационные, шагающие и т. п.). Возможно объединение роботов первой и второй разновидностей в одной машине с разделением времени их функционирования. Допустима также совместная работа человека с роботом третьего вида (в так называемом супервизорном режиме).

:: Мнение 2 ::
(Большая советская энциклопедия. Машин и механизмов теория.)

Робот — машина-автомат, моделирующая свойства и функции живых организмов и, в частности, имитирующая действия человека при перемещении в пространстве орудий и объектов труда.

Беспилотный
летательный
аппарат (БПЛА)

Животное Хопкинса

Робот — электронно-механическое устройство: — способное к целесообразному поведению в условиях изменяющейся внешней обстановки; — выполняющее рабочие операции со сложными пространственными перемещениями.

Главную часть робота составляет вычислительная система, управляющая перемещением самого робота или сторонних предметов с помощью устройств-манипуляторов. Для выполнения своих функций робот обрабатывает информацию, поступающую от его датчиков.

Робот — многофункциональная перепрограммируемая машина для полностью или частично автоматического выполнения двигательных функций аналогично живым организмам, а также некоторых интеллектуальных функций человека.
Примечание. 1. Под «перепрограммируемостью» понимается возможность замены, коррекции или генерации управляющей программы автоматически или при помощи человека. 2. К роботам не относятся, в частности, автооператоры, а также копирующие манипуляторы и другие машины, управляемые только человеком-оператором

Робот-атомобиль Stanley,
победитель гонок DARPA
Grand Challenge 2005 г.

Робот (от чешск. robota) — электромеханическое, пневматическое, гидравлическое устройство или их комбинация, предназначенное для замены человека в промышленности, опасных средах и др.

Модульный
робот Atron

Современные роботы функционируют на основе принципов обратной связи, подчинённого управления и иерархичности системы управления роботом. Иерархия системы управления роботом подразумевает деление системы управления на горизонтальные слои, управляющие общим поведением робота, расчётом необходимой траектории движения манипулятора, поведением отдельных его приводов, и слои, непосредственно осуществляющие управление двигателями приводов.

Промышленный робот является устройством, производящим некие манипулятивные функции, схожие с функциями руки человека.

Робот «вообще» — понятие неопределённое, и поэтому к классу роботов можно отнести многие автоматические устройства.

Робот-пылесос

Системы управления роботами
Программное управление
Программное управление — самый простой тип системы управления, используется для управления манипуляторами на промышленных объектах. В таких роботах отсутствует сенсорная часть, все действия жёстко фиксированы и регулярно повторяются.
Адаптивное управление
Роботы с адаптивной системой управления оснащены сенсорной частью. Сигналы, передаваемые сенсорами, анализируются и в зависимости от результатов принимается решение о дальнейших действиях, переходе к следующей стадии действий и т.д.
Интеллектуальное управление
Интелектуальный способ управления основан на методах искусственного интеллекта. Управление при участии человека
Примером такого робота является аппарат для разминирования с дистанционным управлением.

Робот (программа)
Робот или бот (англ. bot, сокр. от англ. robot) — специальная программа, выполняющая автоматически и/или по заданному расписанию, какие-либо действия через те же интерфейсы, что и обычный пользователь. Как правило, термин употребляется в применении к Интернету. В сетевых играх ботами иногда называют игроков, управляемых компьютером.

Роботы Monsieur

Термин робот не имеет устойчивости. К нему почти всегда необходимо добавочное слово (например, промышленный или BEAM).

Робот должен включать три составляющих:
1. Сенсор. Датчик, воспринимающее устройство для восприятия среды функционирования робота.
2. Рефлектор. Устройство обрабатывающее информацию, программа, нейронная сеть.
3. Актуатор. Механизм, позволяющий совершать работу в среде функционирования робота.

Таким образом:
Робот — независимая от среды функционирования автономная система, реализующая при перемещении механизм обратной связи в цепочке сенсор-рефлектор-актуатор.

Робот — машина (точнее — «автомат»), поведение которой выглядит разумным.

Роботы PaPeRo от NEC

Ключевые слова здесь «выглядит» и «разумность». Т.е. определение, является ли данная машина «роботом» или нет в каждый момент времени лежит на наблюдателе, причем имеется в виду не частное лицо, а скорее общественное сознание, с его оценкой текущего состояния науки и техники.

В общественном сознании машины, которые окружают нас повседневно, не «разумны», произвести впечатление «разумности» может только что-то новое и на тот период, пока не стало обыденным. Первая стиральная машина, которая «научилась» отличать шелк от хлопка, тоже казалась «очень умной» и, соответственно, «роботом», а теперь это уже «обычная» стиральная машина.

«Робот» — это всегда передний край науки и техники. И именно потому же маленького механического жучка из десятка деталек, ползущего на свет («Смотрите, такой маленький, а такой умный!»), мы также без возражений считаем настоящим роботом!

:: Мнение 8 ::
(ironfelix.ru — сайт «Железный Феликс»)

Попробуем определить границы понятия «робот».

Черепашка Грея Уолтера

Постулат первый: Робот это машина, продукт деятельности другого существа. То есть робот вторичное создание. Этим мы проводим черту между роботом и живым существом.

Постулат второй: Робот предназначен для выполнения работы. Этим мы вновь подчеркиваем вторичность робота. Задачи роботу ставит его создатель, в частности человек.

Отсюда вытекает несколько следствий.
Следствие первое: робот может производить действия, прямо воздействующие на органы чувств своего создателя. Отсюда — домашние роботы, игровые роботы, обучающие роботы.
Второе следствие: робот может производить видимость работы, воздействием на своего создателя создавая у него ощущение производимой работы.
Третье следствие: Робот может имитировать ожидаемое создателем поведение. Отсюда: Айбо, Асимо, Квиро, и прочая японская псевдоживность.

Робот-собака
Aibo (прототип)

Постулат третий: Робот получает информацию о том мире, в котором он существует. Если не получает, то это не робот, а просто автомат.

Постулат четвертый: Робот изменяет внешний мир. Робот безусловно производит физическое воздействие на окружающий его мир. Он перемещает в нем предметы, перемещается сам, влияет своим присутствием или отсутствием на взаимодействие иных объектов своего мира.

Постулат пятый: Обратная связь между роботом и окружающим миром. Робот должен получать информацию о результате произведенного им воздействия на внешний мир.

Робот-рыба Popo

Постулат шестой: Робот имеет различные уровни «разумности». Можно попытаться разделить роботов на четыре уровня сложности (уровня разумности).

Простая жесткая программа
Сложная жесткая программа
Простая адаптивная программа
Сложная адаптивная программа

:: Мнение 9 ::
(«Лаборатория независимых исследований», И. А. Мухина)

Разработка понятия «робот»

Робот изначально определялся как антропоморфный артефакт, функционирующий антропоморфно (то есть робот создан искусственно — человеком или роботом, похож на человека и выполняет действия, похожие на действия человека).

Однако антропоморфность существенно сужает круг артефактов, которые можно, вообще говоря, отнести к роботам (например, механизмы, способные выполнять сложные программы, но не похожие на человека внешне: способ передвижения — платформа на колесах).

Робот — артефакт, функционирующий автономно.

Артефакт — робот создан искусственно (разумным живым существом или роботом). Робот может быть механизмом, устройством или их сочетанием. Введение понятия искусственности создания позволяет отделить роботов от предметов, созданных естественным путем (например, живых организмов, природных явлений).

Функционирующий — робот выполняет какие-либо действия, используя энергию источника. Необходим источник энергии. Источник энергии может быть возобновляемым или же нет. В конечном итоге это влияет только на время функционирования и автономности. Примеры источников энергии: пружина, маховик, гальванический элемент или аккумулятор, электрическая сеть, солнечная батарея, резервуар со сжатым воздухом, кинетическая или потенциальная энергия артефакта. Сложность: все предметы как-то себя проявляют, и эти проявления могут быть обнаружены. Возможно надо отделять действия от проявлений и действия, которые свойственны роботу, от действий которые он может выполнять, возможно нет необходимости ограничивать понятие выполнения действий. Дополнительно: действия могут быть полезными, бесполезными, вредными, бессмысленными.

Автономно — робот функционирует самостоятельно в какой-либо среде, имеет пространственный ограниченный объем, может быть изъят из одного места и перемещен в другое место и продолжить или возобновить функционирование.

Примеры роботов по определению 1:

• Заводная игрушка. Источник энергии — пружина, выполняемые действия — механическое перемещение в пространстве.
• Фонарный столб. Источник энергии — электрическая сеть, выполняемые действия — освещение.
• Движущийся предмет (например, мяч). Источник энергии — начальная потенциальная или кинетическая энергия, выполняемые действия — механическое перемещение в пространстве.
• Паровой котел с турбиной и электрическим генератором. Источник энергии — топливо в топке, выполняемые действия — производство электрической энергии.
• Компьютер, работающий от аккумулятора и выполняющий программу. Источник энергии — аккумулятор, выполняемые действия — обработка информации.

Не относятся к роботам по определению 1:

• Шкаф. Отсутствует источник энергии. Но, если в шкаф встроена лампа с аккумулятором, то его можно отнести к роботам.
• Атомы, планеты. Не являются артефактами. Но, если из атомов искусственно собрана молекула, которая выполняет какие-либо действия, например, механическое движение под воздействием электрического поля (микроэлектромотор), то ее можно отнести к роботам.
• Растения, животные. Не являются артефактами, хотя могут обладать свойствами, полученными за счет селекции или генетических опытов.

Приведенные примеры показывают, что автор принял определение робота, в соответствии с которым к роботам может быть отнесен весьма широкий круг артефактов. Если этот круг требуется сузить, то вышеприведенное определение необходимо дополнять ограничениями, например: движущийся робот — артефакт, функционирующий автономно и способный к механическому перемещению.

• 1. Карел Чапек. R. U. R. (Rossum’s Universal Robots), 1920 г.
• 2. Накано Э. Введение в робототехнику: Пер. с япон. — М.: Мир, 1988. — 334 с., ил.
• 3. Шахинпур М. Курс робототехники: Пер. с англ. — М.: Мир, 1990. — 527 с., ил.

Что такое робот?

Робот (чеш. robot, от robota — подневольный труд, rob — раб), машина с антропоморфным (человекоподобным) поведением, которая частично или полностью выполняет функции человека (иногда животного) при взаимодействии с окружающим миром. Первые упоминания о человекоподобных машинах встречаются ещё в древнегреческих мифах. Термин «робот» был впервые введён К. Чапеком в пьесе «R. U. R.» (1920), где Роботами называли механических людей. В настоящее время робототехника превратилась в развитую область промышленности: тысячи промышленных роботов работают на различных предприятиях мира, подводные манипуляторы стали непременной принадлежностью подводных исследовательских и спасательных аппаратов, изучение космоса опирается на широкое использование роботов с различным уровнем интеллекта.

Большинство современных Роботов (всех трёх разновидностей) — Роботы — манипуляторы , хотя существуют и другие виды Роботов (например, информационные, шагающие и т. п.). Возможно объединение Роботов первой и второй разновидностей в одной машине с разделением времени их функционирования. Допустима также совместная работа человека с Роботами третьего вида (в так называемом супервизорном режиме).

Первые Роботы ( «андроиды» , имитировавшие движения и внешний облик человека) использовались преимущественно в развлекательных целях. С 30-х гг. в связи с автоматизацией производства Роботы — автоматы стали применять в промышленности наряду с традиционными средствами автоматизации технологических процессов, в частности в мелкосерийном производстве и особенно в цехах с вредными условиями труда.

Отсюда же можно получить информацию о термине «РОБОТИЗАЦИЯ»:

Роботизация — вытеснение людей из производительного процесса, с заменой их на автоматизированные и роботизированные станки и производственные линии, в связи с чем высвобождаются ресурсы для развития сферы услуг.

Промышленный Робот манипулятор имеет «механическую руку» (одну или несколько) и вынесенный пульт управления или встроенное устройство программного управления, реже ЭВМ. Он может, например, перемещать детали массой до нескольких десятков кг в радиусе действия его «механических рук» (до 2 м), выполняя от 200 до 1000 перемещений в час. Промышленные Роботы — автоматы имеют преимущество перед человеком в скорости и точности выполнения ручных однообразных операций. Наиболее распространены Роботы манипуляторы с дистанционным управлением и «механической рукой», закрепленной на подвижном или неподвижном основании. Оператор управляет движением манипулятора, одновременно наблюдая её непосредственно либо на телевизионном экране; в последнем случае. Роботы снабжается «телевизионным глазом» — передающей телевизионной камерой. Часто Робот оснащают обучающейся автоматической системой управления. Если такому Роботу «показывают» последовательность операций, то система управления фиксирует всё в виде программы управления и затем точно воспроизводит при работе. Роботы-манипуляторы используют для работы в условиях относительной недоступности либо в опасных, вредных для человека условиях, например в атомной промышленности, где они применяются с 50-х гг. В 60-х гг. появились подводные Роботы-манипуляторы разнообразных конструкций и назначения: от глубоководных управляемых аппаратов с «механическими руками» (в частности, для захвата образцов породы со дна моря и т. д.) и ползающих по морскому дну платформ с исследовательской аппаратурой до подводных бульдозеров и буровых установок. Подобные манипуляторы применяются и в космонавтике, на американских «Шаттлах».

В конце 60-х гг. в робототехнике возникло новое научное направление, связанное с созданием интеллектуальных Роботов. Такие Роботы имеют датчики очувствления (сенсорную систему), воспринимающие информацию об окружающей обстановке, устройство обработки полученной информации (искусственный интеллект) — специализированную ЭВМ с набором программ — и исполнительные механизмы (моторную систему). Действия интеллектуального Робота обладают некоторыми признаками человеческого поведения: датчики собирают информацию о предметах окружающего мира, их свойствах и взаимодействии; на основе этих данных искусственный интеллект формирует модель внешнего окружения и принимает решение о последовательности действий Робота, которые реализуются исполнительными механизмами. К 1975 интеллектуальные Роботы находились в стадии научных разработок и попыток использования их в промышленности. Работы над искусственным интеллектом проводились также и в НИИ военно-промышленного комплекса.

Робот – это универсальный автомат, позволяющий выполнять механические действия. Его принципиальной особенностью является быстрая оперативная перестройка с одной выполняемой операции на другую. Существует несколько разновидностей роботов и для каждого из них имеется своё определение. Чаще всего говорят о трёх поколениях роботов: промышленных роботах или манипуляторах, адаптивных роботах и роботах с искусственным интеллектом или как говорили раньше – интегральных роботах.

Первые шаги робототехники

Конец 19 и начало 20 столетий характеризуется выдающимися открытиями в области науки и техники. Появились и начали широко применяться различные электрические устройства, генераторы тока, электрические двигатели, аккумуляторы, были изобретены телеграф и телефон. Электрическая энергия начала использоваться всё шире и шире. В начале 20 столетия начали интенсивно развиваться новые науки – радиотехника, электроника. Новые научные открытия и изобретения позволили проблему создания роботов перевести на новый, более совершенный фундамент. Появились реальные возможности оснастить робот зрением – фотоэлементами, слухом – микрофонами, речью – громкоговорителями.

В то же время начали появляться первые плоды науки, которая позже стала называться кибернетикой. Учёные и инженеры начали разрабатывать устройства, которых, хоть и скромно называли кибернетическими игрушками, создавали отнюдь не для развлечения. Они служили примером практического воплощения идей автоматического управления, моделировали поведение живых организмов в простейших ситуациях. Большую известность среди этих кибернетических игрушек приобрели устройства, напоминающие черепах, жуков, белок, собак и др. Первые простейшие схемы таких устройств, способных двигаться в направлении света, разработал основатель кибернетики Н. Винер.

Наибольшую известность приобрели три “черепашки” , созданные английским биофизиком и нейрофизиологом Г. Уолтером в 1950 – 1951 гг. Эти устройства представляют собой самодвижущиеся электромеханические игрушки, способные ползти на свет или от него, обходить препятствия, заходить в “кормушку” для подзарядки разрядившихся аккумуляторов и тому подобное. “Черепашки” приводятся в движение с помощью двух электродвигателей, питаемых от аккумуляторов. Первый двигатель обеспечивает поступательное движение устройства, второй, расположенный на рулевой колонке, изменяет направление движения. Чувствительными элементами первых двух “черепашек” Г. Уолтера являются фотоэлемент, расположенный на рулевой колонке, и механический контакт, замыкаемый при наезде на препятствие. Управление поведением осуществляется с помощью несложной электронной схемы с обратной связью. Несмотря на очень простое устройство, “черепашки” демонстрируют забавные свойства. В темноте или при слабом свете они беспорядочно ползают, как будто что-то ищут. Натыкаясь на препятствие, они сворачивают и пытаются их обойти. Если имеется достаточно сильный источник света, они его скоро “замечают” и решительно направляются в его сторону (положительный тропизм). Однако подойдя к свету слишком близко, они от него отворачиваются (отрицательный тропизм). Теперь они двигаются вокруг источника света, находя для себя оптимальные условия и непрерывно поддерживая их (гомеостазис). Между двумя источниками света “черепашки” совершают путешествия от одного к другому, наподобие буриданова осла, который, как известно, умер от голода, находясь между двумя одинаковыми копнами сена, не будучи в состоянии выбрать, какой из них вкуснее. Две черепашки “видят” и “узнают” друг друга по зажженной лампочке и ползут друг другу навстречу.

Самые современные роботы

В аптеках Шанхая работают роботы-фармацевты .
Надо просто нажать на сенсорный экран с описанием симптомов, и робот поставит диагноз и даст необходимые рекомендации. Дальше остается только предложить автомату купюру, и лекарство можно забирать.

Роботы-санитары.
Работают в некоторых британских больницах. Роботы производит сухую и влажную уборку, сами выбрасывают мусор, заправляются чистящими средствами и подзаряжаются. В отличие от живых уборщиц, роботы никогда не бубнят под нос и отличаются доброжелательным отношением к окружающим. Встретив кого-то на своем пути, они извиняются и докладывают, чем они сейчас заняты.

В Южной Корее сконструировали сторожевого робопса для охраны частных усадеб. Пес весит 40 кг, в его нос встроена фотокамера, а в корпусе имеется сотовый телефон, который немедленно посылает сигнал хозяину в случае обнаружения опасности. В критических случаях робот способен сам вызвать полицию. Робот-фотограф.
Его называют «стоп-кадр» и используют для фотографирования людей на вечеринках и других мероприятиях. Робот сам выбирает оптимальный ракурс и наводит объектив на лица. Как правило, 90 процентов снимков, сделанных роботом, оказываются удачными.

Японский семейный робот .
Он запоминает до 7 членов семьи и распознает их по лицам или голосу. Словарный запас – 65 тыс. фраз и 1000 отдельных слов. Он держит в памяти привычки каждого члена семьи и пытается находить к каждому подход. Он краснеет в ответ на шутку и бледнеет в замешательстве. И еще одно изобретения японцев — Рободансер .
Робот-танцор способен попеременно выдавать диско, панк, фанк, рок, хипхоп, брэйк и т.д. Заряда батареи хватает на 45 минут. За это время робот предлагает всевозможные движения для танцующих вокруг людей. В ушах у него стерео микрофоны, которые улавливают малейшие звуки. В начале следующего года планируется поставить таких роботов на ведущие дискотеки мира.

Механическая актиния.
Зачем это нужно, непонятно, но робот точно имитируют поведение морской актинии. У него гибкое силиконовое тело, а пять щупалец чутко реагируют на освещение и движения внутри и за стеклом аквариума. Напуганный робот-актиния уползает в угол. Мисс любезность .
Это робот – личный помощник, которого можно возить с собой на симпозиумы и конференции. Робот Грейс самостоятельно нашла дорогу в зал заседаний, не сбив никого на своем пути, а в зале поприветствовала всех улыбкой и взмахом руки. Робот постоянно совершенствуется и пополняет свой словарный запас. Грейс уже может ездить на эскалаторе, понимает несложные фразы и пытается общаться. Крысы-киборги:
американские ученые вживили микрочип в мозг крыс. Теперь крысами можно управлять на расстоянии 500 метров. Предполагается, что киборги будут незаменимыми в поиске людей, оказавшихся под завалами.

Ученые американского университета Карнеги сконструировали робота-старика . Это очень занимательный и милый андроид с чертами старого горемыки из русских народный сказок. Простенькая система интеллекта позволяет роботу сносно общаться с окружающими. При этом он по-старчески шамкает, бубнит что-то под нос, чихает и икает. На расспросы он отвечает, что из семьи пастуха, а главное его изобретение – это плитка шоколада. Наибольший восторг публики робот вызывает, когда просит простить его за старческий маразм. «Робот – машина. В этом можно не сомневаться, хотя, наверное, некоторые люди будут воспринимать их как домашних животных, ибо такова человеческая природа. Только стандартизация дешёвых роботов общего назначения поможет нам ещё глубже осознать бесконечное разнообразие типов человеческой внешности и поведения. Будем надеяться, что это поможет нам быть терпимее друг к другу». Дж. Янг.

Три закона робототехники для роботов

Первый Закон:
Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред.

Второй Закон:
Робот должен повиноваться командам человека, если эти команды не противоречат Первому Закону.

Третий Закон:
Робот должен заботиться о своей безопасности, если это не противоречит Первому и Второму законам.

Законы для роботов сформулировал Айзек Азимов в своём произведении » Три закона робототехники (Айзек Азимов) «.
Другие робототехнические термины рассмотрены в словарике роботехника по роботам

Простыми словами о видах роботов и классификациях в робототехнике

Робототехника — широкое понятие, в котором есть разные направления. В них можно запутаться. В этой статье разберём, какие из умных устройств можно назвать роботами, на какие виды они делятся и чем отличаются друг от друга.

Что вообще такое робот

В мире много разных умных устройств, но роботами являются далеко не все из них. Международный стандарт ISO 8373:2012 определяет робота как «приводной механизм, программируемый по двум и более осям, имеющий некоторую степень автономности, движущийся внутри своей рабочей среды и выполняющий предназначенные ему задачи».

То есть роботом можно назвать любое устройство или механизм, который выполняет предназначенные ему действия и одновременно отвечает трём условиям:

1. SENSE : воспринимает окружающий мир с помощью сенсоров. Такими сенсорами могут быть микрофоны, камеры (всех областей электромагнитного спектра), различные электромеханические сенсоры, датчики и прочее.
2. THINK : понимает окружающий мир и строит модель поведения, чтобы выполнять предназначенные ему задачи.
3. ACT: воздействует на физический мир.

Если хотя бы одно из условий не выполняется, то такое устройство нельзя назвать роботом.

Беспилотный автомобиль — робот

Sense: оснащён камерами и лидаром

Think: строит модели, понимает окружающий мир и принимает решения

Act: перевозит пассажиров или груз

Кофейный автомат — не робот

Sense: панель с кнопками или сенсорный дисплей

Think: –

Act: выдаёт кофе

Каких видов бывают роботы

Существует принятое деление робототехники на типы в зависимости от общей прикладной области. Для этого используется классификация, предложенная в упомянутом выше стандарте ISO 8373:2012:

Промышленные роботы. Призваны выполнять задачи по автоматизации производства. Обычно это всевозможные манипуляторы.

Сервисные роботы. Призваны заменить или дополнить человека в решении типовых и рутинных задач в сфере обслуживания.

Грубо говоря, промышленные роботы находятся в производственном цеху, а сервисные роботы — за его пределами.

Типы сервисных роботов

В соответствии с классификацией Международной федерацией робототехники (International Federation of Robotics — IFR) сервисная робототехника делится на два типа:

1. Персональные. Используются в нашей повседневной жизни:

• Роботы-пылесосы
• Кухонные роботы
• Роботы-сиделки
• Роботы-питомцы
• Секс-роботы

2. Профессиональные. Используются для извлечения выгоды при оказании различных услуг:

• Роботы-консультанты
• Роботы-гиды
• Роботы-администраторы
• Роботы-курьеры
• Роботы-диагносты

Если для разных персональных задач требуются разные модели роботов, то под несколько профессиональных задач можно запрограммировать одну и ту же модель.

Например, Promobot V.4 работает администратором отеля в Доброграде, полицейским в Дубае, экскурсоводом в Москве и ещё во многих местах под разными должностями.

На робота можно устанавливать разные дополнительные устройства: принтер, сканер для документов, банковский терминал и другие. Это помогает ему работать в разных сферах.

Резюмируем

• Устройство может называться роботом, если оно умеет воспринимать и понимать окружающий мир, а также на него воздействовать.
• Роботы могут быть промышленными и сервисными.
• Промышленные роботы помогают автоматизировать производство, а сервисные помогают людям в трудных и рутинных задачах
• Сервисные роботы могут быть персональными и профессиональными.
• Персональные роботы используются в бытовых задачах, и под каждую нужна отдельная модель
• Профессиональные роботы используются для бизнес-задач, и одну модель можно запрограммировать под разную функциональность.

Что такое робот? Какие виды роботов бывают и где они применяются

Роботы все больше входят в нашу жизнь, перейдя из фантастических книг в быт незаметно и прочно. Но что же именно мы называем этим словом?

Р обот – это машина, обычно запрограммированная, которая может выполнять сложную серию действий автоматически. Определение из международного стандарта ISO 8373:2012 гласит:

«Робот (robot): исполнительный механизм, программируемый по двум или более степеням подвижности, обладающий определенной степенью автономности и способный перемещаться во внешней среде с целью выполнения задач по назначению».

Роботы могут сильно различаться по конструкции и функциям. Некоторые роботы имитируют движения человека (гуманоидные роботы), другие разработаны и запрограммированы для выполнения конкретных задач, которые могут быть самыми разными: от сборки автомобилей на заводах, исследования опасных сред, проведения сложных операций в здравоохранении до мытья полов в домах.

Современные роботы также могут воспринимать, интерпретировать и реагировать на окружающий мир с помощью датчиков. Они используются в самых разных областях, включая производство, медицину, науку и исследования, безопасность, развлечения и повседневные задачи.

Достижения в области машинного обучения и искусственного интеллекта еще больше расширили возможности роботов, обеспечив им большую автономность, способность принимать решения и адаптироваться к изменяющимся условиям.

Что такое роботы: между автоматизацией и автономией

Что такое роботы? Этот термин используется в различных контекстах, и в настоящее время не существует общепринятого определения. Несмотря на это, существуют ключевые характеристики, которые приняты при отнесении чего-либо к категории роботов.

Прежде всего, роботы – это автоматизированные устройства. Они могут не обладать полной автономией, но способны самостоятельно выполнять определенные действия. Это приводит к распространенному недоразумению: можно ли считать роботом радиоуправляемую машину или подобное устройство. Хотя эти устройства могут общаться с оператором и получать команды или даже действовать на основе заранее заданных инструкций, им не хватает некоторых критических признаков, которые отличают настоящего робота.

Кроме того, все роботы являются программируемыми механизмами. Их действия контролируются программами, диктующими выполняемые ими задачи, которые разрабатываются и реализуются людьми. Хотя робот не может выполнять действия, выходящие за рамки его программы, это не обязательно означает, что он всегда будет действовать так, как задумано человеком. Однако эти исключительные ситуации являются предметом другого обсуждения.

Является ли роботом стиральная машина? В конце концов, она работает автоматически и программируется. Однако большинство из нас инстинктивно отказываются называть стиральную машину или радиоуправляемую игрушку роботом. Почему?

Разница заключается в двух основных характеристиках. Во-первых, алгоритм робота является адаптируемым и изменяемым, тогда как алгоритм автомата, такого как стиральная машина, фиксирован и неизменен. Во-вторых, робот получает, обрабатывает и использует данные из окружающей среды для принятия решений, в то время как автомат этого не делает.

Важно также отметить, что термин «робот» может выходить за рамки физических машин. Программные боты, включая боты с обработкой естественного языка (NLP), такие как голосовые помощники, также могут быть классифицированы как роботы. Таким образом, гуманоид Атлас, занимающийся паркуром, автономные пылесосы и голосовой помощник Алиса – все они попадают под определение «робототехники».

Понимание этих различий помогает в разработке и регулировании роботов, обеспечивая их эффективное и этичное использование в постоянно растущем числе областей, от производства и здравоохранения до развлечений и повседневных задач.

История роботов: от автоматонов до ИИ

Концепция создания искусственных существ, способных самостоятельно выполнять задачи, была частью истории человечества на протяжении тысячелетий. Хотя термин «робот» может вызвать по ассоциации образы современных высокотехнологичных заводов или автономных автомобилей, само явление гораздо старше термина.

Самые ранние примеры того, что можно считать предшественниками роботов, можно проследить в Древней Греции и Египте, где для выполнения определенных задач создавались механические статуи, приводимые в движение водой, паром или сложными системами передач. Эти устройства были, в некотором смысле, автоматами: самодействующими машинами, предназначенными для выполнения заранее определенных инструкций.

В XVIII и XIX веках произошла промышленная революция, в ходе которой машины стали в значительных масштабах заменять человеческий труд. Ткачество, шитье и другие ручные работы стали автоматизированными, что привело к новой эре производства. Несмотря на то, что эти машины были далеко не автономными, они заложили основу для будущего развития робототехники.

Термин «робот» был впервые введен в 1920 году чешским драматургом Карелом Чапеком в его пьесе «R.U.R.» (Универсальные роботы Россума). Слово «робот» произошло от чешского слова «robota», означающего принудительный труд, и в пьесе роботы в конечном итоге подняли восстание против своих создателей-людей, к этой теме часто возвращаются в современной научной фантастике.

Реальный мир начал догонять фантастику в середине XX века. В 1950-х и 60-х годах появились первые по-настоящему автономные машины.

По мере развития технологий робототехника начала интегрироваться с информатикой, что привело к появлению области искусственного интеллекта (ИИ). В 1980-х и 90-х годах были разработаны роботы, способные выполнять сложные задачи. Робототехника начала находить применение в различных областях, таких как медицина, военное дело, освоение космоса и даже домашнее хозяйство.

В начале XXI века робототехника совершила очередной скачок вперед благодаря внедрению машинного обучения и передовых алгоритмов искусственного интеллекта. Теперь роботы смогли не только выполнять запрограммированные инструкции, но и учиться на собственном опыте и адаптироваться к новым ситуациям.

Современные роботы варьируются от физических объектов, таких как промышленные роботы и автономные транспортные средства, до программных роботов, таких как чат-боты и виртуальные помощники. Развитие искусственного интеллекта и машинного обучения продолжает расширять границы их возможностей.

За кулисами робототехники: ключевые технологии

Робототехника – это обширная, многодисциплинарная область пересечения техники, науки и технологии. За последние несколько десятилетий она кардинально изменила множество отраслей. Но какие технологии лежат в ее основе?

Механическая инженерия и проектирование аппаратного обеспечения

По своей сути роботы – это механические устройства. Поэтому принципы машиностроения, включая кинематику, динамику и системы управления, являются основополагающими для робототехники. Физические компоненты роботов – шестерни, приводы, датчики и источники питания – проектируются и конструируются с использованием этих принципов.

Микроконтроллеры и встраиваемые системы

Микроконтроллеры служат «мозгом» многих роботов, управляя их действиями на основе данных от датчиков и предварительно заданных программ. По сути, это небольшие компьютеры на одной интегральной схеме, содержащие процессорное ядро, память и программируемые периферийные устройства ввода/вывода.

Встраиваемые системы – это специализированные компьютерные системы, которые являются частью более крупной машины или системы. В робототехнике они часто используются для управления конкретными функциями робота, такими как движение, взаимодействие с окружающей средой или обработка данных.

Искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение (ML)

ИИ и его подвид, машинное обучение, играют ключевую роль в создании роботов, способных «думать» и обучаться. ИИ дает роботам способность обрабатывать информацию, принимать решения и решать проблемы, как это делает человек. Машинное обучение позволяет роботам учиться на своем опыте и улучшать свои характеристики с течением времени, не будучи явно запрограммированными на это. Такая способность к адаптации и обучению особенно полезна для роботов, предназначенных для выполнения сложных задач или взаимодействия с непредсказуемой средой.

Компьютерное зрение

Компьютерное зрение дает роботам возможность воспринимать окружающий мир, отчасти воспроизводя сложность человеческого зрения. Эта технология позволяет роботам анализировать и интерпретировать визуальные данные, распознавать объекты, понимать сцены и ориентироваться в окружающей среде. Она необходима для роботов, которые должны взаимодействовать с окружающей средой значимыми способами, например, для автономных транспортных средств или складских роботов.

Датчики и исполнительные механизмы

Датчики и исполнительные механизмы – это элементы, которые позволяют роботам взаимодействовать с окружающей средой. Датчики собирают данные об окружающей среде или о самом роботе, такие как температура, свет, движение и расстояние. Затем эти данные обрабатываются и используются для принятия решений.

Приводы – это «мышцы» робота, превращающие сигналы управления в физическое движение. В зависимости от типа и назначения робота это могут быть электродвигатели, гидравлические поршни или даже сплавы с памятью формы, которые меняют форму при нагревании.

Обработка естественного языка (NLP)

Для роботов, которые взаимодействуют с людьми, очень важна обработка естественного языка (NLP). NLP позволяет роботам понимать, интерпретировать и генерировать человеческий язык. Эта технология лежит в основе функциональности голосовых помощников, чат-ботов и роботов, используемых для обслуживания клиентов или ухода за больными.

Области применения роботов

Роботы используются в самых разных отраслях благодаря своей универсальности, эффективности и способности выполнять задачи, которые могут быть опасными или сложными для человека. Вот некоторые из ключевых областей, в которых роботы были интегрированы.

Производство и промышленное применение

Возможно, наиболее привычным местом применения роботов является заводской цех. Промышленные роботы могут выполнять такие задачи, как сборка, покраска, сварка, проверка продукции и упаковка с высокой точностью и скоростью. Они особенно полезны при выполнении повторяющихся, опасных или требующих высокой степени точности задач.

Здравоохранение

Роботы в здравоохранении принимают различные формы: от хирургических роботов, которые помогают врачам выполнять деликатные процедуры, до экзоскелетов, которые помогают пациентам с проблемами подвижности. Другие области применения – дезинфекционные роботы, роботы для телемедицины, автоматизированные управляемые транспортные средства (AGV) для транспортировки материалов и терапевтические роботы.

Военное дело и оборона

Роботы широко используются для выполнения различных задач в армии. К ним относятся беспилотные летательные аппараты (БПЛА) или дроны для наблюдения и иногда для нанесения целевых ударов, беспилотные наземные транспортные средства (БНТС) для обезвреживания бомб и беспилотные подводные аппараты (БПЛА) для морских операций.

Сельское хозяйство

Роботы все чаще используются в сельском хозяйстве для повышения эффективности и производительности. Они могут использоваться для выполнения таких задач, как посадка семян, сбор урожая, мониторинг состояния посевов и доение коров.

Навоз и технологии Какие сельскохозяйственные роботы превращают фермерство в IT

Конный плуг, паровой трактор, зерноуборочный комбайн — ​каждое из этих изобретений в несколько раз сокращало число крестьян на полях. Возможно, скоро благодаря искусственному интеллекту на пашню больше не ступит нога человека

Освоение космоса

Роботы играют важнейшую роль в исследовании враждебных или недоступных для человека сред. Например, марсоходы НАСА предоставили бесценные данные о геологии и климате красной планеты.

Бытовое использование

Роботам нашлось место и в наших домах. К бытовым роботам относятся автоматические пылесосы, роботы для стрижки газонов и интерактивные игрушки. Персональные роботы-ассистенты, такие как Amazon Alexa или Google Assistant, используют искусственный интеллект для понимания и реагирования на команды пользователя.

Образование

Роботы используются в качестве образовательных инструментов для практического обучения, особенно в области науки, техники, инженерии и математики (STEM). Они могут помочь учащимся развить такие навыки, как программирование, решение проблем и работа в команде.

Логистика и управление складом

Роботы используются на складах для выполнения таких задач, как сортировка, упаковка, управление запасами и погрузка. Они могут работать круглосуточно, повышая эффективность и снижая операционные расходы.

Обслуживание клиентов

Компании все чаще используют роботов, часто в виде чат-ботов, для обслуживания клиентов. Они могут обрабатывать запросы клиентов, обрабатывать заказы и предоставлять информацию, зачастую с меньшим временем ожидания, чем операторы-люди.

Виды роботов

Промышленные

Unimate, роботизированная рука, предназначенная для выполнения повторяющихся задач, была установлена на заводе General Motors в 1961 году. Это означало появление промышленной робототехники.

Промышленные роботы стали мощной силой в современном производстве. Эти программируемые машины созданы для выполнения сложных и повторяющихся задач, повышения эффективности и снижения трудозатрат. Выполняя задачи с недоступной человеку скоростью, точностью и выносливостью, они произвели революцию в промышленности.

Промышленные роботы способны выдерживать суровые условия, работать на высокой скорости и обеспечивать точность, что делает их пригодными для выполнения задач, опасных или сложных для человека.

Промышленные роботы бывают нескольких типов, каждый из которых предназначен для выполнения определенных задач:

Шарнирно-сочлененные роботы: имеют вращающиеся шарниры и могут варьироваться от простых двухшарнирных конструкций до сложных десятишарнирных. Они являются наиболее распространенным типом промышленных роботов.

Картезианские (Декартовы) роботы: известны как портальные или прямолинейные роботы; они используют декартову систему координат (X, Y и Z) для перемещения. Они часто используются для подбора и размещения, нанесения герметика, сборочных операций и работы со станками.

Роботы SCARA: аббревиатура расшифровывается как Selective Compliance Assembly Robot Arm (робот-манипулятор для сборки с выборочным соответствием требованиям); обычно используются в сборочных операциях благодаря своей круглой рабочей зоне и быстрым, точным движениям. Их кинематика основана на рычажной системе, обеспечивающей перемещение конечного звена в плоскости за счет вращательного привода рычагов механизма

Роботы «Дельта»: дельта-роботы, также известные как роботы-пауки, построены из сочлененных параллелограммов, соединенных с общим основанием. Они особенно полезны в ситуациях, когда требуется быстрое и точное выполнение задач по комплектации и размещению.

Цилиндрические роботы: эти роботы работают в рабочей зоне цилиндрической формы и обычно используются для сборочных операций, работы со станками, точечной сварки и литья под давлением.

Бытовые

По мере развития робототехники мы видим все большее присутствие роботов не только на заводах и в офисах, но и в наших домах. Бытовые роботы, известные как домашние или сервисные роботы, призваны помогать нам в домашних делах, предлагать развлечения или помогать людям с проблемами здоровья. Эта новая волна робототехники превращает научную фантастику в реальность, внося значительные изменения в нашу повседневную жизнь.

Бытовые роботы предназначены для автономного выполнения бытовых задач. В целом их можно разделить на две категории. Во-первых, роботы, ориентированные на выполнение конкретных задач, такие как роботы-пылесосы, газонокосилки, чистильщики бассейнов и водостоков, предназначены для автоматизации конкретных работ по дому. Во-вторых, социальные роботы, или роботы-компаньоны, предназначены для взаимодействия с людьми, обеспечения дружеского общения или оказания помощи, например, роботы, используемые для ухода за пожилыми людьми.

Вот несколько видов популярных бытовых роботов:

Роботы-пылесосы: эти устройства используют датчики и искусственный интеллект, чтобы перемещаться по дому, пылесося на ходу. Некоторые модели даже возвращаются на свои док-станции для подзарядки и могут быть запрограммированы на уборку в определенное время.

Роботизированные газонокосилки: эти роботы могут обслуживать газон без участия человека. Они используют пограничные провода для определения участка, который нужно подстричь, и могут возвращаться на док-станцию для подзарядки, когда это необходимо.

Роботы-компаньоны: такие роботы, как Pepper от Softbank или меньшее настольное устройство Jibo, предназначены для взаимодействия с людьми на социальном уровне. Они могут распознавать и реагировать на эмоции, вести беседу, рассказывать истории и даже преподавать уроки.

Роботы для здравоохранения: такие роботы, как терапевтический робот PARO, похожий на детеныша тюленя, используются в больницах и домах престарелых для обеспечения комфорта и снижения стресса у пациентов.

Однако сфера бытовой робототехники все еще находится в зачаточном состоянии, и по мере развития технологий и снижения стоимости роботы, вероятно, станут более привычной частью нашей повседневной жизни. Развитие искусственного интеллекта, машинного обучения и обработки естественного языка еще больше расширит их возможности, позволяя им учиться у окружающей среды, лучше понимать и взаимодействовать с людьми.

Роботы-помощники Кого мы впустим в свои дома?

Фантастика уже много лет обещает, что роботы возьмут на себя наши домашние хлопоты, но до сих пор дело редко заходит дальше «умного холодильника». Тем не менее, некоторое количество продвинутых помощников для дома уже есть. Посмотрим, кто сейчас готов подать нам манипулятор помощи?

Андроиды

Андроиды – это роботы, которые выглядят как люди. Созданные для того, чтобы напоминать и имитировать поведение и характеристики человека, эти машины перешли из области научной фантастики в научный факт, вызывая интерес, а иногда и этические споры.

Гуманоидный робот (андроид) – это робот, созданный по подобию человеческого тела, часто с головой, двумя руками, туловищем и двумя ногами, хотя дизайн может быть разным. Это не просто антропоморфные машины, их цель – взаимодействовать с человеческими инструментами и средой, понимать и реагировать на поведение человека, а также общаться в человекоподобной манере.

Гуманоидная робототехника была привлекательной концепцией на протяжении столетий, с ранних автоматов в Древней Греции и механических существ, задуманных Леонардо да Винчи.

Вехи ее развития включают WABOT-1, представленный Университетом Васеда в Японии в 1973 году, который считается первым полномасштабным человекоподобным роботом. Еще одним пионером стал ASIMO компании Honda, выпущенный в 2000 году, который способен распознавать лица, понимать речь и ориентироваться в окружающей среде.

Сегодня передовые человекоподобные роботы, такие как Atlas от Boston Dynamics и Sophia от Hanson Robotics, демонстрируют впечатляющие возможности. Они могут бегать, прыгать, перемещаться по неровной местности, вести беседы, демонстрировать человекоподобное выражение лица и даже получать гражданство, как это сделала «София» в Саудовской Аравии в 2017 году.

Гуманоидные роботы имеют широкий спектр потенциальных применений:

Исследования и образование: многие человекоподобные роботы служат платформами для исследований в области биомеханики, искусственного интеллекта и взаимодействия человека и робота.

Здравоохранение: от ухода за пациентами и реабилитации до проведения сложных операций, человекоподобные роботы могут дополнить медицинское обслуживание и улучшить результаты лечения пациентов.

Обслуживание клиентов: компании все чаще используют человекоподобных роботов для работы с клиентами, например, Pepper в магазинах SoftBank или Josie Pepper в аэропорту Мюнхена.

Исследование космоса: Robonaut НАСА и SpaceJustin Европейского космического агентства, а также российский робот «Федор» являются примерами человекоподобных роботов, предназначенных для выполнения задач, слишком опасных или обыденных для астронавтов, от ремонта оборудования до научных экспериментов.

Реагирование на стихийные бедствия: роботы типа Atlas могут преодолевать сложные участки местности и выполнять спасательные задачи в условиях, слишком опасных для человека, например, в районах, охваченных стихийными бедствиями или на ядерных объектах.

Почти как люди Зачем делают антропоморфных роботов

Инженеры строили первых «механических людей» во времена, когда и паровая машина была подозрительным новшеством. Но зачем придавать утилитарным устройствам сходство с человеком? Это объяснят несколько примеров наиболее удачных проектов гуманоидных роботов

Военные

По мере ускорения технологических инноваций меняется облик поля боя будущего. В авангарде этих достижений находятся военные роботы. Эти автоматизированные системы, предназначенные для выполнения множества функций, революционизируют ведение войны, расширяют возможности и обещают новую эру военной стратегии.

Военные роботы – это автономные или дистанционно управляемые устройства, предназначенные для военных целей. Они бывают разных форм и размеров, каждый из них выполняет определенные функции, от наблюдения и разведки до боевой поддержки и обезвреживания взрывчатых веществ. Выполняя опасные или логистически сложные задачи, эти роботы стремятся оградить солдат от опасности. Какими они бывают?

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА): эти роботы, также известные как беспилотники, используются для выполнения различных задач, таких как разведка, поиск целей и нанесение авиаударов. Они предоставляют данные в режиме реального времени, что делает их бесценными для миссий разведки, наблюдения и рекогносцировки.

Беспилотные наземные транспортные средства (UGVs): эти роботы выполняют целый ряд задач на земле, от обезвреживания бомб и наблюдения до доставки грузов на враждебные территории. Они умеют перемещаться по труднопроходимой местности и проходить там, где человек не может.

Беспилотные морские транспортные средства (UMVs): беспилотные подводные аппараты (UMV) и беспилотные надводные аппараты (USV) используются для обнаружения мин, подводного наблюдения, противолодочной войны и океанографических исследований.

Боевые роботы: эти роботы предназначены для непосредственного участия в боевых действиях. Они могут быть оснащены различным оружием и способны действовать в условиях, которые для человека являются смертельно опасными.

Программные роботы и искусственный интеллект

Программный робот, или бот, – это программа, предназначенная для автоматизации определенной задачи или ряда задач. От простых скриптов, выполняющих повторяющиеся задачи, до сложных алгоритмов, имитирующих человеческое взаимодействие в Интернете, боты формируют нашу цифровую экосистему.

ИИ – это область компьютерных наук, посвященная созданию машин, имитирующих человеческий интеллект. Это может варьироваться от узконаправленных приложений, таких как игра в шахматы или распознавание голоса, до теоретической возможности выполнения любой интеллектуальной задачи, которую может выполнить человек, известной как искусственный интеллект общего назначения (ИИОН).

Технологии ИИ включают машинное обучение (ML), когда алгоритмы учатся на основе данных, чтобы принимать решения или делать прогнозы, и обработку естественного языка (NLP), позволяющую машинам понимать и генерировать человеческий язык.

Пересечение программных роботов и ИИ привело к интеллектуальной автоматизации. Боты RPA (Robotic Process Automation, роботизированная автоматизация процессов, в том числе имитация действий человека в графическом пользовательском интерфейсе), оснащенные возможностями ИИ, могут выполнять сложные задачи, принимать решения на основе данных и учиться на основе своих взаимодействий. Например, интеллектуальный чат-бот может обрабатывать запросы клиентов, изучая опыт предыдущих взаимодействий для улучшения своих ответов. Боты RPA с поддержкой ИИ могут обрабатывать неструктурированные данные, принимать решения на основе алгоритмов ML и обрабатывать исключения, снижая необходимость вмешательства человека.

Перспективы

Путь роботов от древних механических автоматов до современных машин с искусственным интеллектом является ярким примером человеческого творчества и технологического прогресса. В будущем робототехника обещает еще больше изменить нашу жизнь, поскольку передовые разработки в таких областях, как автономный транспорт, передовое производство, здравоохранение и так далее открывают для них все новые и новые ниши.