Roboty to zatem systemy, które są w stanie zastąpić człowieka w różnych obszarach działalności ze względu na jego zdolność „myślenia” i „robienia” (oczywiście stosunek „myślenia” do „robienia” jest inny dla różnych robotów). Obszary zastosowań robotów są już niezwykle zróżnicowane, od opieki medycznej, gdzie pełnią funkcję pielęgniarek i opieki nad chorymi, po badania, gdzie roboty mogą zastąpić człowieka w głębinach oceanu i na innych planetach.
W tej książce ograniczymy się do rozważenia robotów stosowanych w budowie maszyn, produkcji instrumentów i przemyśle radioelektronicznym, a nie zajmiemy się robotami potrzebnymi w rolnictwie, przemyśle lekkim, górniczym itp.
Do czego służą roboty przemysłowe? Odpowiedź na to pytanie wydaje się prosta: potrzebne są do zastąpienia człowieka w jego działalności produkcyjnej, czyli do wykonywania różnego rodzaju podstawowych i pomocniczych operacji technologicznych. Jednak nie wszystko jest takie proste.
Rozważmy na przykład proces technologiczny obróbki skrawaniem przy produkcji młotka. W zasadzie nowoczesne roboty przemysłowe mogą to łatwo zrobić za pomocą pliku. Ale czy jest to racjonalne w produkcji? Okazuje się, że nie. Przecież stworzono już maszyny do cięcia metalu ze sterowaniem numerycznym (CNC), które w trybie automatycznym, bez ingerencji człowieka w proces obróbki, są w stanie rozwiązać ten i inne, znacznie bardziej złożone problemy, w tym takie, których człowiek już nie jest w stanie rozwiązać radzić sobie ręcznie, znacznie szybciej i z wyższą jakością.
Wiadomo, że żaden robot nie jest w stanie konkurować z taką maszyną. Ale to nie jest konieczne. Obrabiarki CNC mają za zadanie poprzez usunięcie nadmiaru materiału z przedmiotu obrabianego (nadatek) uzyskać część o wymaganym kształcie i rozmiarze, czyli zautomatyzować proces cięcia. Są uniwersalne, to znaczy mogą przetwarzać szeroką gamę części różniących się kształtem, rozmiarem, materiałem itp. Ale do tej pory ludzie instalowali te części na maszynie i je usuwali. W pewnym sensie mamy tu do czynienia z paradoksem. Najbardziej złożoną rzecz decydującą o kwalifikacjach pracownika tokarki uniwersalnej, czyli sam proces obróbki części, zautomatyzowano przy użyciu tokarki CNC, ale najprostsze zadania montażu części w uchwycie maszyny, z którymi poradzi sobie każdy uczeń bez problemu poradzi sobie z tokarką, nie dało się jej zautomatyzować (nie mówimy oczywiście o liniach automatycznych w produkcji masowej i wielkoseryjnej, na których obrabiana jest ta sama część; tam operacje te wykonują na przykład operatorzy samochodów ). Jest to spowodowane różnorodnością kształtów, rozmiarów, trajektorii ruchu części i oczywiście dotyczy nie tylko sprzętu do obróbki.
Czynności załadunku i rozładunku urządzeń technologicznych mają charakter pomocniczy. Jednak zakres zastosowania robotów w produkcji nie ogranicza się tylko do nich.
Na przykład podczas procesu spawania elektrycznego konieczne jest, aby koniec elektrody poruszał się z określoną prędkością w stosunku do złącza spawanych części. Jeśli trajektoria ruchu jest prosta, np. prosta, wówczas proces ten można zautomatyzować. Jednak najczęściej spawane części mają złożony kształt, a co za tym idzie złożoną konfigurację złącza, dlatego tak dużą ilość prac spawalniczych wykonywano ręcznie. Roboty z powodzeniem zastępują w tych procesach człowieka.
To samo można powiedzieć o malowaniu natryskowym za pomocą pistoletów natryskowych (istnieją inne metody malowania, w szczególności zanurzanie, ale nie będziemy się nad nimi rozwodzić). Części o prostych kształtach, takie jak panele, są malowane za pomocą przenośników farby, w których części poruszają się ze stałą prędkością obok pistoletów natryskowych. W przypadku części o bardziej skomplikowanych kształtach metoda ta nie jest odpowiednia, ponieważ w celu równomiernego malowania konieczne jest, aby odległość pistoletu natryskowego od malowanej powierzchni i prędkość ruchu były stałe. A co jeśli część ma kształt szafki lub ramy, którą również trzeba pomalować od środka? Roboty mogą z powodzeniem rozwiązać i te problemy.
Co jest wspólnego w tych procesach technologicznych załadunku części, spawania, malowania, co pozwala mówić o możliwości i konieczności wykorzystania do ich wykonania robotów? Ogólna zasada jest taka, że we wszystkich przypadkach konieczne jest zapewnienie, że część porusza się względem dowolnego narzędzia roboczego po dość złożonej trajektorii (w zasadzie nie ma znaczenia, czy robot porusza się częścią względem sprzętu, jak podczas ładowania, lub głowicę spawalniczą, jak przy spawaniu). Złożoność trajektorii, jaką może zapewnić robot, osiąga się poprzez zwiększenie złożoności kinematyki siłowników.
Zatem zadaniem robotów przemysłowych jest przemieszczanie części w przestrzeni lub narzędzia roboczego (głowicy spawalniczej, pistoletu natryskowego) względem części lub części względem siebie (jak np. w montażu). Oczywiście należy zadbać o spełnienie określonych warunków i reżimów technologicznych. Na przykład podczas montażu często konieczne jest wywieranie siły na połączenie części.
Jaka jest złożoność tego rodzaju operacji technologicznych i dlaczego tylko człowiek może je wykonywać? Istnieją dwa główne powody: pierwszy to różnorodność kształtów geometrycznych i rozmiarów części oraz torów, po których te części muszą być przemieszczane, a drugi powód, wynikający z pierwszego, to duża ilość informacji, różnorodność i złożoność zadań związanych z jego przetwarzaniem podczas operacji.
Zdefiniujmy teraz, czym jest robot przemysłowy. Zgodnie z normą państwową robot przemysłowy to „przeprogramowalna automatyczna maszyna wykorzystywana w procesie produkcyjnym do wykonywania funkcji motorycznych zbliżonych do funkcji człowieka podczas przemieszczania przedmiotów produkcyjnych i (lub) urządzeń technologicznych”.
Ponieważ robot przejmuje szereg funkcji produkcyjnych człowieka, interesujące jest porównanie ich funkcjonalności, wymaga to jednak systemu kryteriów ich oceny. Oto główne parametry techniczne robota, które pozwalają ocenić, co potrafi.
Pierwszą interesującą rzeczą jest to, jakie ciężary może podnosić. Nominalna nośność robota przemysłowego określa maksymalną masę obiektów przemysłowych, którymi może on manipulować i nie tylko musi być w stanie uchwycić i utrzymać, ale także ustalone wartości innych cech użytkowych. Ze względu na udźwig roboty dzieli się na grupy: od ultralekkich, przeznaczonych do pracy z częściami o masie do 1 kg, po superciężkie, podnoszące obiekty produkcyjne o masie przekraczającej 1000 kg.
Inną krytyczną cechą jest dokładność, z jaką robot może przenieść część lub narzędzie do danej pozycji w przestrzeni. Nazywa się to błędem pozycjonowania korpusu roboczego manipulatora i charakteryzuje odchylenie położenia korpusu roboczego manipulatora robota przemysłowego od określonego podczas jego programowania. Dopuszczalny błąd pozycjonowania zależy od operacji, do jakich robot jest używany. Jeśli maluje część za pomocą pistoletu natryskowego, wówczas błąd pozycjonowania rzędu kilku milimetrów nie ma praktycznie żadnego wpływu na jakość produktu. Jednak przy spawaniu łukowym przy takim błędzie robot może nawet nie doprowadzić elektrody do złącza części. W tym przypadku dopuszczalny błąd pozycjonowania nie powinien przekraczać dziesiątych części milimetra. Jeśli chodzi o montaż zegarka, zazwyczaj wymagana jest precyzja mikronowa.
Ważną cechą są cechy geometryczne obszaru roboczego robota przemysłowego. Obszar roboczy to przestrzeń, w której może znajdować się część robocza manipulatora; innymi słowy, jest to całość wszystkich punktów, do których można przesunąć element roboczy. W zależności od konstrukcji robota przemysłowego obszar roboczy może mieć inny kształt, na przykład prostokąt. Obszar roboczy charakteryzuje się wymiarami liniowymi lub kątowymi, polem przekroju poprzecznego i objętością.
Jednak koncepcja obszaru roboczego nie charakteryzuje w wystarczającym stopniu możliwości technologicznych robota. Przykładowo robot montażowy typu Skilam posiada obszar roboczy pokazany na rys. 2. Czy jednak w obszarze pracy może wykonywać jakiekolwiek czynności montażowe? Okazuje się, że nie. „Skylam” jest w stanie wykonywać operacje montażowe, w których ruch roboczy w celu wdrożenia interfejsu odbywa się wyłącznie w pionie od góry do dołu. Jeśli musisz poruszać się pod kątem, „Skilam” nie poradzi sobie z tym zadaniem. Jego ręka nie jest wystarczająco elastyczna, więc nie może przesuwać części w przestrzeni po dowolnej trajektorii. Możliwości te zależą od liczby stopni mobilności robota przemysłowego. Liczba stopni ruchomości odnosi się do liczby stopni swobody łańcucha kinematycznego manipulatora. W praktyce jest ona równa liczbie par kinematycznych, obrotowej i translacyjnej. Z przebiegu geometrii analitycznej wiadomo, że do wykonania dowolnego ruchu w przestrzeni trójwymiarowej wystarczą trzy ruchy translacyjne i trzy obrotowe. To liczba stopni mobilności decyduje głównie o redundancji kinematycznej robota i szerokości jego funkcjonalności.
Ryż. 2. Specjalistyczny robot montażowy „Skilam” (Japonia) (a) i konfiguracja jego obszaru roboczego (b)
Pojęcie przestrzeni roboczej, czyli przestrzeni, w której może znajdować się siłownik robota przemysłowego, różni się od koncepcji przestrzeni roboczej.
Wyróżnia się roboty stacjonarne i mobilne. Roboty stacjonarne przeznaczone są do pracy w jednym stanowisku pracy. Roboty mobilne obsługują kilka stanowisk. Należą do nich np. roboty portalowe, takie jak M-33 (rys. 3), które mogą poruszać się po torze jednoszynowym i obsługiwać kilka tokarek, a także roboty transportowe, które transportują detale i części z magazynu do maszyn i z powrotem, przenoszenie części z maszyny na maszynę.
Mówiąc o parametrach użytkowych robotów przemysłowych, nie można nie wspomnieć o ich niezawodności. Niestety, im szersza funkcjonalność, tym robot jest mniej niezawodny ze względu na większą złożoność. Niezawodność robotów ocenia się na podstawie średniego czasu między awariami. Ważna jest poprawa niezawodności robotów. Przecież linię produkcyjną obsługuje kilka robotów (a czasem kilkadziesiąt), a jeśli któryś z nich ulegnie awarii, cała linia staje.
Pomimo tego, że od powstania pierwszych robotów przemysłowych minęło bardzo niewiele czasu, istnieją już ich trzy generacje. Pierwsza generacja to roboty programowe, druga generacja to roboty adaptacyjne, a trzecia generacja to tzw. roboty inteligentne.
Czym różnią się roboty różnych generacji? Różnią się pod wieloma względami, ale główną różnicą jest elastyczność, zdolność do adaptacji, zmiany zachowania, gdy zmienia się środowisko produkcyjne. Elastyczność ta (oczywiście w granicach funkcjonalności zależnej od kinematyki robota) determinowana jest głównie informacją o środowisku zewnętrznym, które robot może dostrzec oraz możliwością jego przetworzenia przez układ sterowania robota, który generuje działania sterujące dla siłowniki.
Nie należy jednak sądzić, że jedna generacja robotów konsekwentnie zastępuje inną. Tłumaczy się to tym, że przy użytkowaniu robotów należy przestrzegać zasady minimalnej redundancji funkcjonalnej, tj. w zależności od charakteru zadania technologicznego, które robot ma wykonać, należy dobrać poziom jego redundancji funkcjonalnej nie wyższa niż wymagana dla konkretnego zadania.
Powiedzieliśmy już, że historia robotyki nie zaczęła się „od zera”. Poprzednikami robotów przemysłowych były manipulatory zabudowane na sztywno (autooperatory), które czasami nazywane są robotami zerowej generacji, a obecnie z powodzeniem stosowane są w liniach automatycznych. W produkcji masowej i wielkoseryjnej powstają linie automatyczne, umożliwiające produkcję tej samej części w dużych ilościach i przez długi okres czasu (kilka lat). Operatorzy samochodowi pracują w tym samym cyklu z wszystkimi pozostałymi urządzeniami technologicznymi linii i wykonują pomocnicze operacje załadunku i rozładunku. Ponieważ część jest zawsze taka sama, nie ma potrzeby przebudowy napędu automatycznego.
Roboty pierwszej generacji – oprogramowanie – wyróżniają się tym, że ich zachowanie może się zmienić w wyniku zmiany programu. Rozważmy na przykład robota ładującego części do uchwytu tokarki CNC z palety (jest to urządzenie do transportu części, w którym są one przechowywane ściśle zorientowane w specjalnych gniazdach). Robot pobiera detale z palety jeden po drugim i umieszcza je w uchwycie maszyny, a gotowe detale w wolnych slotach. Po przetworzeniu wszystkich części na palecie można przesłać paletę z innymi częściami. Następnie należy wprowadzić program sterujący do maszyny CNC w celu przetworzenia nowej części. Nowy program zostaje także wprowadzony do układu sterowania robota. W ten sposób robot jest rekonfigurowany do ładowania innych części, podczas gdy pracuje w ściśle deterministycznym środowisku.
Wszelkie informacje o zmianach w środowisku produkcyjnym trafiają do układu sterującego robota w trakcie jego programowania. Informacje o zmianach w otoczeniu otrzymywane podczas pracy robota są niezwykle znikome. Robot nie wyposażony w specjalny czujnik, jeśli w którymś ze slotów palety nie ma części, będzie próbował „zająć” puste miejsce i zamontować ją w uchwycie. Jeśli robot jest wyposażony w czujniki dotykowe, które potrafią wykryć brak części, zatrzyma się i wezwie osobę, która musi ustalić przyczyny zatrzymania i je wyeliminować. Robot programowy nie jest w stanie dostosować się do nowego programu ani dostosować do zmian, które zaszły bez pomocy człowieka. Informacja o nieplanowanych zmianach w środowisku produkcyjnym przedostająca się do systemu sterowania robota może wywołać tylko jeden typ reakcji – zatrzymanie jego pracy i wezwanie serwisu. Jednocześnie, dzięki możliwości szybkiego przystosowania się do wykonywania nowych zadań, roboty programowe znalazły szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłu i stanowią obecnie większość robotów stosowanych w przemyśle.
Roboty drugiej generacji potrafią reagować na zmiany w otoczeniu zewnętrznym. Nazywa się je adaptacyjnymi. Jakiego rodzaju zmiany w otoczeniu zewnętrznym mamy tu na myśli? Przecież wydawałoby się, że na produkcji wszystko da się tak zorganizować, żeby robotowi wystarczyło wykonanie określonego programu, a to zapewni jego niezawodne działanie. Jednak nie zawsze jest to możliwe.
Rozważmy na przykład proces spawania łukowego. Załóżmy, że musisz przyspawać ścianę boczną do dachu kabiny ciągnika Białoruś. Części do spawania mają złożony kształt, a połączenie ma złożoną konfigurację. Robot wyposażony w głowicę spawalniczą musi przesuwać go po odpowiedniej drodze, a ruch ten można zaprogramować. Co dzieje się w praktyce, gdy operację spawania wykonuje robot programowy? Zamiast dobrych produktów często otrzymujemy produkty wadliwe. Wynika to z faktu, że części, jak już powiedzieliśmy, mają złożony kształt, znaczne wymiary, a wymagania dotyczące dokładności ich wykonania nie są bardzo wysokie, ponieważ drobne odchylenia wymiarów nie mają znaczącego wpływu na charakterystyka eksploatacyjna kabiny; podczas transportu części wykonane z blachy mogą się nieznacznie zdeformować, ale długość złącza jest dość znacząca. Dzięki temu robot w niektórych miejscach dobrze ułoży szew, w innych tylko na jednej ze spawanych części, a w niektórych nawet „gotowa powietrze”.
Adaptacyjny robot spawalniczy, wykonując tę operację za pomocą czujników, w które jest wyposażony, stale monitoruje położenie elektrody względem złącza części. Informacja o przemieszczeniu trafia do układu sterującego robota, który przetwarza ją w czasie rzeczywistym, generuje działania sterujące i przekazuje je do organów wykonawczych robota, które korygują trajektorię ruchu.
Tym samym roboty adaptacyjne posiadają rozbudowany system postrzegania informacji o środowisku zewnętrznym podczas swojej pracy, czego nie posiadają roboty programowe. Informacje te muszą być nie tylko postrzegane, ale także przekształcane w informacje sterujące, dlatego roboty adaptacyjne posiadają system przetwarzania informacji. Ponieważ komputer jest uniwersalną maszyną do przetwarzania informacji, systemy sterowania robotami adaptacyjnymi tworzone są w oparciu o dość wydajne systemy obliczeniowe oparte na technologii mikroprocesorowej. Oczywiście reakcja robota na zmiany w otoczeniu zewnętrznym musi być dość wyraźna. Algorytmy przetwarzania informacji o zmianach środowiska zewnętrznego na działania sterujące są programowane i stanowią bardzo ważną część oprogramowania. Doskonałość oprogramowania robota adaptacyjnego zapewnia przede wszystkim szerokość jego funkcjonalności i efektywność operacyjną. Roboty drugiej generacji są już stosowane w przemyśle, ale ich liczba jest nadal stosunkowo niewielka.
Roboty trzeciej generacji są inteligentne. Nie są jeszcze produkowane przez przemysł i nie są wykorzystywane w produkcji. A ich obszar zastosowania to... produkcja nie jest jeszcze jasna. Naukowcy w kraju i za granicą prowadzą intensywne badania nie tyle w kierunku tworzenia inteligentnych robotów, co raczej próbują rozwiązać łatwiejsze zadanie, jakim jest stworzenie niektórych elementów sztucznej „inteligencji”. Czym inteligentne roboty różnią się od innych? Jako roboty trzeciej generacji są naturalnie wyposażone we wszystkie te same możliwości, co roboty pierwszej generacji (oprogramowanie) i drugiej generacji (adaptacyjne). Inteligentne roboty, podobnie jak roboty programowe, są zdolne do celowego działania i mogą wykonywać sekwencję działań ściśle określoną przez program. Podobnie jak roboty adaptacyjne potrafią odbierać informacje o środowisku zewnętrznym, przetwarzać je i zmieniać swoje zachowanie zgodnie ze zmianami w środowisku zewnętrznym. Główna różnica między inteligentnymi robotami polega na tym, że potrafią planować swoje działania. Wystarczy postawić przed robotem trzeciej generacji zadanie: jasno sformułować cel, kryteria, według których musi oceniać sposoby osiągnięcia celu, ustalić ograniczenia, w ramach których może działać, a sam może wypracować wiele metod, sposobów rozwiązać zadanie, ocenić je z punktu widzenia w oparciu o podane kryteria, wybrać najlepszą ścieżkę w określonych warunkach i rozwiązać problem. Zatem najważniejszą rzeczą, która wyróżnia roboty różnych generacji, jest wielkość i złożoność zadań przetwarzania informacji, które powstają podczas ich działania.
Zastosowanie nowoczesnych robotów przemysłowych zwiększa produktywność sprzętu i wydajność produktów, poprawia jakość produktów, zastępuje człowieka w monotonnej i ciężkiej pracy oraz pomaga oszczędzać materiały i energię. Ponadto są na tyle elastyczne, że można je stosować w produkcji średnio- i małoseryjnej, czyli tam, gdzie tradycyjne narzędzia automatyzacji nie mają zastosowania. Produkty na małą skalę mają duży rynek. Badania pokazują, że zdecydowana większość części kupowanych, nawet przez wojsko, została wyprodukowana w ilościach mniejszych niż 100, a w Wielkiej Brytanii szacuje się, że około 75% wszystkich części metalowych zostało wyprodukowanych w ilościach mniejszych niż 50. Roboty nie posiadają jeszcze wielu najważniejszych cech właściwych człowiekowi, np. nie potrafią inteligentnie reagować na nieprzewidziane sytuacje i zmiany w środowisku pracy, samouczenia się w oparciu o własne doświadczenia i doskonałej koordynacji działań układ ręka-oko. Roboty chwytakowe lub podobne są używane do operacji manipulacyjnych, takich jak usuwanie zadziorów, odlewanie, czyszczenie wlewków, kucie, obróbka cieplna, odlewanie precyzyjne, obsługa maszyn, formowanie, pakowanie, obsługa części i magazynowanie. Zamiast chwytaków ramiona robotyczne można wyposażyć w różnorodne narzędzia do wykonywania zadań, od malowania natryskowego, nakładania powłok klejących i izolacyjnych po wiercenie, pogłębianie, dokręcanie nakrętek, szlifowanie i piaskowanie. Ponadto roboty można wykorzystać do zgrzewania punktowego i łukowego, obróbki cieplnej i cięcia płomieniem lub laserem oraz czyszczenia strumieniem wody. Warto zaznaczyć, że początkowe złudzenia co do możliwości stworzenia uniwersalnego robota zdolnego wykonać niemal każdą pracę – od montażu po zgrzewanie punktowe – zostały obecnie w dużej mierze rozwiane. Roboty stają się obecnie wyspecjalizowane, stają się robotami malarskimi, robotami spawalniczymi, robotami montażowymi itp.
Na koniec, jeśli chodzi o potencjalne zastąpienie pracowników etatowych, należy pamiętać, że robot może zastąpić tylko kogoś, kto „pracuje jak robot”. Jednak niedaleki jest czas, kiedy roboty będą mogły zastąpić człowieka nie tylko w żmudnych, powtarzalnych i wyczerpujących pracach, ale także w pracach, które kiedyś uważano za wymagające umiejętności zdobywanych poprzez doświadczenie. Dlatego zrozumiałe jest, że wiele osób niepokoi się rozprzestrzenianiem się robotów w związku z możliwym wzrostem bezrobocia.
Wraz z pojawieniem się wyrafinowanych urządzeń robotycznych nie można już powiedzieć, że roboty po prostu zastąpią ludzi na nieatrakcyjnych stanowiskach, ale ludzkości grozi degradacja, jeśli w obawie przed bezrobociem będzie nadal wykonywać żmudne, monotonne prace.
Słowo robot pochodzi od czeskiego słowa „robota”, które oznacza „ciężką pracę” lub „pracę”. Dzisiaj używamy słowa „robot” w odniesieniu do dowolnej sztucznej maszyny, która może wykonywać pracę lub inne czynności zwykle wykonywane przez człowieka, automatycznie lub za pomocą pilota.
Co robią roboty?
Wyobraź sobie, że Twoim zadaniem było dokręcenie jednej śruby w tosterze. I robisz to raz za razem, dzień po dniu, tygodniami, miesiącami lub latami. Ten rodzaj pracy lepiej nadaje się do robotów niż do ludzi. Większość współczesnych robotów jest wykorzystywana do wykonywania powtarzalnych zadań lub prac uznawanych za zbyt niebezpieczne dla człowieka. Robot idealnie nadaje się np. do rozbrajania bomb. Roboty są również wykorzystywane w fabrykach do produkcji samochodów, słodyczy i elektroniki. Roboty są obecnie wykorzystywane w medycynie, technice wojskowej, do wykrywania obiektów pod wodą, do eksploracji innych planet itp. Technologia robotyczna pomogła osobom, które straciły ręce lub nogi. Roboty są doskonałymi pomocnikami dla całej ludzkości.
Dlaczego warto używać robotów?
Powód korzystania z robotów jest dość prosty i jasny. Faktem jest, że roboty są często tańsze w obsłudze niż ludzie. Łatwiej jest wyposażyć stanowiska pracy w roboty, a czasami wprowadzenie robotów jest jedynym możliwym sposobem rozwiązania pewnych problemów. Roboty mogą eksplorować wnętrza zbiorników paliwa, wulkanów, podróżować po powierzchni Marsa czy innych miejscach zbyt niebezpiecznych dla człowieka. Roboty mogą robić to samo w kółko, nie nudząc się. Mogą wiercić ściany, spawać rury, malować samochody i obchodzić się z substancjami toksycznymi. W niektórych sytuacjach roboty są znacznie dokładniejsze i mogą obniżyć koszty produkcji z powodu błędu ludzkiego. Roboty nigdy nie chorują, nie muszą spać, nie potrzebują jedzenia, nie mają dni wolnych, a co najważniejsze, nigdy nie narzekają!
Z czego zrobione są roboty?
Roboty mogą być wykonane z różnych materiałów: metalu, plastiku i wielu innych. Większość robotów składa się z 3 głównych części:
- Kontroler lub „mózg” robota, sterowany przez program komputerowy. Tutaj przechowywane są algorytmy, za pomocą których robot wykonuje różne manipulacje.
- Części mechaniczne: silniki, tłoki, mechanizmy chwytające, koła i przekładnie, dzięki którym robot może się poruszać, przenosić przedmioty, obracać się itp.
- Czujniki przekształcają otrzymane informacje w wygodną formę do dalszej transmisji. Czujniki pozwalają robotowi poruszać się po terenie, określać wielkość, kształt, odległość między obiektami, kierunek oraz inne cechy i właściwości substancji. Roboty są często wyposażone w czujniki ciśnienia, które potrafią określić siłę nacisku potrzebną do uchwycenia przedmiotu bez jego uszkodzenia.
Sztuczna inteligencja
Sztuczna inteligencja została pierwotnie opracowana z myślą o odtworzeniu ludzkiego umysłu, jednak obecnie wiele badań koncentruje się na tzw. Zasady inteligencji roju można wykorzystać np. przy tworzeniu nanorobotów.
Sztuczna inteligencja została początkowo opracowana w celu odtworzenia ludzkiego umysłu, jednak obecnie duża część badań koncentruje się na tzw. inteligencji roju – szczególnym typie inteligencji, który objawia się we wspólnym działaniu owadów lub działaniu duża liczba prostych mechanizmów robotycznych. Zasady inteligencji roju można wykorzystać np. przy tworzeniu nanorobotów.
Ograniczenia robota
Niestety roboty nie potrafią myśleć ani podejmować decyzji jak na filmach. Roboty to maszyny posiadające zaprogramowane ruchy, które pozwalają im poruszać się w określonych kierunkach w określonej sekwencji czynności. Sztuczna inteligencja pozwala robotom przetwarzać otrzymane informacje, a nawet uczyć się. Ale nadal mają znaczne ograniczenia, ponieważ są w stanie zrozumieć tylko niektóre rodzaje informacji i wykonywać tylko ograniczony zestaw funkcji związanych z nimi po utworzeniu.
Co kojarzy Ci się z koncepcją robotyki? Zgadzam się, wyobraźnia wyobraża sobie coś humanoidalnego, z mechanicznymi rękami i nogami lub pajęczaka, a także zawsze pojawia się słynny pies-robot. Jednym słowem wiele osób ma dość wąskie i jednostronne pojęcie o robotach.
W rzeczywistości we współczesnym świecie roboty są dość poszukiwane. Wykorzystuje się je w zupełnie innych obszarach życia, o których wielu może nawet nie wiedzieć.
Medycyna
W najbardziej niesamowity sposób roboty ratują ludzkie losy, a czasem nawet życie. Być może nie zdajesz sobie z tego sprawy, ale współczesne protezy kończyn są bezpośrednio związane z robotyką. Stałe sztuczne dłonie należą już do odległej przeszłości; dzisiejsze protezy mogą poruszać palcami. Ich kontrola jest bezpośrednio związana z impulsami elektrycznymi przenoszonymi przez organizm.
Jednak sztuczne kończyny to nie jedyna zaleta robotów w medycynie. Najbardziej zaawansowane okazy są w stanie przeprowadzać zaawansowane technologicznie operacje!
Przestrzeń
Chyba nikt nie będzie miał wątpliwości, że przestrzeń zdaje się być przeznaczona do zamieszkania przez roboty. Rzeczywiście, jeśli spojrzysz na historię eksploracji kosmosu, zobaczysz, że większość eksploracji kosmosu spadła na barki robotów. Lunokhod, łazik marsjański i awatar robota to najbardziej znane roboty kosmiczne. W rzeczywistości istnieje wiele ich odmian, wszystkie są przeznaczone do pracy w warunkach kosmicznych i wykonywania czynności, które byłyby niemożliwe lub niezwykle niebezpieczne dla człowieka.
Systemy bezpieczeństwa
Systemy robotyczne dobrze sprawdzają się w dziedzinie bezpieczeństwa. Roboty te jako pierwsze wykrywają sytuacje stwarzające zagrożenie pożarowe i skutecznie im zapobiegają.
Współczesne ćwiczenia wojskowe są jak najbardziej zbliżone do rzeczywistości, dzięki robotom imitującym wroga. Roboty do ćwiczeń wojskowych nie mają stylowego wyglądu, ale dość dobrze imitują ludzkie impulsy i nawyki.
Roboty potrafią także długoterminowo monitorować obiekty budzące podejrzenia organów ścigania.
Produkcja i życie
Nie sposób wyobrazić sobie nowoczesnych fabryk bez technologii robotycznej. Roboty wykonują wiele różnych operacji. Zasadniczo są to czynności wymagające wielokrotnego powtarzania i dużej precyzji. Często zastosowanie robotów ratuje całe branże. Przecież ich zastosowanie może znacznie zwiększyć wydajność pracy, uwalniając jednocześnie zasoby ludzkie do rozwiązywania ważniejszych zadań.
Roboty doskonale sprawdzają się także w życiu codziennym. Najbardziej znane z nich to robot odkurzający i kosiarka. Można znaleźć także roboty specjalnie zaprojektowane do wykonywania bardziej skomplikowanych codziennych zadań.
Rozrywka
I oczywiście nikt nie anulował robotów, które mają dawać ludziom radość, zabawiając ich swoimi umiejętnościami. W przeważającej części roboty te reprezentują świat dziecięcych zabawek: wszelkiego rodzaju śpiewających i tańczących zwierząt, zabawek interaktywnych, samochodów i helikopterów sterowanych radiowo. Jednak roboty zapewniające rozrywkę dorosłym różnią się od robotów dziecięcych może z wyjątkiem rozmiaru.
Najbardziej niesamowite roboty na świecie zebrały się w tym tygodniu w centrum stolicy na Międzynarodowym Forum „Roboty Mobilne 2010”, zorganizowanym przy wsparciu Ministerstwa Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej. W ramach forum w Pałacu Sportu rywalizować będą robotowi zapaśnicy sumo, swoje umiejętności zaprezentują inteligentne maszyny omijające przeszkody, kombajny i śmieciarze...
Od czasów pierwszego wynalazcy robota, Leonarda da Vinci, minęło kilka wieków, a dziś zautomatyzowane maszyny mogą nie tylko poruszać rękami i obracać głową, ale także wyrażać uczucia i, co najbardziej zdumiewające, podejmować decyzje. Wielu z nich odnosi tak sukcesy w swojej pracy, że z łatwością mogą zastąpić człowieka.
Astronauta
We wrześniu 2010 roku pierwszy robot, nazwany Robonaut II, rozpocznie swoje obowiązki na pokładzie promu Discovery. Wyjątkowość tego urządzenia polega na tym, że będąc zręcznym i zwinnym, z łatwością może podnieść ładunek o wadze ponad 9 kg. W przeciwieństwie do człowieka nie potrzebuje skafandra kosmicznego, co oznacza, że Robonaut może zrobić wiele z tego, co ludzie, ale w próżni i bez specjalnej ochrony, podaje gzt.ru.
Gospodyni domowa
Jednym z najpopularniejszych obszarów robotyki jest tworzenie asystentów domowych. Ogólnie rzecz biorąc, robot jest maszyną o zachowaniu antropomorficznym. Słowo to po raz pierwszy pojawiło się w sztuce „R.U.R” czeskiego pisarza Karela Capka, a samo określenie pochodzi od czeskiego robota – praca przymusowa. Okazuje się, że ich głównym zadaniem jest służenie ludziom. W ten sposób Koreańczyk Mahru-Z może posprzątać dom, załadować pralkę, podgrzać jedzenie w kuchence mikrofalowej i zanieść je właścicielowi, pisze zhelezyaka.com.
Szachista
W zeszłym roku rosyjscy naukowcy opracowali robota szachowego. Za pomocą trójpalczastej sondy mechanicznej samodzielnie przesuwa figury na szachownicy elektrycznej. Deweloper Konstantin Kosteniuk powiedział, że robot pokonał już kilku znanych arcymistrzów, ale jego zdaniem wymaga udoskonalenia, np. powinien także mówić i myć naczynia. Na razie urządzenie może grać tylko jednocześnie z trzema przeciwnikami i bez końca ze sobą.
Walizka robota
Rosyjscy wynalazcy twierdzą, że zautomatyzowana walizka trafi do sprzedaży w przyszłym roku. Samo urządzenie będzie podążać za właścicielem, a raczej właścicielem karty beacon. Pokonuje przeszkody i uwzględnia cechy krajobrazu, np. wie, jak zatrzymać się przed schodami i zwolnić na pochyłej płaszczyźnie. Ładowanie akumulatora trwa 2 godziny, jest wykonane z odpornego na wstrząsy i wodoodpornego materiału, pisze robotronic.ru.
Dziecko
Przed podjęciem decyzji o zostaniu rodzicami japońscy wynalazcy doradzają posiadanie robota-symulatora dziecka. Nazywa się Yotaro i jest w stanie sprostać wszystkim trudnościom, jakie czekają na młodych rodziców. Potrafi wyrażać emocje, w szczególności potrafi płakać wodą.
Pielęgniarka
Oczywiście mechanizmy mają przede wszystkim służyć ułatwieniu życia ludziom. Naukowcy stale tworzą mikroroboty medyczne, które mogą penetrować ludzkie ciało, zmechanizowane ramiona itp. Na przykład amerykańscy naukowcy opracowali prototyp wózka inwalidzkiego, który może poruszać się samodzielnie. Detektory laserowe oceniają cechy krajobrazu i wyznaczają trasę. W Japonii zmechanizowane pielęgniarki i bracia pracują już w szpitalach, a w przyszłości będą mogli także nosić pacjentów na rękach. Urządzenie o wadze do 180 kg, z „ramionami” pokrytymi miękkim materiałem, podniesie pacjenta i kierując się danymi otrzymanymi z czujników, przeniesie go z miejsca na miejsce. Robot reaguje na głos i rozpoznaje twarze.
Pacjent
Roboty mogą być także symulatorem. Na przykład stomatologiczne. Zewnętrznie model Hanako wygląda jak osoba, podczas gdy początkujący lekarze „naprawiają” jej „zęby”, może udawać ból, przewracać oczami i ślinić się. Dodatkowo Hanako mówi „Boli mnie” i kilka innych standardowych zwrotów.
Sanitariusze morscy
Z pomocą ekologom i oceanografom przychodzą małe autonomiczne roboty AUE (autonomiczni podwodni eksploratorzy). Mogą pracować w „stadach” (5-6 pojazdów wielkości piłki nożnej i 20 mniejszych urządzeń), patrolując głębiny morskie i zbierając dane o stanie wody, prądach, ciśnieniu, poziomie zanieczyszczeń itp.
Modelka
Model robota został opracowany przez japońskich specjalistów. Mechaniczna dziewczyna, której ciało zawiera 30 silników, potrafi z wdziękiem poruszać się po wybiegu, przybierać różne pozy i wyrażać różnorodne emocje. Model HRP-4C ma 158 cm wzrostu i waży 43 kg – pisze pinktentacle.com.
Nauczyciel
Według filmów futurystycznych w przyszłości roboty będą pracować na równych zasadach z ludźmi we wszystkich obszarach działalności. W ten sposób kilka lat temu nauczyciel-robot przeszedł pomyślnie testy w japońskiej szkole. Zna różne języki, potrafi umówić się na apel, zlecać zadania i wyrażać emocje.
Sniffer
Naukowcy uczą roboty rozpoznawać zapachy. Przykładowo czujnik modelu Ubiko rozpoznaje zapach dymu i popiołu, po czym urządzenie wysyła sygnał do konsoli bezpieczeństwa, która już podejmuje działania mające na celu likwidację pożaru. Kolejne urządzenie wykorzystuje spektrometr podczerwieni do określenia składu chemicznego produktu, jego świeżości i składu.
Pomoc kuchenna
Pierwszy robot-kucharz został zaprojektowany w 2006 roku w Chinach. Model AIC-AI przygotował różnorodne dania, oczywiście kuchni chińskiej. Potrafi smażyć, gotować na parze, gotować, gotować, piec itp. A Robo Kelner 1 pracował w restauracji w Hongkongu. Robot przemieszczał się między stolikami, przyjmował zamówienia i oczywiście przynosił lokalowi dodatkowy dochód.
Emorobota
W miarę rozwoju robotyki modele stają się coraz bardziej emocjonalne. Roboty humanoidalne coraz bardziej przypominają ludzi. Potrafią nie tylko pełnić określone funkcje, ale także wyrażać podziw, zaskoczenie, smutek, niechęć, radość itp. Robot wykorzystując kamerę do wykrywania zmian na ludzkiej twarzy, odpowiednio na nie reaguje. W przyszłości planuje się wykorzystać go jako pielęgniarza.
Najmniejszy
Najmniejszy robot został zmontowany w Japonii w 1992 roku. Długość mechanizmu wynosiła zaledwie 1 cm, a najmniejszy humanoidalny robot to model BeRobot o wysokości nieco ponad 15 cm, potrafi chodzić, tańczyć, robić pompki i zna proste techniki zapasów orientalnego tai chi. Mechanizmem można sterować za pomocą głosu lub pilota.
Ryba
Japońska ryba-robot może niezauważona przez nie monitorować stworzenia morskie. Pod silikonową skorupą imitującą wyglądem lucjana czerwonego ukryty jest system balastów podobnych do tych stosowanych w łodziach podwodnych do wynurzania się i nurkowania. Urządzenie aktywowane jest poprzez ruchy części ogonowej.
Karaluchy
A roboty-karaluchy mogą niszczyć populacje szkodliwych owadów. Naukowcy z Francji, Belgii i Szwajcarii stworzyli model, który wygląda jak karaluch, porusza się na kółkach i jest wyposażony w kamery i czujniki podczerwieni. W przyszłości wynalazcy zamierzają stworzyć poważniejsze modele, na przykład zarządzania stadem owiec.
Asystent
Francuska firma Robosoft wprowadziła niedawno na rynek urządzenie o nazwie Kompai, które ma pomagać osobom starszym i niepełnosprawnym. Kompai nie tylko mówi i rozumie mowę, ale także wykonuje wiele różnych zadań w domu. Dodatkowo, korzystając z kamery wbudowanej w robota, możesz nawiązać kontakt z przyjaciółmi i znajomymi w Internecie.
Muzycy
Twórczość również przestała być przywilejem człowieka. Nowoczesne roboty potrafią grać na instrumentach muzycznych i malować obrazy. Jak podaje Daily Mail, wynaleziony przez specjalistów z Wassed University model WF-4RIV po mistrzowsku gra na flecie, a jednocześnie „słucha” publiczności i muzyków orkiestry. Robot Haile niczym żywy perkusista dostosowuje się do brzmienia melodii i sam improwizuje. A stworzona w Harbinie czteropalczasta ręka gra na organach elektronicznych.
Artysta
Szwajcar Salvador DaBot z wąsami i beretem to robot rysujący portrety. Najpierw robi zdjęcie twarzy, a następnie za pomocą specjalnego algorytmu tworzy rysunek. Jednocześnie potrafi „komunikować się”.
Miłośnik piwa
Austriaccy wynalazcy stworzyli robota alkoholowego w 2004 roku, pisze membrana.ru. Bar Bot siedzi w barze i szuka „ofiary”. Dostrzegając zaciekawione spojrzenie, zaczyna prosić o monetę, a po zebraniu wymaganej ilości zaczyna kręcić się wokół własnej osi, mówiąc: „Poproszę jedno piwo”. Barman wkłada mu do „ręki” puszkę piwa. „Dziękuję bardzo” – Bar Bot dziękuje i powoli nalewa napój do swoich „ust”, które przypominają muszlę. Następnie rzuca puszkę na podłogę i proces zaczyna się od nowa.
Materiał został przygotowany przez redakcję internetową www.rian.ru na podstawie informacji z RIA Novosti i otwartych źródeł
