Робототехника

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

СЕВЕРО-КАЗАХТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. М. КОЗЫБАЕВА

КАФЕДРА ИНФОРМАТИКИ  И МАТЕМАТИКИ

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

На тему РОБОТОТЕХНИКА 

 

 

 

 

 

                                                                                               ВЫПОЛНИЛ: студент группы ЭЭ-13

Аленов Азамат

ПРОВЕРИЛ: преподаватель  каф. ИиМ

Жаныбаева Галия Бактыбаевна

 

 

 

 

Г. Петропавловск 2013 

Содержание:

Введение 

1. Понятие и история происхождения термина “робототехника”
2. Роботы
3. Классификация роботов
4. Системы управления
5. Три закона робототехники
6. Примеры современных роботов

 

 

Введение 

В эпоху бурного развития науки и техники появляется множество  различных нововведений в самых  различных областях. Прилавки супермаркетов  заполняются экзотической пищей, в  торговых комплексах появляются одежды из новейших материалов, а в гипермаркетах  электроники и того дальше, невозможно угнаться за развитием новых изобретений. Все привычное старое стремительно сменяется на необыкновенное, новое, к которому так не просто привыкнуть. Но если бы не было прогресса, то люди не познали бы множества загадок, которые  еще не раскрыты, и природа тщательно  скрывает их от нас. Несмотря на все  это, благодарю высокой профессиональности современных ученых физиков, безостановочно ведутся разработки в различных  сферах. Простой человек вряд ли озадачивался вопросом что же нового можно внести в этот и без того безгранично цивилизованный и прогрессивный  мир. Для примера можно рассмотреть  наш мир, каким он был даже одну сотню лет назад. Не было не телевизоров, не компьютеров, не бытовой техник, без которой современному человеку в быту просто не обойтисьли даже 10 лет назад, когда сотовые телефоны только –только вышли в свет и были громоздкими и очень малофункциональными, что касается и компьютерной техники. Наука движет мир вперед, и в любых областях жизнедеятельности человека нужны какие – либо нововведения. В данном пример хотелось бы выбрать как определенный аспект – область медицины, а точнее ее технического потенциала. Медицина так же не стоит на месте, появляются новее сложнейшие аппараты, для жизнеобеспечения человека, примером тому могут стать множество аппаратов, например аппарат для искусственной вентиляции легких, либо аппарат искусственной почки и т.п. Появились миниатюрные измерители сахара в крови, электронные измерители пульса и давления, этот список можно дополнить неоднократно. Конкретнее хочется остановиться на примере внедрения робототехники в медицинскую отрасль. Различные роботы создаются человеком примерно с конца 20 –ого века, за пройденное время они были значительно улучшены и модернизированы. На данный момент существуют роботы – помощники, военные разработки роботов, космические, бытовые и конечно медицинские. Далее стоит подробнее разобрать какие виды роботов и для какого применения существуют на данный момент времени.

 

1. Понятие и история происхождения термина “робототехника” 

Робототехника (от робот и техника; англ. robotics) — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем и являющаяся важнейшей технической основой интенсификации производства.

Робототехника опирается  на такие дисциплины, как электроника, механика, информатика. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику. Слово «робототехника» было впервые использовано в печати Айзеком Азимовым в научно-фантастическом рассказе «Лжец», опубликованном в 1941 г.

В основу слова «робототехника»  легло слово «робот», придуманное  в 1920 г. чешским писателем Карелом  Чапеком для своей научно-фантастической пьесы «Р. У. Р.» («Россумские универсальные роботы»), впервые поставленной в 1921 г. и пользовавшейся успехом у зрителей. В ней хозяин завода налаживает выпуск множества андроидов, которые сначала работают без отдыха, но потом восстают и губят своих создателей.

Впрочем, некоторые идеи, положенные позднее в основу робототехники, появились ещё в античную эпоху  — задолго до введения перечисленных  выше терминов. Так, в «Илиаде» Гомера говорится, что бог Гефест сделал из золота говорящих служанок, придав им разум (т.е. — на современном языке — искусственный интеллект) и силу. Древнегреческому механику и инженеру Архиту Тарентскому приписывают создание механического голубя, способного летать (ок. 400 г. до н. э.). Множество подобных сведений содержится в книге «Робототехника: История и перспективы» И. М. Макарова и Ю. И. Топчеева, представляющей собой популярный и обстоятельный рассказ о роли, которую сыграли (и ещё сыграют) роботы в истории развития цивилизации.

 

2. Роботы

Робот (чеш. robot, от robota — подневольный труд или rob — раб) — автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма. Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков (аналогов органов чувств живых организмов), робот самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком (либо животными). При этом робот может как и иметь связь с оператором (получать от него команды), так и действовать автономно.

Внешний вид и конструкция  современных роботов могут быть весьма разнообразными. В настоящее  время в промышленном производстве широко применяются различные роботы, внешний вид которых (по причинам технического и экономического характера) далёк от «человеческого».

Зачастую «роботами» называют человекообразные автоматы (автоматоны).

 

 

3. Классификация роботов

Важнейшие классы роботов  широкого назначения — манипуляционные  и мобильные роботы.

Манипуляционный робот — автоматическая машина (стационарная или передвижная), состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и устройства программного управления, которая служит для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. Такие роботы производятся в напольном, подвесном и портальном исполнениях. Получили наибольшее распространение в машиностроительных и приборостроительных отраслях.

Мобильный робот — автоматическая машина, в которой имеется движущееся шасси с автоматически управляемыми приводами. Такие роботы могут быть колёсными, шагающими и гусеничными.

Также роботы классифицируются по сфере их применения:

Боевой робот

Боевой робот (военный  робот) — автоматическое устройство, заменяющее человека в боевых ситуациях  для сохранения человеческой жизни  или для

работы в условиях, несовместимых  с возможностями человека, в военных  целях: разведка, боевые действия, разминирование и т. п.

Боевыми роботами являются не только автоматические устройства с антропоморфным действием, которые  частично или полностью заменяют человека, но и действующие в воздушной  и водной среде, не являющейся средой обитания человека (авиационные беспилотные  с дистанционным управлением, подводные  аппараты и надводные корабли). Устройство может быть электромеханическим, пневматическим, гидравлическим или комбинированным.

В настоящее время большинство  боевых роботов являются устройствами теле присутствия, и лишь очень немногие модели имеют возможность выполнять некоторые задачи автономно, без вмешательства оператора.

Промышленный  робот

Промышленный робот —  автономное устройство, состоящее из механического манипулятора и системы  управления (позволяющей перепрограммировать в широких пределах движения исполнительных органов манипулятора, их количество и траекторию; а также задать другие количественные и качественные параметры конфигурации робота и оснастки), которое применяется для перемещения объектов в пространстве и для выполнения различных производственных процессов.

Промышленные роботы могут  выполнять основные технологические  операции (сварка, окраска, сборка и  др.) и вспомогательные технологические  операции (загрузка-выгрузка технологического оборудования, транспортные и др.). При  использовании сменной технологической  оснастки выполняемые операции могут  совмещаться одним роботом.

 Персональный робот

Персональный робот —  тип роботов, которые в отличие  от промышленных роботов будут компактны, недороги и просты в использовании. Прямая аналогия с понятием персональный компьютер.

Основное препятствие, стоящее  на пути превращения человекоподобного  робота вроде ASIMO в универсального слугу, — несовершенство программного обеспечения. Несмотря на недавние достижения в  областях компьютерного зрения, обработки  естественного языка, цель всё ещё  далека.

Социальный робот

Социальный робот —  робот, способный в автономном или  полуавтономном режиме взаимодействовать  и общаться с людьми в общественных местах.

Наноробот

Наноро́боты, или нанобо́ты — роботы, размером сопоставимые с молекулой (менее 10 нм), обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ.

Нанороботы, способные к созданию своих копий, то есть самовоспроизводству, называются репликаторами. Возможность создания нанороботов рассмотрел в своей книге «Машины создания» американский учёный Эрик Дрекслер.

Другие определения описывают наноробота как машину, способную точно взаимодействовать с наноразмерными объектами или способной манипулировать объектами в наномасштабе. Вследствие этого, даже крупные аппараты, такие как атомно-силовой микроскоп можно считать нанороботами, так как он производит манипуляции объектами на наноуровне. Кроме того, даже обычных роботов, которые могут перемещаться с наноразмерной точностью, можно считать нанороботами.

Планетоход

Планетоход — автоматический космический аппарат способный передвигаться по поверхности небесного тела, такого как астероид, спутник, планета, а также транспортное средство, предназначенное для перемещения по поверхности небесного тела космонавтов и грузов.

Планетоходы доставляются на поверхность планеты с атмосферой или спутника с атмосферой при  помощи спускаемых аппаратов. Планетоходы  доставлялись на поверхность Луны при  помощи автоматической межпланетной станции  «Луна» или лунного модуля космического корабля «Аполлон». Планетоходы  доставлялись на поверхность Марса  при помощи спускаемых аппаратов  автоматических межпланетных станций.

4. Системы управления

По типу управления робототехнические  системы подразделяются на:

Биотехнические:

1. командные (кнопочное и рычажное управление отдельными звеньями робота);
2. копирующие (повтор движения человека, возможна реализация обратной связи, передающей прилагаемое усилие, экзоскелеты);
3. полуавтоматические (управление одним командным органом, например, рукояткой всей кинематической схемой робота);

Автоматические:

1. программные (функционируют по заранее заданной программе, в основном предназначены для решения однообразных задач в неизменных условиях окружения);
2. адаптивные (решают типовые задачи, но адаптируются под условия функционирования);
3. интеллектуальные (наиболее развитые автоматические системы);

Интерактивные:

1. автоматизированные (возможно чередование автоматических и биотехнических режимов);
2. супервизорные (автоматические системы, в которых человек выполняет только целеуказательные функции);
3. диалоговые (робот участвует в диалоге с человеком по выбору стратегии поведения, при этом как правило робот оснащается экспертной системой, способной прогнозировать результаты манипуляций и дающей советы по выбору цели).

 

5. Три закона робототехники 
   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

http://ru.wikipedia.org/wiki/ASIMO