Robotika
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. június 4-én felülvizsgált
verziótól ; az ellenőrzések 20 szerkesztést igényelnek .
A robotika ( robot and technology szóból ; angolul robotics - robotics [1] , robotics [2] ) automatizált technikai rendszereket fejlesztő alkalmazott tudomány , amely a termelés fejlesztésének legfontosabb technikai alapja [3] .
A robotika olyan tudományterületekre támaszkodik, mint az elektronika , mechanika , kibernetika , távirányító , mechatronika [4] , számítástechnika , valamint rádió- és elektrotechnika . Létezik építőipari, ipari, háztartási, orvosi, repülési és extrém (katonai, űr, víz alatti) robotika.
A kifejezés etimológiája
A „robotika” (vagy „robotika”, „robotika” ) szót először Isaac Asimov használta nyomtatásban a „The Liar” című tudományos-fantasztikus történetben, amely 1941-ben jelent meg.
A "robotika" szó a " robot " szón alapul , amelyet 1920 - ban Karel Capek cseh író és testvére, Josef alkotott meg Karel Capek R.U.R. (Rossum's Universal Robots) című tudományos-fantasztikus színművéhez , amelyet először 1921-ben állítottak színpadra, és nagy sikert aratott a közönség körében. . Ebben az üzem tulajdonosa sok android felszabadítását szervezi meg , amelyek eleinte pihenés nélkül dolgoznak, majd feltámadnak és elpusztítják alkotóikat [5] .
Ipartörténet
Néhány ötlet, amely később a robotika alapját képezte, az ókorban jelent meg - jóval a fenti kifejezések bevezetése előtt. Az ie 1. században [4] készült mozgó szobrok maradványait találták meg . Homérosz Iliásza azt mondja , hogy Héphaisztosz isten beszélő szolgálólányokat csinált aranyból, intelligenciát (vagyis modern nyelven mesterséges intelligenciát ) és erőt adott nekik [6] . A tarentumi Architas ókori görög szerelő és mérnök nevéhez fűződik egy repülni képes mechanikus galamb megalkotása (Kr. e. 400 körül) [7] . Több mint kétezer évvel ezelőtt Alexandriai Heron megalkotta az Éneklő Madár automata vízgépet és számos mozgó figurarendszert az ősi templomok számára [8] . 270-ben az ókori görög feltaláló, Ctesibius feltalált egy speciális vízórát, a clepsydra -t (vagy „időlopást”), amely zseniális berendezésével jelentős érdeklődést váltott ki a kortársakban [9] . 1500-ban a nagy Leonardo da Vinci kifejlesztett egy oroszlán formájú mechanikus eszközt, amelynek fel kellett volna nyitnia Franciaország címerét, amikor a király belép a városba. A 18. században a svájci óragyártó, P. Jaquet-Droz megalkotta a mechanikus Scribe babát, amely bütyökdobok segítségével akár 40 betűt tartalmazó szöveges üzenetek írására is programozható volt [8] . 1801-ben Joseph Jacquard francia kereskedő bevezetett egy olyan fejlett szövőszék-tervet, amelyet speciális lyukakkal ellátott kártyák segítségével lehetett „programozni”, hogy ismétlődő dekoratív mintákat reprodukáljon a szőtt anyagokon. A 19. század elején ezt az ötletet Charles Babbage angol matematikus kölcsönözte, hogy megalkossák az egyik első automatikus számítógépet [9] . Körülbelül a XX. század 30-as éveire megjelentek az androidok , akik elemi mozdulatokat valósítottak meg, és képesek voltak a legegyszerűbb kifejezések kiejtésére az ember parancsára. Az egyik első ilyen fejlesztés D. Wexley amerikai mérnök terve volt, amelyet az 1927-es New York-i világkiállításra készített [8] .
Az 1950-es években megjelentek a radioaktív anyagokkal való munkavégzéshez szükséges mechanikus manipulátorok. Le tudták másolni a biztonságos helyen tartózkodó kezelő keze mozgását. Az 1960-as évekre manipulátorral, televíziós kamerával és mikrofonnal felszerelt, távirányítású kerekes platformokat fejlesztettek ki a nagy radioaktivitású területek vizsgálatára és mintavételére [8] .
A numerikus vezérlésű ipari szerszámgépek széles körű elterjedése ösztönözte a szerszámgép-rendszerek be- és kirakodására használt programozható manipulátorok létrehozását. 1954-ben D. Devol amerikai mérnök szabadalmaztatott egy módszert a be- és kirakodó manipulátorok cserélhető lyukkártyákkal történő vezérlésére , ennek eredményeként 1956-ban D. Engelbergerrel együtt létrehozta a világ első ipari vállalatát, az Unimationt ( eng. Unimation from Universal Automation ) ipari robotika gyártásához. 1962-ben megjelentek az első ipari robotok az Egyesült Államokban, a Versatran és az Unimate, amelyek közül néhány még mindig működik, túllépve a 100 ezer órás üzemidő küszöbét. Míg ezekben a korai rendszerekben az elektronika és a mechanikai költségek aránya 75% és 25% között volt, ez most megfordult. Ugyanakkor az elektronika végső költsége folyamatosan csökken. Az alacsony költségű mikroprocesszoros vezérlőrendszerek megjelenése az 1970-es években, amelyek a speciális robotvezérlő egységeket programozható vezérlőkre cserélték, körülbelül háromszorosára csökkentették a robotok költségeit. Ez ösztönözte tömeges elterjedését az ipari termelés minden ágában [8] .
Sok ilyen információt tartalmaz I. M. Makarov és Yu. I. Topcheev "Robotics: History and Prospects" című könyve , amely egy népszerű és részletes történet a robotok szerepéről, amelyet a történelemben játszottak (és fognak játszani) a civilizáció fejlődéséről.
A robotok legfontosabb osztályai
A robotok osztályozására többféle megközelítést alkalmazhat - például hatókör, cél, mozgásmód szerint stb. A fő alkalmazási terület alapján megkülönböztethetők az ipari robotok, kutatórobotok, oktatásban használt robotok, speciális robotok.
Az általános célú robotok legfontosabb osztályai a manipulatív és a mobil robotok.
A manipulációs robot egy automata (helyhez kötött vagy mobil) gép, amely egy több fokú mozgékonyságú manipulátor formájú aktuátorból és egy programvezérlő berendezésből áll, amely a gyártási folyamatban motoros és vezérlési funkciók ellátására szolgál. Az ilyen robotokat padlós , függesztett és portálos változatban gyártják . A legnagyobb forgalmat a gép- és műszergyártó iparágakban kapta [10] .
A mobil robot egy automata gép, amelynek mozgó alváza és automatikusan vezérelt hajtásai vannak. Az ilyen robotok lehetnek kerekesek , járók és hernyók (vannak mászó , lebegő és repülő mobil robotrendszerek is, lásd alább) [11] .
Robot alkatrészek
Meghajtók
- Működtetők: Ezek a robotok „izmai”. A hajtásokban jelenleg az elektromos motorok a legnépszerűbbek, de más vegyszereket, folyadékokat vagy sűrített levegőt használó motorokat is használnak.
- Egyenáramú motorok : Jelenleg a legtöbb robot elektromos motort használ , ami többféle lehet.
- Léptetőmotorok : Ahogy a neve is sugallja, a léptetőmotorok nem forognak szabadon, mint az egyenáramú motorok. Lépésről lépésre egy bizonyos szögbe fordulnak a vezérlő vezérlése alatt. Ez kiküszöböli a helyzetérzékelő szükségességét, mivel a vezérlő ismeri azt a szöget, amellyel a fordulat megtörtént; ezért az ilyen motorokat gyakran alkalmazzák számos robot és CNC gép hajtásaiban.
- Piezomotorok : Az egyenáramú motorok modern alternatívája a piezomotorok, más néven ultrahangos motorok. Munkájuk elve nagyon eredeti: az apró piezoelektromos lábak, amelyek másodpercenként több mint 1000-szeres frekvenciával rezegnek, a motort körben vagy egyenes vonalban mozgatják. Az ilyen motorok előnye a nagy nanométeres felbontás, sebesség és teljesítmény, méretükhöz mérhetetlen. A piezo motorok már kaphatók a kereskedelemben, és egyes robotokban is használják.
- Légizmok : A légizmok egyszerű, de erőteljes eszköz a tolóerő biztosítására. Sűrített levegővel felfújva az izmok hosszuk 40%-áig is összehúzódhatnak. Ennek a viselkedésnek az oka a kívülről látható szövés, ami miatt az izmok vagy hosszúak és vékonyak, vagy rövidek és vastagok. . Mivel működésük hasonló a biológiai izomzathoz, felhasználhatók az állatokéhoz hasonló izmokkal és csontvázakkal rendelkező robotok előállítására [12] [13] .
- Elektroaktív polimerek : Az elektroaktív polimerek olyan műanyagok, amelyek az elektromos stimuláció hatására megváltoztatják alakjukat. Kialakíthatóak úgy, hogy meghajolhatnak, nyúlhatnak vagy összehúzódhatnak. Jelenleg azonban nincsenek kereskedelmi robotok gyártására alkalmas EAP-k, mivel a jelenleg meglévő mintáik mindegyike nem hatékony vagy törékeny.
- Elasztikus nanocsövek : Ez egy ígéretes kísérleti technológia a fejlesztés korai szakaszában. A nanocsövek hibáinak hiánya lehetővé teszi, hogy a szál néhány százalékkal rugalmasan deformálódjon. Az emberi bicepsz 8 mm átmérőjű ilyen anyagú dróttal helyettesíthető. Az ilyen kompakt "izmok" segíthetnek a robotoknak a jövőben előzni és átugrani egy embert.
Érzékelők
- Érintésérzékelők .
- Fényérzékelők .
- Giroszkóp érzékelő .
- távolságérzékelő .
- Visszhang és egyéb érzékelők a robot céljától függően.
Az áthelyezés módjai
Kerekes és lánctalpas robotok
Az osztály legelterjedtebb robotjai a [14] [15] négykerekű és lánctalpas robotok . Olyan robotokat is hoznak létre, amelyeknek eltérő számú kereke van; ebben az esetben gyakran lehet egyszerűsíteni a robot kialakítását, valamint olyan terekben való munkavégzés lehetőségét biztosítani, ahol a négykerekű kialakítás nem működik.
A kétkerekű robotok általában bizonyos giroszkópos eszközökkel határozzák meg a robottest dőlésszögét és állítják elő a megfelelő vezérlőfeszültséget a robotok hajtásaira (az egyensúly megtartása és a szükséges mozgások elvégzése érdekében) . A kétkerekű robot egyensúlyának fenntartásának feladata egy inverz inga dinamikájához kapcsolódik [16] . Sok hasonló „kiegyensúlyozó” eszközt fejlesztettek ki [17] . Ilyen eszközök közé tartozik a Segway , amely robotkomponensként használható; például a segwayt szállítóplatformként használják a NASA Robonaut által kifejlesztett robotban [18] .
Az egykerekű robotok sok szempontból a kétkerekű robotokhoz kapcsolódó ötletek evolúciója. A 2D térben való mozgáshoz egy több hajtás által hajtott labda egyetlen kerékként használható. Számos ilyen robotfejlesztés létezik már. Ilyen például a Carnegie Mellon Egyetemen kifejlesztett ballbot , a Tohoku Gakuin Egyetemen kifejlesztett BallIP ballbot [19] vagy az ETH -n kifejlesztett Rezero ballbot [20] . Az ilyen típusú robotok bizonyos előnyökkel járnak a megnyúlt alakjukkal kapcsolatban, ami lehetővé teheti számukra, hogy jobban beilleszkedjenek az emberi környezetbe, mint más típusú robotok esetében [21] .
A gömb alakú robotoknak számos prototípusa létezik. Egy részük a belső tömeg forgását használja a mozgás megszervezésére [22] [23] [24] [25] . Az ilyen típusú robotokat angolnak hívják . gömbgömb alakú robotok orb bot [26] és angolul. labdabot [27] [28] .
A mobil kerekes robotok számos kialakításában „körirányú” típusú görgőt szállító kerekeket használnak („ körirányú kerekek ”); az ilyen robotokat fokozott manőverezőképesség jellemzi [29] [30] .
Az egyenetlen felületeken, füves és sziklás terepen való mozgáshoz hatkerekű robotokat fejlesztenek , amelyek nagyobb tapadást biztosítanak a négykerekűekhez képest. A hernyók még nagyobb tapadást biztosítanak. Sok modern harci robotot , valamint olyan robotot, amelyet durva felületeken való mozgásra terveztek, nyomkövetőként fejlesztenek. Ugyanakkor az ilyen robotokat nehéz beltéren, sima felületeken és szőnyegeken használni. Ilyen robotok például a NASA által kifejlesztett robotok . Urban Robot ("Urbie") [ 31] Az iRobot Warrior és PackBot robotjai .
Sétáló robotok
A sétálórobotok létrehozásának elméleti és gyakorlati kérdéseivel foglalkozó első publikációk az 1970-es és 1980-as évekből származnak [32] [33] .
Egy robot mozgatása „lábakkal” összetett dinamikus probléma. Számos olyan robotot készítettek már, amelyek két lábon mozognak, de ezek a robotok még nem tudnak olyan stabil mozgást elérni, ami az emberben rejlik. Sok olyan mechanizmust is létrehoztak, amelyek kettőnél több végtagon mozognak. Az ilyen szerkezetekre való odafigyelés annak köszönhető, hogy könnyebben tervezhetők [34] [35] . Hibrid változatokat is kínálnak (mint például az I, Robot című film robotjai , amelyek járás közben két végtagon, futás közben pedig négy végtagon képesek mozogni).
A két lábat használó robotok általában jól mozognak a padlón, és egyes minták feljebb léphetnek a lépcsőn. Egyenetlen terepen való mozgás nehéz feladat az ilyen típusú robotok számára. Számos technológia létezik, amelyek lehetővé teszik a sétáló robotok mozgását:
- A Servo + hidromechanikus hajtás a sétálórobotok tervezésének korai technológiája, amelyet a General Electric által az 1960-as években gyártott számos kísérleti robotmodellben alkalmaztak. Az első GE-projekt, amely ezt a technológiát alkalmazta fémben, és minden valószínűség szerint a világ első katonai célú gyalogrobotja, a „négylábú szállító” Walking Truck volt (a gépnek robotvégtagjai vannak, az irányítást egy személy végzi közvetlenül a fülke).
- ZMP technológia: A ZMP ( eng. zero moment point , " point of zero moment" ) egy olyan algoritmus, amelyet olyan robotokban használnak, mint a Honda ASIMO . A fedélzeti számítógép úgy vezérli a robotot, hogy a robotra ható összes külső erő összege arra a felületre irányul, amelyen a robot mozog. Emiatt nem keletkezik olyan nyomaték, amely a robot leesését okozhatja [36] . Az ilyen mozgásmód nem jellemző az emberre, ami az ASIMO robot és egy személy mozgásmódját összevetve látható [37] [38] [39] .
- Ugrórobotok: Az 1980-as években Marc Raibert , az MIT Leg Laboratory professzora kifejlesztett egy robotot, amely egyetlen lábbal ugrálva képes egyensúlyba hozni magát. A robot mozdulatai egy pogóboton ülő személy mozgásához hasonlítanak [40] . Ezt követően az algoritmust kiterjesztették a két- és négylábú mechanizmusokra is. Hasonló robotok bizonyították, hogy képesek futni és képesek bukfencezni [41] . A négy lábon mozgó robotok futást, ügetést , járást , ugrást mutattak be [42] .
- Adaptív algoritmusok az egyensúly fenntartására. Ezek főként a robot tömegközéppontja pillanatnyi helyzetének statikailag stabil helyzetétől vagy mozgásának valamilyen előre meghatározott pályájától való eltérésének kiszámításán alapulnak . Különösen a Big Dog sétálórobot-porter használ hasonló technológiát . Mozgás közben ez a robot fenntartja a tömegközéppont aktuális helyzetének állandó eltérését a statikus stabilitás pontjától , ami szükségessé teszi a lábak egyfajta beállítását ("térd befelé" vagy "húzás-tolás"), valamint problémákat okoz az autó egy helyen történő megállítása és az átmeneti sétamódok kidolgozása során. A stabilitás fenntartására szolgáló adaptív algoritmus a rendszer tömegközéppontjának sebességvektorának állandó irányának fenntartásán is alapulhat, azonban az ilyen technikák csak kellően nagy sebességnél hatásosak. A modern robotika számára a legnagyobb érdeklődés a stabilitás fenntartására szolgáló kombinált módszerek kifejlesztése, amelyek a rendszer kinematikai jellemzőinek kiszámítását a valószínűségi és heurisztikus elemzés rendkívül hatékony módszereivel kombinálják .
Egyéb mozgásmódok
- Repülő robotok. A legtöbb modern repülőgép pilóták által irányított repülő robot. Az robotpilóta minden szakaszában képes irányítani a repülést – beleértve a fel- és leszállást is [43] . A repülő robotok közé tartoznak a pilóta nélküli légi járművek is (UAV-k; a cirkáló rakéták fontos alosztályt alkotnak ). Az ilyen eszközök általában könnyűek (pilóta hiánya miatt), és veszélyes küldetéseket hajthatnak végre; egyes UAV -k képesek tüzelni a kezelő parancsára. Az automatikus tüzelésre képes UAV-k fejlesztése is folyamatban van. A repülő robotok a repülőgépek mozgásmódja mellett más mozgási módokat is alkalmaznak – például a pingvinek , ráják , medúzák által használtakhoz hasonlókat ; A Festo Air Penguin [44] [45] , Air Ray [46] és Air Jelly [47] robotjai ezt a mozgásmódot használják, vagy olyan rovarrepülési módszereket alkalmaznak , mint a RoboBee [48] .
- Kúszó robotok. Számos olyan robotfejlesztés létezik, amelyek úgy mozognak, mint a kígyók , férgek , csigák [49] ; ugyanakkor a mozgás megvalósításához a robot alkalmazhat súrlódási erőket (durva tartófelület mentén történő mozgáskor) [50] [51] vagy a felület görbületének megváltoztatását (változó sima felület esetén). görbület) [52] . Feltételezhető, hogy ez a mozgásmód lehetővé teszi számukra, hogy szűk helyeken mozogjanak; különösen a tervek szerint ilyen robotokkal embereket keresnének az összedőlt épületek romjai alatt [53] . Olyan szerpentin robotokat is kifejlesztettek, amelyek képesek áthaladni a vízen; Ilyen kialakításra példa a japán ACM-R5 robot [54] [55] .
- Függőleges felületeken mozgó robotok. Tervezésük során különféle megközelítéseket alkalmaznak. Az első megközelítés olyan robotok tervezése, amelyek úgy mozognak, mint egy ember, aki felmászik a párkányokkal borított falra. Ilyen kialakításra példa a Stanford Egyetemen kifejlesztett kapucinus robot [56] . Egy másik megközelítés olyan robotok tervezése, amelyek gekkóként mozognak, és tapadókorongokkal vannak felszerelve [57] . A Wallbot [58] és a Stickybot [59] példák az ilyen robotokra .
- úszó robotok. Számos olyan robot létezik, amelyek a vízben mozognak, utánozva a halak mozgását . Egyes becslések szerint egy ilyen mozgás hatásfoka 80%-kal magasabb lehet, mint a propellerrel végzett mozgás hatékonysága [60] . Ezenkívül az ilyen kialakítások kevesebb zajt keltenek, és megnövekedett manőverezhetőség jellemzi őket. Ez az oka a kutatók nagy érdeklődésének a halként mozgó robotok iránt [61] . Ilyen robotok például az Essex Egyetemen kifejlesztett Robotic Fish robot [62] és az Institute of Field Robotics által kifejlesztett Tuna robot , amely a tonhal mozgási módját vizsgálja és szimulálja . Vannak más kivitelű úszó robotok fejlesztései is [63] . Ilyen például a Festo robotja , az Aqua Ray , amely a rája mozgását utánozza , és az Aqua Jelly , amely egy medúza mozgását utánozza .
Vezérlőrendszerek
A robotvezérlés alatt a robotnak az általa megoldandó feladatkörhöz való adaptálásával, a mozgások programozásával, a vezérlőrendszer és szoftverének szintézisével kapcsolatos feladatok komplex megoldását értjük [ 64] .
A vezérlés típusa szerint a robotrendszereket a következőkre osztják:
- Biotechnikai:
- parancs (a robot egyes részeinek nyomógombos és karos vezérlése);
- másolás (emberi mozgás megismétlése, lehetőség van az alkalmazott erőt továbbító visszacsatolás megvalósítására, exoskeletonok );
- félautomata (egy parancstest vezérlése, például a robot teljes kinematikai sémájának fogantyúja);
- Automatikus:
- szoftverek (előre meghatározott program szerint működnek, elsősorban a monoton feladatok változatlan környezeti feltételek melletti megoldására szolgálnak);
- adaptív (tipikus feladatokat oldanak meg, de alkalmazkodnak a működési feltételekhez);
- intellektuális (a legfejlettebb automata rendszerek);
- Interaktív:
- automatizált (automatikus és biotechnikai módok váltakozása lehetséges);
- felügyeleti (automatikus rendszerek, amelyekben egy személy csak célirányító funkciókat lát el);
- párbeszéd (a robot párbeszédben vesz részt egy személlyel, hogy megválasszon egy viselkedési stratégiát, miközben a robot rendszerint fel van szerelve egy szakértői rendszerrel, amely képes előre jelezni a manipulációk eredményeit és tanácsot adni a célpont kiválasztásához).
A robotvezérlés fő feladatai közé tartoznak a következők [65] :
- pozíciótervezés;
- mozgástervezés;
- erők és nyomatékok tervezése;
- dinamikus pontossági elemzés;
- a robot kinematikai és dinamikus jellemzőinek azonosítása.
A technikai kibernetika vívmányai és az automatikus vezérlés elmélete nagy jelentőséggel bírnak a robotok irányítási módszereinek kidolgozásában .
Alkalmazások
A robotok átlagos száma 2017-ben a világon 10 000 dolgozóra 69. A legtöbb robot Dél-Koreában van - 10 000 dolgozóra 531, Szingapúrban - 398, Japánban - 305, Németországban - 301 [66] .
Oktatás
A robotkomplexumok az oktatás területén is népszerűek, mint modern csúcstechnológiás kutatási eszközök az automatikus vezérléselmélet és a mechatronika területén . Használatuk különböző közép- és felsőoktatási oktatási intézményekben lehetővé teszi a „ projektek általi tanulás ” koncepciójának megvalósítását , amely az USA és az Európai Unió olyan nagy közös oktatási programjának alapja, mint az ILERT . A robotrendszerek képességeinek felhasználása a mérnökképzésben lehetővé teszi a szakmai készségek egyidejű fejlesztését több kapcsolódó tudományterületen: mechanika , vezérléselmélet , áramkör , programozás , információelmélet . A komplex tudás iránti igény hozzájárul a kutatócsoportok közötti kapcsolatok kialakításához. Emellett a már profilképzésben részt vevő hallgatók valódi gyakorlati problémák megoldásának szükségességével szembesülnek.
Népszerű robotkomplexumok oktatási laboratóriumok számára:
Vannak mások is. A moszkvai Pedagógiai Kiválósági Központ összehasonlította a legnépszerűbb platformokat és robotkészleteket [67] .
Az Orosz Föderáció Munkaügyi Minisztériuma szerint a mobil robotikus szakma szerepel az 50 legkeresettebb szakma listáján [68].
Az előrejelzések szerint az oktatási és tudományos célú robotok értékesítési volumene 2016-2019 között. 8 millió egység lesz [69] .
A robotika a 7-9. osztályban szerepel az iskolai tantervben [70]
Ipar
A robotokat évtizedek óta sikeresen alkalmazzák a gyártásban. A robotok sikeresen helyettesítik az embert rutinszerű, energiaigényes, veszélyes műveletek végzése során. A robotok nem fáradnak el, nincs szükségük pihenésre, vízre és élelemre. A robotok nem követelnek magasabb béreket, és nem tagjai a szakszervezeteknek.
Az ipari robotok általában nem rendelkeznek mesterséges intelligenciával. Jellemző a manipulátor ugyanazon mozdulatainak megismétlése merev program szerint.
Nagy előrelépések történtek például az autógyárak összeszerelő sorain a robotok alkalmazása terén. Már vannak tervek az autóiparban, ahol az autók összeszerelésének és a félkész termékek szállításának minden folyamatát robotok végzik majd, és az emberek csak irányítani fogják [71]
A nukleáris és vegyiparban a robotokat széles körben használják radioaktív és kémiailag veszélyes környezetben végzett munka során.
Az erőátviteli vezetékek állapotának automatizált diagnosztikájára robotot hoztak létre , amely egy pilóta nélküli helikopterből és egy földelővezetéken leszállásra és mozgásra alkalmas eszközből áll [72] .
A világ összes országának iparában 2016-ban 1,8 millió darab robotot használtak, az előrejelzések szerint 2020-ra a számuk meghaladja a 3,5 millió darabot. [73]
Az előrejelzések szerint a robotok értékesítésének volumene 2016-2019-ben. logisztikában, építésben és bontásban való felhasználásra 177 ezer darab lesz [69] .
Mezőgazdaság
A mezőgazdaságban használják az első olyan robotokat, amelyek automatizáltan gondozzák a növényeket [74] . Az első robotizált üvegházakat zöldségtermesztésre tesztelik [75] [76] .
Az előrejelzések szerint a robotok értékesítésének volumene 2016-2019-ben. mezőgazdasági felhasználásra 34 ezer egység lesz [69] .
A robotika egyik dinamikusan fejlődő fejlesztési területe az elmúlt években az autonóm vezérlőrendszerek alkalmazása a mezőgazdasági közlekedésben. A szakértők két osztályba sorolják ezeket: párhuzamos vezetési rendszerek vagy irányjelzők és mesterséges intelligencián (AI)
alapuló vezérlőrendszerek .
A párhuzamos vezetési rendszerek használatának gyakorlata 25 éve létezik. A navigáció bennük műholdjellel történik. Hátrányuk az úgynevezett „vakság”. A rendszer csak azokra az objektumokra reagál, amelyeket korábban az útvonalon ábrázoltak. Ha váratlan akadály jelenik meg a berendezés előtt (személy, villanyoszlop stb.), nagyon magas az incidens kockázata. Emellett ismert problémák merülnek fel a párhuzamos vezetési rendszerekkel kapcsolatban a műholdjelek pontatlanságával, további állomások telepítésének szükségességével és fizetős szolgáltatásokra való előfizetéssel.
A második osztály - egy új generációs rendszerek, ahol az irányítást mesterséges intelligencia alapján végzik, dinamikusan fejlődik. A szereplők szerény összetétele ellenére az iparági elemzők előrejelzései szerint a főbb események ebben a zónában bontakoznak ki a közeljövőben.
A szakértők úgy vélik, hogy az AI-alapú rendszerek lehetővé teszik:
- Csökkentse a betakarítási időt átlagosan akár 25%-kal
- Csökkentse a közvetlen termésveszteséget akár 13%-kal
- Csökkentse az üzemanyag-fogyasztást betakarítás közben akár 5%-kal
- Növelje a gépkezelő napi teljesítményét akár 25%-kal
Orvostudomány
Az orvostudományban a robotikát különféle külső vázak formájában alkalmazzák, amelyek segítik a mozgásszervi rendszer károsodott működését [77] . Miniatűr robotokat fejlesztenek az emberi testbe gyógyászati célú beültetésre: pacemakerek, információs érzékelők stb. [78]
Oroszországban kifejlesztették az első robotizált sebészeti komplexumot az urológiai műtétek elvégzésére [79] .
Az előrejelzések szerint a robotok értékesítésének volumene 2016-2019-ben. az orvostudományban való felhasználásra 8 ezer egység lesz [69] .
Asztronautika
Az űrhajókban robotkarokat használnak. Például az Orlets megfigyelő űrszondának volt egy úgynevezett kapszulagépe, amely kis méretű leszálló kapszulákat töltött be filmfelvételekkel. A mobil robotok legérdekesebb példáinak tekinthetők a
bolygójárók, mint például a holdjáró és a rover .
Sport
Az első Robot Világkupát 1996-ban rendezték meg Japánban (lásd RoboCup ).
Közlekedés
Az előrejelzések szerint 2025-ben a teljesen automatizált, robotpilótával ellátott személygépkocsik gyártása 600 ezer darab lesz. [80]
Warfare
Már kifejlesztették az első teljesen autonóm robotokat katonai alkalmazásokhoz. A nemzetközi tárgyalások megkezdték betiltását [81] [82] .
Tűzbiztonság
A tűzoltó robotokat (robotberendezéseket) aktívan használják a tűzoltásban. A robot képes emberi segítség nélkül önállóan észlelni a tűzforrást, kiszámítani a koordinátákat, a tűz középpontjába oltóanyagot irányítani. Általában ezeket a robotokat robbanásveszélyes tárgyakra telepítik. .
A robotizáció társadalmi vonatkozásai
Megjegyzendő, hogy a fizikai munka órabére a fejlett országokban évente mintegy 10-15%-kal, a robotgépek üzemeltetésének költsége pedig 2-3%-kal nő. Ugyanakkor a XX. század 70-es éveinek közepe táján egy amerikai munkás órabére meghaladta egy robot egy óra munkaköltségét. Ennek eredményeként, ha a munkahelyen egy személyt robottal helyettesítenek, akkor körülbelül 2,5-3 év múlva kezdi meghozni a nettó profitot [8] .
A termelés robotizálása csökkenti az olcsó munkaerővel rendelkező gazdaságok versenyelőnyét, és a szakképzett munkaerő termelésből a szolgáltató szektorba való mozgását idézi elő. A jövőben a tömegszakmákat (sofőr, eladó) robotizálják [83] [84] . Oroszországban a munkahelyek akár fele is helyettesíthető [85] .
Az amerikai iparban használt robotok számának egy darabbal történő növekedése 1990 és 2007 között hat munkahely megszűnéséhez vezetett. Minden új robot ezer munkahelyre átlagosan fél százalékkal csökkenti az amerikai gazdaság átlagbért [86] .
Oroszországban a robotokat elsősorban az autóiparban és a mikroelektronikában használják. [87]
Lásd még
Robot típusok:
Jegyzetek
- ↑ Politechnikai terminológiai magyarázó szótár / Összeállítás: V. Butakov, I. Fagradyants. — M.: Polyglossum, 2014.
- ↑ Hagyományos fordítás oroszra A. Azimov műveiben.
- ↑ Popov, Írásbeli, 1990 , p. 3.
- ↑ 1 2 Braga, 2007 , p. egy.
- ↑ Makarov, Topcsejev, 2003 , p. 101.
- ↑ Popov, Verescsagin, Zenkevics, 1978 , p. tizenegy.
- ↑ Bogolyubov, 1983 , p. 26.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 V. L. Konyukh. A robotika története // A robotika alapjai. - Rostov-on-Don : "Phoenix", 2008. - S. 21. - 281 p. - ISBN 978-5-222-12575-5 .
- ↑ 1 2 Wesley L. Stone. A robotika története // Robotika és automatizálás kézikönyve / Thomas R. Kurfess. - Boca Raton, London, New York, Washington, DC: CRC PRESS, 2005. - ISBN 0-8493-1804-1 .
- ↑ Popov, Írásbeli, 1990 , p. 6-7.
- ↑ Popov, Írásbeli, 1990 , p. 9.
- ↑ Air Muscles az Image Company-tól . Letöltve: 2011. április 10. Az eredetiből archiválva : 2020. november 14. (határozatlan)
- ↑ Air Muscles from Shadow Robot (a link nem érhető el) . Letöltve: 2011. április 10. Az eredetiből archiválva : 2007. szeptember 27.. (határozatlan)
- ↑ Okhotsimsky, Martynenko, 2003 .
- ↑ Tyagunov, 2007 .
- ↑ TOBB . Mtoussaint.de. Letöltve: 2010. november 27. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ nBot, egy kétkerék-kiegyensúlyozó robot . geology.heroy.smu.edu. Letöltve: 2010. november 27. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ ROBONAUT tevékenységi jelentés . NASA (2004. február). Letöltve: 2007. október 20. Az eredetiből archiválva : 2007. augusztus 20.. (határozatlan)
- ↑ IEEE Spectrum: Egy labdán egyensúlyozó robot . Spectrum.ieee.org. Letöltve: 2010. november 27. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ Rezero - Focus Project Ballbot . ethz.ch. Hozzáférés dátuma: 2011. december 11. Az eredetiből archiválva : 2012. február 4. (határozatlan)
- ↑ Carnegie Mellon (2006-08-09). A Carnegie Mellon kutatói új típusú mobil robotot fejlesztenek ki, amely lábak vagy kerekek helyett labdán egyensúlyoz és mozog . Sajtóközlemény . Letöltve: 2007-10-20 .
- ↑ A gömb alakú robot képes átmászni az akadályokon . Bot Junkie. Letöltve: 2010. november 27. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ Rotundus (downlink) . Rotundus.se. Letöltve: 2010. november 27. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ Az OrbSwarm agyat kap . BotJunkie (2007. július 11.). Letöltve: 2010. november 27. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ Rolling Orbital Bluetooth Operated Thing . Bot Junkie. Letöltve: 2010. november 27. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ Raj . orbswarm.com. Letöltve: 2010. november 27. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ The Ball Bot : Johnnytronic@Sun (lefelé mutató link) . blogs.sun.com. Letöltve: 2010. november 27. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ Senior Design Projects | Műszaki és Alkalmazott Tudományok Főiskola | Colorado Egyetem, Boulder (nem elérhető link) . Engineering.colorado.edu (2008. április 30.). Letöltve: 2010. november 27. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ Martynenko Yu. G. , Formalsky A. M. A mozgó robot mozgásáról görgős kerekekkel // Izvesztyija RAN. Elmélet és ellenőrzési rendszerek. - 2007. - 6. sz . - S. 142-149 . (Orosz)
- ↑ Andreev A.S., Peregudova O.A. Egy kerekes mobil robot mozgásvezérléséről // Alkalmazott matematika és mechanika . - 2015. - T. 79, 4. sz . - S. 451-462 .
- ↑ JPL Robotics: Rendszer: Commercial Rovers (hivatkozás nem érhető el) . Hozzáférés dátuma: 2011. március 26. Az eredetiből archiválva : 2011. március 23. (határozatlan)
- ↑ Vukobratovics, 1976 .
- ↑ Okhotsimsky, Golubev, 1984 .
- ↑ Könnyen megépíthető többlábú robotok (downlink) . Letöltve: 2011. március 26. Az eredetiből archiválva : 2017. június 1. (határozatlan)
- ↑ AMRU-5 hatlábú robot . Letöltve: 2011. március 26. Az eredetiből archiválva : 2016. augusztus 17.. (határozatlan)
- ↑ Stabil járás elérése . Honda világszerte. Letöltve: 2007. október 22. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ Vicces séta . Pooter Geek (2004. december 28.). Letöltve: 2007. október 22. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ ASIMO Pimp Shuffle . Népszerű tudomány (2007. január 9.). Letöltve: 2007. október 22. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ Vtec Fórum: Egy részeg robot? szál . Letöltve: 2021. január 2. Az eredetiből archiválva : 2020. április 30. (határozatlan)
- ↑ 3D egylábú garat (1983–1984) . MIT Leg Laboratory. Letöltve: 2007. október 22. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ 3D kétlábú (1989–1995) . MIT Leg Laboratory. Letöltve: 2011. március 26. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ Négylábú (1984–1987) . MIT Leg Laboratory. Letöltve: 2011. március 26. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ A határértékek tesztelése 29. oldal. Boeing. Letöltve: 2008. április 9. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ Air Penguin-pingvin robotok Hannoverben . Letöltve: 2011. április 3. Az eredetiből archiválva : 2011. április 14.. (határozatlan)
- ↑ Információ az Air Penguinről a Festo honlapján . Letöltve: 2011. április 3. Az eredetiből archiválva : 2011. április 3.. (határozatlan)
- ↑ Air-Ray ballonet, eng. . Letöltve: 2011. április 3. Az eredetiből archiválva : 2011. november 19.. (határozatlan)
- ↑ Az AirJelly leírása a Festo honlapján, eng. (nem elérhető link) . Letöltve: 2011. április 3. Az eredetiből archiválva : 2011. április 1.. (határozatlan)
- ↑ Ma, Kevin Y.; Chirarattananon, Pakpong; Fuller, Sawyer B.; Wood, Robert J. Biológiailag ihletett, rovarméretű robot irányított repülése (angol) // Science : Journal. - 2013. - május ( 340. évf. , 6132. sz.). - P. 603-607 . - doi : 10.1126/tudomány.1231806 .
- ↑ Hirose, 1993 .
- ↑ Chernousko F. L. Egy többszempont hullámszerű mozgásai vízszintes síkon // Alkalmazott matematika és mechanika . - 2000. - T. 64, sz. 4 . - S. 518-531 .
- ↑ Knyazkov M. M., Bashkirov S. A. Többlengőkaros robot lapos mozgása száraz súrlódású felületen // Mechatronika, automatizálás, vezérlés. - 2004. - 3. sz . - S. 28-32 .
- ↑ Osadchenko N. V. , Abdelrakhman A. M. Z. Egy mobil kúszó robot mozgásának számítógépes szimulációja // Vestnik MPEI. - 2008. - 5. sz . - S. 131-136 .
- ↑ Miller, Gavin. bevezetés . snakerobots.com. Letöltve: 2007. október 22. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ ACM-R5 (nem elérhető link) . Letöltve: 2011. április 10. Az eredetiből archiválva : 2011. október 11.. (határozatlan)
- ↑ Úszókígyó robot (japánul kommentár) . Letöltve: 2011. április 10. Az eredetiből archiválva : 2012. február 8.. (határozatlan)
- ↑ Capuchin archiválva 2020. január 14-én a YouTube Wayback Machine -jén
- ↑ Gradetsky V. G., Veshnikov V. B., Kalinichenko S. V., Kravchuk L. N. . Mobil robotok irányított mozgása a térben tetszőlegesen orientált felületeken. — M .: Nauka , 2001. — 360 p.
- ↑ Wallbot archiválva 2008. június 26-án a YouTube Wayback Machine -jén
- ↑ Stanford Egyetem: Stickybot . Letöltve: 2017. szeptember 30. Az eredetiből archiválva : 2016. március 7.. (határozatlan)
- ↑ Sfakiotakis et al. Áttekintés a halúszási módokról a vízi mozgáshoz : folyóirat . - IEEE Journal of Oceanic Engineering, 1999. - április. Archiválva az eredetiből 2007. szeptember 26-án.
- ↑ Richard Mason. Mi a piac a robothalaknak? (nem elérhető link) . Letöltve: 2011. április 10. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ Gumstix PC-ről és PIC-ről működő robothal (nem elérhető link) . Emberközpontú robotikai csoport az Essex Egyetemen. Letöltve: 2007. október 25. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 24.. (határozatlan)
- ↑ Witoon Juwarahawong. Fish Robot . Terepi Robotikai Intézet. Letöltve: 2007. október 25. Az eredetiből archiválva : 2007. november 4.. (határozatlan)
- ↑ Zenkevics, Juscsenko, 2004 , p. tizennyolc.
- ↑ Zenkevics, Juscsenko, 2004 , p. 16-18.
- ↑ Számok és tények // Tudomány és élet . - 2017. - 11. sz . - S. 59 . (Orosz)
- ↑ Robotika, szórakoztatás . Lego, Fischertechnik, TRIK vagy Amperka: robottervezők összehasonlítása és áttekintése (orosz) , Szórakoztató robotika . Archiválva az eredetiből 2017. augusztus 13-án. Letöltve: 2017. augusztus 13.
- ↑ Az 50 legígéretesebb és legkeresettebb középfokú oktatási szakma toplistája az Orosz Föderációban a Munkaügyi Minisztérium szerint . Letöltve: 2017. május 25. Az eredetiből archiválva : 2017. augusztus 9.. (határozatlan)
- ↑ 1 2 3 4 Olga Slivko. Hogyan veszik át a kiszolgáló robotok a világ uralmát // Schrödinger macskája . - 2017. - 9-10 . - S. 36-39 .
- ↑ Az oktatási robotika alapjai: oktatási segédlet / szerk. D. M. Grebneva; Nyizsnyij Tagil állam. szociális-ped. az orosz állam in-t (ága). szakmai ped. egyetemi - Nyizsnyij Tagil: NTGSPI, 2017. - 108 p.
- ↑ Konstantin Kuznetsov Intelligens gyár: hogyan szerelik össze az autókat emberek nélkül // Popular Mechanics . - 2017. - 5. sz. - S. 86-87. — URL: http://www.popmech.ru/business-news/334232-umnaya-fabrika-kak-avtomobili-sobirayutsya-bez-lyudey/ Archiválva : 2017. április 24. a Wayback Machine -n
- ↑ Jekaterina Zubkova. Tudományos és Műszaki Információs Iroda. 2017. augusztus 8. szám Robot "kötéljáró" // Tudomány és élet . - 2017. - 8. sz . - S. 18 . (Orosz)
- ↑ IFR előrejelzés: 1,7 millió új robot fogja átalakítani a világ gyárait 2020-ra . Letöltve: 2017. október 29. archiválva az eredetiből: 2017. október 29. (határozatlan)
- ↑ Vinobot Popular Mechanics : Egy robot, amely az egész világot meg akarja táplálni Archiválva : 2017. május 7. a Wayback Machine -nél
- ↑ IronOx . Letöltve: 2019. július 6. Az eredetiből archiválva : 2019. június 30. (határozatlan)
- ↑ Első zöld // Népszerű mechanika . - 2019. - 7. sz . - S. 11 .
- ↑ Popular Mechanics Smart Pants Help People Move Archiválva : 2017. február 6. a Wayback Machine -nél
- ↑ Kirill Stasevich. A géntechnológiától a szerelemig: mit csináltak a biológusok 2017-ben // Tudomány és élet . - 2018. - 1. sz . - S. 2-7 . (Orosz)
- ↑ Valerij Csumakov Beszélgetés mesterséges intelligenciával a robotokról és a műtétről 2017. július 7-i archív példány a Wayback Machine -nél // A tudomány világában . - 2017. - 5-6. - S. 54 - 61.
- ↑ Avtomorrow // Popular Mechanics . - 2018. - 9. sz . - S. 62-66 .
- ↑ Deutsche Welle 2018.08.27 Gyilkos robotok: hamarosan minden hadseregben vagy ENSZ-tilalom alatt? Archiválva : 2018. augusztus 30. a Wayback Machine -nál
- ↑ Valerij Shiryaev. Fegyveres és ijesztően független // Novaja Gazeta . - 2018. - 99. sz . - S. 19 . (Orosz)
- ↑ Arnold Hacsaturov. "Az olcsó munkaerő a múlt ütőkártyája" // Novaja Gazeta . - 2018. - 33. sz . - S. 12-13 . (Orosz)
- ↑ Robo-tulajdonosi rendszer. Hogyan fogunk élni szuperkapitalizmus alatt. 2018. április 1-i archív másolat a Kommersant Wayback Machine -n 2017. november 4. Alexander Zotin 2017. november 4. Alexander Zotin
- ↑ Minden másodpercet felvált egy robot . RBC újság. Letöltve: 2019. augusztus 10. Az eredetiből archiválva : 2019. augusztus 10. (határozatlan)
- ↑ Emberek, lovak, robotok Archiválva : 2018. április 18., a Wayback Machine // Tudomány és élet . - 2017. - 7. szám - 46. o
- ↑ Arnold Hacsaturov. Az emberek „döglött macskának” tekintik a következő reformot // Novaja Gazeta . - 2019. - 12-13. sz . - S. 18-19 . (Orosz)
Irodalom
- Bogolyubov A. N. Matematika. Mechanika. Életrajzi útmutató. - Kijev: Naukova Dumka , 1983. - 639 p.
- Vukobratovich M. Sétáló robotok és antropomorf mechanizmusok. — M .: Mir , 1976. — 541 p.
- Popov E. P., Vereshchagin A. F., Zenkevich S. L. Manipulációs robotok: dinamika és algoritmusok. — M .: Nauka , 1978. — 400 p.
- Medvegyev V. S., Leskov A. G., Juscsenko A. S. Vezérlőrendszerek manipulációs robotokhoz. — M .: Nauka , 1978. — 416 p.
- Okhotsimsky D. E. , Golubev Yu. F. Automatikus sétálókészülék mechanikája és mozgásvezérlése. — M .: Nauka , 1984. — 310 p.
- Kozlov V. V., Makarychev V. P., Timofeev A. V., Yurevich E. I. A robotvezérlés dinamikája. — M .: Nauka , 1984. — 336 p.
- Fu K., Gonzalez R., Lee K. Robotics / Per. angolról. — M .: Mir , 1989. — 624 p. — ISBN 5-03-000805-5 .
- Popov E. P. , Pismenny G. V. A robotika alapjai: Bevezetés a szakterületbe. - M . : Felsőiskola , 1990. - 224 p. — ISBN 5-06-001644-7 .
- Shahinpour, M. A robotika kurzusa / Per. angolról. — M .: Mir , 1990. — 527 p. — ISBN 5-03-001375-X .
- Hirose S. Biológiailag ihletett robotok: Kígyószerű lokomotorok és manipulátorok (angol) . - Oxford: Oxford University Press , 1993. - 240 p.
- Okhotsimsky D. E. , Martynenko Yu. G. A mobil kerekes robotok dinamikájának és mozgásvezérlésének új problémái // Uspekhi Mekhaniki. - 2003. - V. 2., 1. sz . - S. 3-47 .
- Makarov I.M. , Topcheev Yu.I. Robotika: Történelem és kilátások. — M .: Nauka ; MAI Kiadó, 2003. - 349 p. — (Informatika: korlátlan lehetőségek és lehetséges korlátok). — ISBN 5-02-013159-8 .
- Zenkevich S. L., Yushchenko A. S. A manipulatív robotok irányításának alapjai. 2. kiadás - M . : MSTU kiadó im. N. E. Bauman, 2004. - 480 p. — ISBN 5-7038-2567-9 .
- Tyagunov OA Matematikai modellek és vezérlőalgoritmusok ipari szállítórobotokhoz // Információmérő és vezérlőrendszerek. - 2007. - V. 5 , 5. sz . - S. 63-69 .
- Braga N. Robotok létrehozása otthon. - M. : NT Press, 2007. - 368 p. - ISBN 5-477-00749-4 .
Linkek
Szótárak és enciklopédiák |
|
---|
Bibliográfiai katalógusokban |
---|
|
|
Robotika |
---|
Főbb cikkek |
|
---|
Robot típusok |
|
---|
Figyelemre méltó robotok |
|
---|
Kapcsolódó kifejezések |
|
---|