Сайт о телевидении

Роботы сегодня находят множество применений. Одно из самых опасных — обезвреживание бомб. Уже почти полвека роботы-саперы спасают человеческие жизни. Их использовали для деактивации взрывных устройств в сотнях, если не тысячах, случаев.

Впрочем, говорить «робот-сапер» не совсем верно. В Оксфордском словаре значится: «Робот — механизм, способный автоматически выполнять сложную последовательность действий». Железные саперы не принимают решений и не работают автономно. Их лучше называть дронами, так как ими дистанционно управляет взрывотехник. В британской армии эту профессию называют «взрывной доктор». Специалист на расстоянии исследует взрывное устройство и, по возможности, деактивирует его. Это может быть не только бомба, но также мина или неразорвавшийся снаряд.

Ранние роботы-саперы управлялись при помощи громоздких кабелей (Getty Images)

Одним из первых саперных аппаратов была модель Wheelbarrow Mark 1. Проект предложил офицер британской армии Питер Миллер. Его идея заключалась в использовании шасси электрической тележки, чтобы отвозить подозрительные устройства на безопасное расстояние, где они могут быть взорваны.

Первый прототип довольно плохо маневрировал. К делу подключились военные инженеры и скоро усовершенствовали механизм. Одним из важных нововведений стала возможность испускать мощную струю воды.

Зачем нужна вода? Взрывотехники стараются деактивировать взрывчатое устройство и при этом не вызвать его детонацию. Струя воды помогает достичь этой цели: роботы-саперы прицельно поливают провода и выводят бомбы из строя. Некоторые устройства имеют дополнительную защиту, так что контакт с их «внутренностями» приводит к детонации. Именно поэтому к бомбам лучше посылать роботов, а не людей.

Роботы-саперы обследуют подозрительные устройства, не подвергая опасности личный состав (Getty Images)

«Когда оператор подводит робота к устройству, он ищет, куда можно выстрелить водяной струей, — говорит источник Би-Би-Си в британской армии. — Если робот стреляет и попадает в цель, провод выходит из строя. Взрывотехник может подойти и установить, что устройство безопасно. В современных операциях чаще всего удается избежать больших взрывов».

Роботы-саперы управляются операторами на безопасном расстоянии, ориентируясь по мониторам. Камеры устанавливают в нескольких местах аппарата, в том числе на механической «руке».

Изначально стальными саперами управляли с помощью веревок. Прогресс не стоит на месте, и скоро в дело пошли кабели. Но они не позволяли роботам уезжать далеко и цеплялись за препятствия. С той же проблемой сталкиваешься, когда орудуешь садовым шлангом. Сегодня большинство роботов-саперов контролируется дистанционно. Рабочий диапазон при этом значительно увеличивается. Однако появляется опасность, что хакеры подключатся к системе, даже несмотря на все защитные протоколы.

В Ираке роботов-саперов использовали для обезвреживания придорожных бомб (GettyImages)

Глава Эдинбургского центра робототехники профессор Сету Виджайакумар объясняет: «Обычно оператор теряет визуальный контакт с роботом-сапером, и кабели только мешают. В таких случаях работа с аппаратом напоминает управление беспилотником с небольшим диапазоном».

Интересно, что дизайн роботов-саперов не сильно изменился с момента их создания. Основная конструкторская идея сохранилась. Механизмы стали меньше и прочнее, но ими по-прежнему управляют операторы из плоти и крови. У каждого аппарата есть «рука» для манипуляции с подозрительным устройством.

Инженеры перепробовали множество вариантов шасси. Сначала аппараты оснащали гусеницами, как у танков. Сегодня роботы могу похвастаться маневренными гусеницами наподобие тракторных, тремя парами колес и множеством других комбинаций. Современные роботы-саперы могут ездить по самым сложным участкам. Некоторые даже умеют взбираться по ступенькам лестницы.

«Рука» робота-сапера дает большую свободу действий. Большинство аппаратов совместимы с целым спектром инструментов. Это позволяет преодолевать самые разные препятствия. Например, столкнувшись с колючей проволокой, робот может прорезать в ней дыру.

Учитывая, что роботы-саперы предназначены для работы в опасных условиях, их делают неуязвимыми для различных воздействий.

«Значительная часть средств уходит на создание электроники и датчиков достаточно прочных, чтобы выдержать самые жесткие условия, — говорит Виджайакумар. — Конечно, это не так, как в космосе, но похоже».

Некоторые из новейших моделей роботов-саперов могут подниматься по лестницам (GettyImages)

Роботы-саперы различаются по своим размерам. Есть разработки, которые умещаются в ранец и могут быть заброшены в здание через окно, а есть аппараты с габаритами газонокосилки, вооруженные рентгеновским зрением и датчиками взрывчатки.

Эволюционировали и контрольные системы. Ранее требовалось проходить специальную подготовку, чтобы управлять аппаратами. Сегодня для манипулирования роботом-сапером годится даже контроллер игровой приставки: компания iRobot, подарившая миру робот-пылесос Roomba, демонстрировала такую возможность для своего военного робота PackBot.

На сегодняшний день тестируется множество ноу-хау в этой области. Есть прототипы, способные прыгать через стены (Sand Flea от Boston Dynamics). Есть варианты с двумя «руками», способные заглядывать в багажники автомобилей. Также прорабатываются варианты с использованием целых роботизированных команд, где каждое устройство берет на себя часть функций.

Виджайакумар резюмирует: «Одна из главных целей — использовать роботов в опасных ситуациях. Роботов можно подвести к взрывному

Роботы поисковой системы

Роботы поисковой системы, иногда их называют «пауки» или «кроулеры» (crawler) - это программные модули, занимающиеся поиском web-страниц. Как они работают? Что же они делают в действительности? Почему они важны?

Учитывая весь шум вокруг поисковой оптимизации и индексных баз данных поисковиков, вы, наверное думаете, что роботы должно быть великие и могущественные существа. Неправда. Роботы поисковика обладают лишь базовыми функциями, похожими на те, которыми обладали одни из первых броузеров, в отношении того, какую информацию они могут распознать на сайте. Как и ранние броузеры, роботы попросту не могут делать определенные вещи. Роботы не понимают фреймов, Flash анимаций, изображений или JavaScript. Они не могут зайти в разделы, защищенные паролем и не могут нажимать на все те кнопочки, которые есть на сайте. Они могут "заткнуться" в процессе индексирования динамических адресов URL и работать очень медленно, вплоть до остановки и безсилием над JavaScript-навигацией.

Как работают роботы поисковой машины?

Поисковые роботы стоит воспринимать, как программы автоматизированного получения данных, путешествующие по сети в поисках информации и ссылок на информацию.

Когда, зайдя на страницу "Submit a URL", вы регистрируете очередную web-страницу в поисковике - в очередь для просмотра сайтов роботом добавляется новый URL. Даже если вы не регистрируете страницу, множество роботов найдет ваш сайт, поскольку существуют ссылки из других сайтов, ссылающиеся на ваш. Вот одна из причин, почему важно строить ссылочную популярность и размещать ссылки на других тематических ресурсах.

Прийдя на ваш сайт, роботы сначала проверяют, есть ли файл robots.txt. Этот файл сообщает роботам, какие разделы вашего сайта не подлежат индексации. Обычно это могут быть директории, содержащие файлы, которыми робот не интересуется или ему не следовало бы знать.

Роботы хранят и собирают ссылки с каждой страницы, которую они посещают, а позже проходят по этим ссылкам на другие страницы. Вся всемирная сеть построена из ссылок. Начальная идея создания Интернет сети была в том, что бы была возможность перемещаться по ссылкам от одного места к другому. Вот так перемещаются и роботы.

"Остроумность" в отношении индексирования страниц в реальном режиме времени зависит от инженеров поисковых машин, которые изобрели методы, используемые для оценки информации, получаемой роботами поисковика. Будучи внедрена в базу данных поисковой машины, информация доступна пользователям, которые осуществляют поиск. Когда пользователь поисковой машины вводит поисковый запрос, производится ряд быстрых вычислений для уверенности в том, что выдается действительно правильный набор сайтов для наиболее релевантного ответа.

Вы можете просмотреть, какие страницы вашего сайта уже посетил поисковый робот, руководствуясь лог-файлами сервера, или результатами статистической обработки лог-файла. Идентифицируя роботов, вы увидите, когда они посетили ваш сайт, какие страницы и как часто. Некоторые роботы легко идентифицируются по своим именам, как Google"s "Googlebot". Другие более скрытые, как, например, Inktomi"s "Slurp". Другие роботы так же могут встречаться в логах и не исключено, что вы не сможете сразу их идентифицировать; некоторые из них могут даже оказаться броузерами, которыми управляют люди.

Помимо идентификации уникальных поисковых роботов и подсчета количества их визитов, статистика также может показать вам агрессивных, поглощающих ширину катала пропускания роботов или роботов, нежелательных для посещения вашего сайта.

Как они читают страницы вашего web-сайта?

Когда поисковой робот посещает страницу, он просматривает ее видимый текст, содержание различных тегов в исходном коде вашей страницы (title tag, meta tags, и т.д.), а так же гиперссылки на странице. Судя по словам ссылок, поисковая машина решает, о чем страница. Есть много факторов, используемых для вычисления ключевых моментов страницы «играющих роль». Каждая поисковая машина имеет свой собственный алгоритм для оценки и обработки информации. В зависимости от того, как робот настроен, информация индексируется, а затем доставляется в базу данных поисковой системы.

После этого, информация, доставленная в индексные базы данных поисковой системы, становится частью поисковика и процесса ранжирования в базе. Когда посетитель существляет запрос, поисковик просматривает всю базу данных для выдачи конечного списка, релевантного поисковому запросу.

Базы данных поисковых систем подвергаются тщательной обработке и приведению в соответствие. Если вы уже попали в базу данных, роботы будут навещать вас периодически для сбора любых изменений на страницах и уверенности в том, что обладают самой последней информацией. Количество посещений зависит от установок поисковой машины, которые могут варьироваться от ее вида и назначения.

Иногда поисковые роботы не в состоянии проиндексировать web-сайт. Если ваш сайт упал или на сайт идет большое количество посетителей, робот может быть безсилен в попытках его индексации. Когда такое происходит, сайт не может быть переиндексирован, что зависит от частоты его посещения роботом. В большинстве случаев, роботы, которые не смогли достичь ваших страниц, попытаются позже, в надежде на то, что ваш сайт в ближайшее время будет доступен.

Многие поисковые роботы не могут быть идентифицированы, когда вы просматриваете логи. Они могут посещать вас, но логи утверждают, что кто-то использует Microsoft броузер и т.д. Некоторые роботы идентифицируют себя использованием имени поисковика (googlebot) или его клона (Scooter = AltaVista).

В зависимости от того, как робот настроен, информация индексируется, а затем доставляется в базы данных поисковой машины.

Базы данных поисковых машин подвергаются модификации в различные сроки. Даже директории, имеющие вторичные поисковые результаты используют данные роботов как содержание своего web-сайта.

Собственно, роботы не используются поисковиками лишь для вышеизложенного. Существуют роботы, которые проверяют баз данных на наличие нового содержания, навещают старое содержимое базы, проверяют, не изменились ли ссылки, загружают целые сайты для просмотра и так далее.

По этой причине, чтение лог-файлов и слежение за выдачей поисковой системы помогает вам наблюдать за индексацией ваших проектов.

Национальный фонд образовательной робототехники в 2015 году опросил руководителей высшего звена: 81% опрошенных отметили роботизацию главной причиной роста занятости. Во всем мире растет спрос на “интеллектуальные” фабрики и появляется потребность в роботах.

По данным интернет-издания Nearshore Americas, в 2017 году “умное” производство привнесет в мировую экономику около 500 миллиардов долларов. В опросе, проведенном технологической консалтинговой фирмой Capgemini, более половины респондентов заявили, что инвестировали 100 миллионов долларов или более в инициативы, связанные с “умными” заводами в течение последних пяти лет. В исследовании делается вывод о том, что к 2022 году по меньшей мере 21% производственных предприятий станут интеллектуальными.

Бюро статистики США (BLS) сообщает, что за последние 7 лет компании внедрили 136 748 роботов на производственные линии. BLS также определило, что в результате автоматизации было создано 894 000 новых рабочих мест. Авторы книги «Что делать, когда машины делают все» Малкольм Френк, Пол Рериг и Бен Принг предполагают схожую тенденцию: в течение следующих 10-15 лет 19 миллионов рабочих мест будут потеряны из-за автоматизации, но 19 миллионов новых рабочих мест будут созданы также благодаря автоматизации.

Короче говоря, для инженеров-робототехников прямо сейчас открываются новые возможности, а вместе с ними и новые горизонты в образовании и самообразовании.

Потенциал профессий, связанных с робототехникой

В апреле этого года Ассоциация по развитию автоматизации (A3) , в котором говорится, что 80% производителей сообщают о нехватке квалифицированных кадров, что станет причиной потери 11% годового дохода. Однако новые технологии автоматизации повышают производительность и помогают создавать более качественные продукты. А это в свою очередь позволяет предпринимателям развивать свой бизнес и увеличивать рабочие места.

В докладе A3 было отмечено, что роботы увеличивают производительность труда с той же скоростью, что и паровой двигатель: 0,35% в год. Amazon — отличный пример того, как роботы увеличивают рабочие места. В 2014 году на компанию Amazon Robotics работало 45 000 штатных сотрудников. А три года спустя это число удвоилось до 90 000.

Производства оснащают робототехникой, однако робот может автоматизировать задачи, но не полный процесс — управлять роботами в любом случае должны люди. Если количество машин на заводах увеличивается, то и число квалифицированных специалистов, необходимых для программирования, эксплуатации и обслуживания этих роботов, также будет расти.

Для студентов

Для молодого инженера, который хочет войти в робототехнику, есть ключевые области исследований, на которых следует сосредоточиться. Робототехника — это междисциплинарное направление, которое объединяет в себе несколько областей техники, включая машиностроение, компьютерное программирование и электротехнику.

В средней школе будущему инженеру-робототехнику необходимо глубоко изучить математику и физику. Эти базовые предметы составляют основу многих роботизированных курсов. Также уже в средней школе следует пройти курсы по программированию, дизайну и познакомиться с производственными станками.

На университетском уровне многие учебные заведения предлагают робототехнику в качестве самостоятельной области обучения. Выделяют три ключевых направления:

1. Тело (машиностроение). Инженер-механик отвечает за физическую систему: части роботов (например, двигатели и приводы). Меры безопасности и операционные протоколы также относятся к этой отрасли техники.
2. Нервная система (электротехника). Это электронная основа робота включает встроенные системы, низкоуровневое программирование схем, электрическое сопротивление и теорию управления.
3. Мозг (компьютерная инженерия). В этой группе основное внимание уделяется программному языку, а не аппаратным средствам, охватывающим такие темы, как искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение.

В России многие вузы готовят бакалавров по направлению “Мехатроника и робототехника”, а также по смежным дисциплинам. Вот некоторые из них:

• МГТУ им. Н.Э. Баумана
• ТПУ — Национальный исследовательский Томский политехнический университет
• ТГУ — Национальный исследовательский Томский государственный университет
• СПбГПУ — Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
• УрФУ — Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
• СПбНИУ ИТМО — Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики
• ДВФУ — Дальневосточный федеральный университет
• НИУ МЭИ — Национальный исследовательский университет «МЭИ»
• БГТУ им. В. Г. Шухова — Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова
• МГТУ СТАНКИН — Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»

Российские производители робототехники заинтересованы в качественном обучении будущих инженеров. Компания Promobot разработала несколько курсов по робототехнике для школьников. Сейчас компания развивает универсальную робототехническую платформу Promobot на базе собственной разработки Software Developer Kit (SDK). Платформа позволяет инженерам со всего мира писать для робота новые функциональные модули, обучать Promobot новым сценариям работы и настраивать его под потребности своего бизнеса. На базе Promobot SDK разрабатываются и внедряются образовательные программы для российских и зарубежных школ и технических вузов.

Для профессионалов

В последние годы многие роботостроительные компании создали собственные сертификационные программы для содействия обучению специалистов. Некоторые из них создали университеты и учебные программы на собственных роботизированных платформах.

Universal Robots является одним из основных продавцов роботов. Компания имеет собственную платформу обучения — Universal Robot Academy. Крупные производители роботов, такие как Kuka и FANUC, предлагают программы сертификации. Программа Kooka Official Robotics Education (KORE) предназначена для преподавания в средних школах, колледжах, университетах и профессионально-технических училищах.

Онлайн-курсы от таких компаний, как Bosch, Kuka, iRobot и Lockheed Martin, представлены платформой онлайн-обучения Udacity . Udacity — это новая онлайн-платформа обучения, цель которой — предоставить доступное образование в Интернете. Курсы созданы профессионалами в области образования и спонсируются крупными компаниями отрасли.

Одна из самых крупных платформ — EdX . Тут, например, можно прослушать курс от Колумбийского университета по робототехнике или курсы от MIT. Также существуют платформы в русскоязычными курсами, например, Coursera,

Вроде как, все логично, осуществление клиннинга, происходящее отведенное количество времени, гарантирует очищение всего помещения, вот только так ли это на практике? Рассматриваемая нами модель, способна осуществлять клиннинговые действия почти три часа без дополнительной подзарядки. Если заряда накопителя не хватит, «Robot» просто отправится к месту зарядки и подключится к устройству самостоятельно, для возобновления заряда накопителя.

Зарядное устройство идет в комплекте для всех моделей стартового уровня, но, стоит отметить, что устройства среднего и высшего диапазонов оснащены зарядной базой. Отправка устройства на подзарядку осуществляется благодаря инфракрасному передатчику. Когда заряд «Robot» на исходе, он находится в поиске инфракрасного сигнала, излучаемого зарядной базой. После нахождения устройства для подзарядки, «Robot» направляется по «зову» сигнала и лично располагается на нужном месте для восстановления заряда. В настоящее время, существуют устройства, которые, также, самостоятельно, возвращаются к осуществлению уборки, после того, как заряд накопителя восстановлен.

Исходя из всего вышеизложенного, можно констатировать, что «Robot» достаточно умное приспособление, однако у него все еще есть определенные действия, которые он не способен осуществить без человеческого вмешательства.

Первое, пользователь обязательно должен убрать незначительные помехи на напольной поверхности, чтобы робот-пылесос не застревал и не стремился всосать их в себя. Кроме этого, пользователь должен задать устройству команду, куда ему запрещено перемещаться. Для этого можно применять имеющиеся в комплектации устройства виртуальные стены, которые помогут ограничить передвижения робота-пылесоса. Благодаря виртуальным стенам, передающим инфракрасный сигнал, «Robot», приняв его, разворачивается и начинает движение в противоположную сторону. Внушительное количество вмонтированных в «Robot» датчиков, дают возможность перемещаться ему по помещению, достаточно автономно.

Уборка

Исходя из полученных данных, больше половины обладателей «Robot», величают их не иначе, как friend-пылесосы. Однако, основная масса пользователей, приобретает высокотехнологичные новинки не по той причине, что ищут себе неприхотливого роботизированного друга, а потому, что пачкаются напольные покрытия. «Robot» обладает трехмерной системой очистки. Разобрав его и заглянув под щетки (вам не нужного этого делать, мы сделали это за вас), можно обнаружить пару грязевых датчиков.

Щетка расположенная сбоку устройства, немного выпирает за территорию клиннинг робота, чтобы иметь возможность добраться до мест, к которым сам «Robot» добраться не в состоянии. Данная щетка кружится вокруг своей оси. Благодаря данным действиям пыль и сор поднимаются и всасываются работающим устройством. Щетка с другой стороны «Robot», улавливает сор, который располагается снизу корпуса устройства.

Отделитель на исподней стороне устройства, складывается из пары крутящихся в разные стороны щеток, поднимающих пыль и прочий сор и отправляя его напрямую в бак для сбора мусора.

«Robot» всасывает загрязнение , во время своего передвижения по напольному покрытию. Владельцу робота пылесоса, необходимо очищать бак для мусора, хотя бы один раз, после уборки в одной комнате. Бывает, что приходится очищать бак несколько раз, но это в том случае, если полы очень засорены. Устаревшие модели роботов-пылесосов не реагируют на то, что бак для мусора заполнен и продолжают осуществлять уборку.

Кроме этого, у старых моделей необходимо осуществлять смену фильтра, если он слишком загрязнен. Также нужно отметить, что в роботизированной модели, в отличии от классического пылесоса, отсутствует мешок для сбора пыли, роботизированное устройство просто напросто сгребает весь сор в бак для мусора. Исходя из информации, предоставленной компаниями выпускающими роботы-пылесосы, мощность их устройств аналогична обычным пылесосам, хотя исходя из изученных характеристик, похоже, что это не совсем так.

Испытания «Robot» продемонстрировало, что он великолепно очищает напольные покрытия из древесины и ламината , а также собирает внушительное количестве шерсти животных и прочего сора на коврах со средним и низким ворсом. Создатели «Robot» настаивают, что очистка ковров с внушительным ворсом, данным устройством, не представляется возможной.

При самостоятельной уборке, человек осуществляет различные действия, для улучшения процесса. Если участок очень грязный, человек прилагает к его уборке, значительно больше усилий. Роботы-пылесосы стремятся воспроизвести клинниг на таком же уровне. Для определения участков напольной поверхности, которым необходима вспомогательная уборка, «Robot» применяет два грязевых сенсора , находящихся над центральной щеткой. Данные сенсоры применяют акустическое воздействие. Когда щетки поднимают значительное количество пыли и сора, их частицы осуществляют повышенную вибрацию из-за попадания на грязевые сенсоры. Сенсоры улавливают повышение количества загрязнения и посылают устройству команду, что в этом месте необходимо прибраться еще раз.

Для определения перехода на другое напольное покрытие , «Robot» обустроен движущейся планкой (со встроенной щеткой), ее высота регулируется в автоматическом режиме при фиксации подъема на один-два сантиметра от пола.

Также великолепное преимущество «Robot» над уборкой обычным пылесосом, это возможность вертикальной уборки .

Сбор сора пот мебелью и в труднодоступных местах.

Мы уже писали об этом выше, но напомнить о данной важной характеристике, будет не лишним. Учитывая незначительную высоту устройства, составляющую всего десять сантиметров, оно с легкостью проникает под столы, кровати, тумбы и даже кушетки. Возможно, данная разновидность уборки, один из самых значительных плюсов таких устройств, как «Robot»! Безусловно, такие устройства, как роботы-пылесосы, значительно упрощают нашу жизнь, и, мы надеемся, что с развитием технологий, функционал этих устройств будет только расти.

Разновидности роботов-пылесосов


Безусловно, на нынешнем рынке умных приборов для дома, существуют более продвинутые модели роботов-пылесосов, но основная их задача, это, конечно же, уборка.
Множество моделей уже обзавелись пультами дистанционного управления, чтобы пользователь могу управлять ими, не вставая с дивана.

В ассортименте продвинутых моделей роботов-пылесосов, можно отметить стремление к увеличению обязанностей этих устройств. В будущем в их обязанности войдет больше, чем просто убирать полы. Уже сейчас через некоторые модели роботов пылесосов можно подключаться к интернету, очищать воздух или осуществлять видеонаблюдение за помещением. В недалеком будущем, вполне возможно, домашние роботы смогут включать музыку, выполнять роль автоответчика и делать кофе, пока производят уборку вашего жилища. Ну что же, поживем увидим, ничего другого нам не остается.

Надеемся, из данной статьи вы узнали что-то новое о роботах-пылесосах! Учитесь и делайте новые открытия каждый день, в мире еще много интересного и познавательного!

Будников Константин Андреевич

Цель работы – оценить вклад создания роботов, изучить устройство простого робота и условия, при которых он работает.

Задачи исследования:

Изучить литературу по теме «Роботы»;

Узнать об истории изобретения роботов;

Провести опыты по изучению работы роботов.

Методы:

- теоретический анализ различных источников информации;

Постановка опытов;

Обработка материалов эксперимента;

Наблюдение;

Проведя исследование, я сделал выводы, что роботы не способны заменить человека. Но они могут избавить людей от тяжелой и скучной работы.

Скачать:

Предварительный просмотр:

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ДЛЯ ДЕТЕЙ ДОШКОЛЬНОГО И МЛАДШЕГО ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА

НАЧАЛЬНАЯ ШКОЛА – ДЕТСКИЙ САД №43

Городское соревнование юных исследователей «Шаг в будущее – Юниор»

Роботы. Как они устроены

Учебно - исследовательская работа

Исполнитель: Будников Константин Андреевич, ученик 4 – В класса МОУ НШ-ДС №43

Руководитель: Басманова

Елена Геннадьевна,

Учитель начальных классов МОУ НШ-ДС №43

Сургут, 2011

Введение…………………………………………………………………….3

1.1. История создания первых роботов ………………………………....4

1.2. Преимущества и недостатки изобретения роботов…….……...5

1. Виды роботов………………………………………………..………..6

1. Устройство роботов……………………………………………….7

Глава 2. Опытно – экспериментальное исследование ……….……..10

Заключение……………………………………………………………......11

Список источников……………………………………………… …….12

Введение

Процесс научных открытий -

Это, в сущности,

непрерывное бегство от чудес.

Цель работы – оценить вклад создания роботов, изучить устройство простого робота и условия, при которых он работает.

Задачи исследования:

Изучить литературу по теме «Роботы»;

Узнать об истории изобретения роботов;

Провести опыты по изучению работы роботов.

Методы:

- теоретический анализ различных источников информации;

Постановка опытов;

Обработка материалов эксперимента;

Наблюдение;

Анализ.

Для проведения исследований мы использовали одну микросхему драйвера моторов и два фотоэлемента.

Глава 1. Роботы: история создания, использование человеком

1.1. История создания роботов

Ро́бот - аппарат, способный самостоятельно взаимодействовать с внешним миром и обладающий искусственным интеллектом или его зачатками. Обычно представляется в виде механического человека, реже предполагается колёсный робот или неантропоморфный. Часто роботами в рекламных целях или по незнанию называют автоматы и удалённо управляемые людьми устройства. Человекоподобный робот зовётся андроидом.

Слово «робот» было придумано чешским писателем Карелом Чапеком и его братом Йозефом и впервые использовано в пьесе Чапека « Р. У. Р. » («Россумские универсальные роботы», ). До появления промышленных роботов считалось, что роботы должны выглядеть подобно людям.

Идея искусственных созданий впервые упоминается в древнегреческом мифе о Кадме, который, убив дракона, разбросал его зубы по земле и запахал их, из зубов выросли солдаты, и в другом древнегреческом мифе о Пигмалионе , который вдохнул жизнь в созданную им статую - Галатею.

Самый древний в истории механический человек был сделан в 1540 году итальянцем Джанелло Делла Торре. Для развлечения императора Карла V он смастерил лютнистку, которая умела ходить и извлекала из своего инструмента звуки. Спустя два века швейцарский часовщик Пьер Жакке- Дроз продолжил работу начатую Делла Торре. Он конструировал красивейшие автоматы, которые функционировали за счет пружинного механизма, похожего на часовой.

Активное производство роботов началось в 1970-е годы. Прежде всего, они стали использоваться в производстве, для выполнения однообразных (и часто опасных) операций. Больше всего промышленных роботов используется в автомобильной промышленности, где они работают на штамповочных и сварочных участках, в покрасочных камерах, на сборке. Разумеется, роботы не могли сразу заменить людей в промышленности, но доля человеческого труда в производстве с тех пор неуклонно сокращается. Полностью автоматизированные фабрики, такие как фабрика IBM для сборки клавиатур в Техасе, называются "фабрики без освещения". Люди там уже не нужны: абсолютно всё производство, от момента выгрузки материалов и до получения готовой продукции у погрузочных ворот, полностью роботизировано и может работать круглосуточно и без выходных.

1.2 Преимущества и недостатки изобретения роботов

Роботы обладают следующими потенциальными преимуществами перед людьми:

1. теоретическая бессмертность - если какая-то деталь робота изнашивается, её легко заменить новой;
2. потенциальная приспособленность к любым условиям обитания, где материалы, из которых сделан робот, будут находиться в стабильном состоянии;
3. легкость получения новых особей - можно собирать промышленным способом;
4. легкость обучения - достаточно скопировать программу другого робота в нового робота;
5. робота можно отключить, если он не нужен, и хранить в таком виде.

Однако пока у роботов по сравнению с людьми более проявляются недостатки:

1. изготовление более-менее универсального и надёжного робота обходится слишком дорого;
2. настоящий искусственный интеллект не создан.

Очевидно, вследствие технического прогресса цена робота, выполняющего один и тот же набор функций, должна снижаться. Поэтому следует ожидать исчезновения первого указанного недостатка со временем. Второй же недостаток - отсутствие искусственного интеллекта - вполне может оказаться непреодолимым хотя бы потому, что мы не знаем, как работает интеллект естественный, и не факт, что когда-либо узнаем.

1.3. Виды роботов

Промышленные роботы

Появление станков с числовым программным управлением (ЧПУ ) привело к созданию программируемых манипуляторов для разнообразных операций по загрузке и разгрузке станков. Появление в 70-х гг. микропроцессорных систем управления и замена специализированных устройств управления на программируемые контроллеры позволили снизить стоимость роботов в три раза, сделав рентабельным их массовое внедрение в промышленности. Этому способствовали объективные предпосылки развития промышленного производства.

Бытовые роботы

Одним из первых примеров удачной массовой промышленной реализации бытовых роботов стала механическая собачка AIBO корпорации Sony . В сентябре в свободную продажу впервые поступили первые человекообразные роботы « Вакамару » производства фирмы Mitsubishi . Робот стоимостью $15 тыс. способен узнавать лица, понимать некоторые фразы, давать справки, выполнять некоторые секретарские функции, следить за помещением. Всё большую популярность набирают роботы-уборщики, по своей сути - автоматические пылесосы, способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека.

По всей видимости, оружие, используемое сегодня, понемногу теряет эффективность и актуальность в борьбе с врагом. Или же оно не настолько универсально и функционально, если ученые не перестают искать оружие, поражающее воображение тонкостью, миниатюрными размерами и смертельной опасностью. Израильские ученые взялись за разработку проекта, предусматривающего с помощью нанотехнологий создать роботов по размерам меньше обычной осы, которые будут способны выследить, сфотографировать и убить жертву. Также, применение нанотехнологий позволит сделать процесс слежки и атаки вражеских объектов более скрытным и опасным.

Роботы-учёные

Первые роботы-учёные Адам и Ева были созданы в рамках проекта Robot Scientist университета Аберистуита и в 2009 году одним из них было совершено первое научное открытие.

Роботы 1-го поколения были большими механическими «рабочими», предназначенными для тяжелой промышленности. Но потом, благодаря развитию и совершенствованию технологии, родилась новая серия роботов, более умелых и в то же время более похожих на тех, которых придумали за долго до этого литератора и кинематографисты. Это – так называемые «антропоморфные», то есть похожие на человека, роботы, которые делают то, на что не способны промышленные механизмы. Можно привести несколько примеров: они ходят, звонят по телефону и даже играют в настольный теннис.

Роботы игрушки

Многие крупные фирмы, специализирующиеся на производстве игрушек, работают над ними и уже представили общественности эти разработки. Среди роботов «сделай сам» – управляемый дистанционно футболист, робот-паук, который замечает препятствия, и другой, двигающийся под воздействием изменения освещения. Самый большой называется 65 230 , состоит из 400 деталей и снабжен 5 электродвигателями.

1.4. Устройство роботов

Так как же устроен робот? Что помогает ему двигаться? Их каких деталей он состоит?

Роботам требуются портативные аккумуляторы чрезвычайно высокой ёмкости, характеристики которых превосходят имеющиеся на рынке образцы. Проблемы адекватного энергообеспечения роботов не решены до сих пор. Решением могут стать атомные установки и , которые используются на космических зондах для дальних перелётов, с такими аккумулятором робот сможет работать 50-100 лет без зарядки

Также необходимы роботу двигатели. В наше время в качестве двигателей часто используются шаговые электродвигатели и сервоприводы .

Существуют разработки двигателей, не использующих в своей конструкции моторов: например, технология сокращения материала под действием электрического тока (или поля) которая позволяет добиться более точного соответствия движения робота натуральным плавным движениям живых существ.

Внешний вид

В Японии не прекращаются разработки роботов, имеющих внешний вид, на первый взгляд неотличимый от человеческого. Развивается техника имитации эмоций и мимики «лица» роботов.

В июне 2009 года ученые Токийского университета представили человекоподобного робота «KOBIAN», способного выражать свои эмоции - счастье, страх, удивление, грусть, гнев, отвращение - с помощью жестов и мимики. Робот способен открывать и закрывать глаза, двигать губами и бровями, использовать руки и ноги.

Система передвижения

Советский Луноход-1

Для передвижения по открытой местности чаще всего используют колёсную или гусеничную, реже - шагающую систему передвижения роботов. Это самые универсальные виды систем перемещения.

Робот на гусеничном ходу

Для неровных поверхностей создаются гибридные конструкции, сочетающие колёсный или гусеничный ход со сложной кинематикой движения колёс. Такая конструкция была применена в луноходе .

Внутри помещений, на промышленных объектах используются передвижения вдоль монорельсов , по напольной колее и т. д. Для перемещения по наклонным, вертикальным плоскостям используются системы, аналогичные «шагающим» конструкциям, но с вакуумными присосками.

Робот « BigDog » (внешне похожий на кентавра и разработанный для помощи в переноске грузов), демонстрирует достаточно эффективную походку на четырех ногах, включая удержание равновесия после бокового неожиданного воздействия (пинка).

Известный робот Asimo ходит на двух конечностях, подобно человеку. Так же известны роботы, подражающие движениям живых организмов.

Технология подзарядки

Разработаны технологии, позволяющие роботам самостоятельно осуществлять подзарядку, находя и подсоединяясь к стационарной зарядной станции.

Математическая база

Помимо уже широко применяющихся нейросетевых технологий, существуют алгоритмы самообучения взаимодействию робота с окружающими предметами в реальном трехмерном мире: робот-собака Aibo (использованный как механическое устройство) под управлением таких алгоритмов прошел те же стадии обучения, что и новорожденный младенец - самостоятельно научившись координировать движения своих конечностей и взаимодействовать с окружающими предметами. Это дает ещё один пример математического понимания алгоритмов работы высшей нервной деятельности человека.

Глава 2. Опытно – экспериментальное исследование создания робота

Я попробовал сделать робота. Использовал одну микросхему драйвера моторов и два фотоэлемента. В зависимости от способа соединения моторов, микросхемы и фотоэлементов мой робот будет двигаться на свет или, наоборот, прятаться в темноту, бежать вперед в поисках света или пятиться, как крот, назад.

Принцип поведения робота основывается на "фоторецепции". В живой природе, которой будет подражать наш робот, фоторецепция - одно из основных фотобиологических явлений, в котором свет выступает как источник информации.
Устройство робота, двигающегося вперед, когда на него падает луч света, и останавливающегося, когда свет перестает его освещать - называется фотокинезисом - ненаправленным увеличением или уменьшением подвижности в ответ на изменения уровня освещённости.
В устройстве робота, кроме микросхемы драйвера моторов L293D , будет использоваться только один фотоэлемент и один электромотор. В качестве фотоэлемента можно применить не только фототранзистор.

Заключение

Проведя исследование, я сделал выводы, что роботы не способны заменить человека. Но они могут избавить людей от тяжелой и скучной работы.

Список источников

1. Космонавтика. Малая энциклопедия. Гл. редактор В. П. Глушко. М.: Советская энциклопедия, 1970. 527c.

2. Энциклопедия Космонавтика. Гл. ред. В. П. Глушко. М.: Советская энциклопедия, 1985. 526c.

3. Дитрих А.К. Почемучка. – М.:АСТ, 2004, 335с.

4. Что? Зачем? Почему? Большая книга вопросов и ответов.- М.:Эксмо, 2002, 512с.

5. Я познаю мир: Детская энциклопедия.: Изобретения._ М.: АСТ, 1999, 512с.

6. Я познаю мир: Детская энциклопедия: История вещей. – М.:АСТ, 1998, 512с. Слайд 2

Задачи исследования: - изучить литературу по теме «Роботы»; - узнать об истории изобретения роботов; - провести опыты по изучению работы роботов. Методы: - теоретический анализ различных источников информации; - постановка опытов; - обработка материалов эксперимента; - наблюдение; - анализ.

Ро́бот - аппарат, способный самостоятельно взаимодействовать с внешним миром и обладающий искусственным интеллектом или его зачатками.

Кто первый создал механического человека? 1540 год - итальянец Джанелло Делла Торре

Промышленные роботы

Бытовые роботы

Военные роботы

Для передвижения используют колёсную или гусеничную, реже - шагающую систему передвижения роботов.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОДЗАРЯДКИ

ВЫВОД: Проведя исследование, я сделал выводы, что роботы не способны заменить человека. Но они могут избавить людей от тяжелой и скучной работы.

Список источников 1. Космонавтика. Малая энциклопедия. Гл. редактор В. П. Глушко. М.: Советская энциклопедия, 1970. 527c. 2. Энциклопедия Космонавтика. Гл. ред. В. П. Глушко. М.: Советская энциклопедия, 1985. 526c. 3. Дитрих А.К. Почемучка. – М.:АСТ, 2004, 335с. 4. Что? Зачем? Почему? Большая книга вопросов и ответов.- М.:Эксмо, 2002, 512с. 5. Я познаю мир: Детская энциклопедия.: Изобретения._ М.: АСТ, 1999, 512с. 6. Я познаю мир: Детская энциклопедия: История вещей. – М.:АСТ, 1998, 512с. 7. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Физика\Сост. А.А. Леонович. – М.:АСТ, 1996, 480 с. 8. http://www.e-blog.com.ua/8854/

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ