Робототехника

                              4)Технологии

Компоненты  роботов

Приводы — это «мышцы» роботов. В настоящее  время самыми популярными двигателями  в приводах являются электрические, но применяются и другие, использующие химические вещества или сжатый воздух.

Двигатели постоянного тока: В настоящий  момент большинство роботов используют электродвигатели, которые могут  быть нескольких видов.

Шаговые электродвигатели: Как можно предположить из названия, шаговые электродвигатели не вращаются свободно, подобно двигателям постоянного тока. Они поворачиваются пошагово на определенный угол под  управлением контроллера. Это позволяет  обойтись без датчика положения, так как контроллеру точно известно, на сколько был сделан поворот. В связи с этим они часто используются в приводах многих роботов и станках с ЧПУ.

Пьезодвигатели: Современной альтернативой двигателям постоянного тока являются пьезодвигатели, также известные как ультразвуковые двигатели. Принцип их работы совершенно отличается: крошечные пьезоэлектрические ножки, вибрирующие с частотой более 1000 раз в секунду, заставляют мотор двигаться по окружности или прямой. Преимуществами подобных двигателей являются высокое нанометрическое разрешение, скорость и мощность, несоизмеримая с их размерами. Пьезодвигатели уже доступны на коммерческой основе и также применяются на некоторых роботах.

Воздушные мышцы: Воздушные мышцы — простое, но мощное устройство для обеспечения  силы тяги. При накачивании сжатым воздухом, мышцы способны сокращаться  до 40 % от своей длины. Причиной такого поведения является плетение, видимое  с внешней стороны, которое заставляет мышцы быть или длинными и тонкими, или короткими и толстыми.Так как способ их работы схож с биологическими мышцами, их можно использовать для производства роботов с мышцами и скелетом, аналогичными мышцам и скелету животных.

Электроактивные полимеры — это вид пластмасс, который изменяет форму в ответ на электрическую стимуляцию. Они могут быть сконструированы таким образом, что могут гнуться, растягиваться или сокращаться. Однако, в настоящее время нет ЭАП, пригодных для производства коммерческих роботов, так как все неэффективны или непрочны.

Эластичные  нанотрубки- многообещающая экспериментальная технология, находящаяся на ранней стадии разработки. Отсутствие дефектов в нанотрубках позволяет этому волокну эластично деформироваться на несколько процентов. Человеческий бицепс может быть заменен проводом из такого материала диаметром 8 мм. Такие компактные «мышцы» могут помочь роботам в будущем обгонять и перепрыгивать человека.

Системы управления

По типу управления робототехнические системы  подразделяются на:

Биотехнические:

командные (кнопочное и рычажное управление отдельными звеньями робота);

копирующие (повтор движения человека, возможна реализация обратной связи, передающей прилагаемое  усилие, экзоскелеты);

полуавтоматические (управление одним командным органом, например, рукояткой всей кинематической схемой робота);

Автоматические:

программные (функционируют по заранее заданной программе, в основном предназначены  для решения однообразных задач  в неизменных условиях окружения);

адаптивные (решают типовые задачи, но адаптируются под условия функционирования);

интеллектуальные (наиболее развитые автоматические системы);

Интерактивные:

автоматизированные (возможно чередование автоматических и биотехнических режимов);

супервизорные (автоматические системы, в которых  человек выполняет только целеуказательные функции);

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).

В развитии методов управления роботами огромное значение имеет развитие технической  кибернетики и теории автоматического  управления.

Системы передвижения

Для передвижения по открытой местности чаще всего  используют колёсную или гусеничную (примерами подобных роботов могут служить Warrior и PackBot). Реже используются шагающие системы (примерами подобных роботов могут служить BigDog и Asimo). 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. Так же известны роботы, подражающие движениям живых  организмов — паукам, змеям, рыбам, птицам, морским скатам, насекомым  и другим.

Двигатели

В настоящее  время в качестве приводов обычно используются двигатели постоянного  тока, 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.

Технология  подзарядки

Разработаны технологии, позволяющие роботам  самостоятельно осуществлять подзарядку, находя и подсоединяясь к стационарной зарядной станции. В настоящий момент в разных лабораториях проходят испытания различных систем, обеспечивающих бесконтактную подзарядку аккумуляторов в помещениях (например, направленным мощным инфракрасным лазером или индукционным принципом).

               4)Использование в промышленности

Какую пользу могут принести роботы в экономической  сфере?

Я полагаю, что при комплексном использовании польза будет колоссальна.

-Роботов можно широко использовать для добычи сырья и ресурсов. Такие роботы могут работать в суровых и опасных климатических условиях, им нипочем ни мороз, ни радиация.

-Разработка месторождений полезных ископаемых актуальна ближайшие 30-40 лет. Потом в связи с приходом нано-технологий появится возможность получить сырьё из рассеянного состояния в окружающей среде. Кадровый кризис будет препятствовать освоению месторождений. Применение технологий андроидных роботов позволит в кратчайшие сроки выполнить эту работу и создать фундамент для экономического процветания страны в будущем.

-Большинство населения концентрируется в больших городах. Сейчас трудно найти людей готовых работать в удаленных районах страны. Андроидные роботы смогут сыграть существенную роль в отдаленных районах. Там они потребуют значительно меньших затрат на использование, чем работа человека. Впрочем, работа человека тоже понадобится. Ведь роботами кто-то должен управлять. Нужны люди, которые будут заниматься обслуживанием и дополнительным обучением роботов.

-Есть крупные компании, которые сталкиваются с проблемой грядущего кадрового дефицита в производстве различной продукции - андроидные роботы смогут заменить человека у станка. Роботы будут выполнять основную работу по производству, в то время как люди смогут потратить больше сил и ресурсов на разработку более конкурентоспособной продукции, и продвижению этой продукции на международные рынки, налаживанию сбыта и инфраструктуры, разработкой рекламы и высокого имиджа продукции на мировых рынках.

-Да и сами по себе роботы являются продуктом высоких технологий. Их разработка и внедрение в производство требует разработку целой отрасли науки и промышленности. Знания, полученные при разработке андроидных роботов, смогут быть применены в самых различных сферах. Андроидные роботы, узлы и детали к ним, программное обеспечение, все это является качественным высокотехнологичным товаром, который обязательно найдет своего покупателя в самом ближайшем будущем.

-Просто внедрение роботов, от микроскопических капсул, вживляемых в организм человека, до высокотехнологичных пылесосов позволит людям сосредоточиться на решении более важных проблем и задач. Механические помощники могут также присматривать за детьми, пенсионерами и выполнять работу по дому.

Роботы  к 2025 году смогут выполнять работу, для которой Японии потребовалось  бы занять 3,5 миллиона человек.

Эксперты  Международной федерации робототехники  отмечают, что в промышленности используется больше всего роботов – примерно 770 тысяч. Причем половина из них - 350 тысяч  работают в Японии.

В Европе же используется 233 тысячи, а в Северной Америке - 104 тысячи промышленных роботов  и используются они, главным образом, на сборочных конвейерах.

Также электронные  помощники заняты и при уборке мусора или погрузке. Среди европейских  государств больше всего промышленных роботов используется в Германии - 105,2 тысячи, второе место занимает Италия - 46,8 тысячи, на третьем - Франция - 24,2 тысячи. В России уже работает 5 тысяч роботов, Швейцария и Австрия  используют по 3,5 тысячи роботов, Финляндия - 3 тысячи, Дания - 1,8 тысячи, Польша - 644 робота и Венгрия - 176.

    На  рынке техники с давних пор  существуют компании компании, специализирующиеся на производстве роботов. Одна из крупнейших подобных компаний — iRobot Corporation. Так же, роботов выпускают некоторые компании, работающие в сфере высоких технологий, такие как Honda, Mitsubishi, Sony, World Dеmanded Electronic, Gostai, KUKA.

 

 

 

                                     

 

                                             Заключение

Я полагаю,   из всего вышесказанного можно сделать  вывод , что технической усовершенствование мира стало для нас привычным и вполне приемлемым процессом . Люди изучают роботов, создают их , внедряют в производство, медецину , социальную и правовую сферу . Ученые огромными шагами несутся к новым открытиям и разработкам  , и это , безусловно, правильные шаги, целью которых является доставление радости взрослым и детям , помощь людям с ограниченными способностями , обеспечение порядка в стране и многое другое.

Но, как известно ,у каждой медали есть две стороны.

Подбирая  материал для работы , я не могла упустить и трагичные факты истории робототехники. Например, в 1981 году Кэндзи Урада, рабочий завода Kawasaki стал первой официальной жертвой, погибшей от руки робота. С этого времени число жертв роботов растет, несмотря на внедрение усовершенствованных механизмов безопасности. Также меня удивил случай, произошедший всего несколько лет назад: 18 марта 2008 года 81-летний австралиец стал первым человеком, который покончил жизнь самоубийством при помощи робота, которого сам собрал согласно схемам, взятым из сети Интернет. А стоит ли говорить об опасности боевых роботов?

К сожалению, всех подобных фактов не перечислить, не считая даже тех, которые не были опубликованы в СМИ.

Я уверена, что  пытаясь создать механизмы с  искуственным или даже «идеальным» интеллектом, человек должен быть уверен в своих дейсвтиях , силах, умственных способностях и в своей психологической устойчивости ,чтобы не сотворить оружие , которое может навредить окружающей среде , здоровью и моральному состоянию общества.

 

              Список использованной литературы :

- Информация  из свободной энциклопедии «Википедия»

- TehPlaneta.ru — Новости робототехники

-Byte- журнал, посвященный современным технологиям

- prorobot.ru – все о робототехнике