• Робототехника - глобальные перспективы, самые перспективные компании и проекты. Бытовые роботы - обзор роботов различного назначения

    самые перспективные компании и проекты.

    3.Крупнейшие и наиболее известные производители роботов в мире:

    6.Перспективные компании и проекты в робототехнике на 2015г. и далее:

    7.Роботы / робототехника - виды роботов, лучшие роботы:

    Перечень существующих и используемых роботов в мире.

    Человекообразные роботы.

    Биороботы.

    Промышленные роботы.

    Подводные роботы.

    Бытовые роботы.

    Военные, боевые роботы.

    Торговые роботы в трейдинге.

    1.Мировой рынок робототехники:

    Объем рынка от 15 до 30 млрд. долл. (разница в оценках от того, что различные эксперты считают робототехникой) с учетом основных сегментов - промышленной и сервисной робототехники (военные роботы, бытовые, для образовательных целей, для помощи инвалидам и роботы игрушки (объем мирового рынка сервисной робототехники оценивается в 5,3 млрд. долл.)).

    Продажи промышленных роботов с 2013 по 2014гг. выросли со 160 тыс. шт. до 178 тыс. шт., продажи сервисных роботов с 2013 по 2016гг. по предположнию экспертов должны выйти на уровень - 15,5 млн. шт. бытовых роботов, 3,5 млн. шт. роботизированных игрушек, 3 млн. шт. для образовательных целей, и 6,4 тыс. шт. для помощи инвалидам.

    Основные покупатели промышленных роботов - Япония, Южная Корея, Китай, США, Германия , страны основные производители роботов - Япония и Германия (более 50% и около 22% соответственно, мирового производства промышленных роботов).

    Самый большой спрос и рост производства ожидается в производстве - персональных, образовательных, бытовых роботов помощников, производственных (сборочных, сварочных, покрасочных, и т.п.), реабилитационных, различных видов мобильных, медицинских, хирургических, сельскохозяйственных, строительных и военных роботов.

    Boston Consulting Group прогнозирует увеличение инвестиций в промышленную робототехнику до 2025 года (далее более подробно) среди 25 крупнейших экономик мира - до 10% в год, по сравнению с 2 - 3 % в настоящее время. Инвестиции будут окупаться за счет снижения стоимости и повышения эффективности. Роботы становятся дешевле. Стоимость робота для точечной сварки, например, упала со $ 182 000 в 2005г. до $ 133 000 в прошлом году и снизится до $ 103 000 к 2025г. Ускоренная автоматизация, позволит пересмотреть критерии выбора мест для открытия и расширения производств, вследствие чего, наличие дешевой рабочей силы может стать менее значимым фактором, это позволит вернуть часть производств обратно в США и ЕС из стран с более низкой заработной платой.

    В октябре 2014г. Оксфордский университет опубликовал исследование о перспективах использования робототехники, в котором допускается, что в течение последующих двух десятилетий до 47% сегодняшних рабочих мест в США могут быть заменены роботами.

    Президент китайской ассоциации робототехники (CRIA) Song Xiaogang сообщил, что количество роботов, проданных в Китае в 2014 году, достигнет 50000 шт., по сравнению с 36860 шт. в 2013 году. «…Робототехническая промышленность будет поддерживать ежегодный темп роста в 40% в течение длительного периода времени», сказал он. «Китай уже обогнал Японию, став крупнейшим в мире потребителем роботов, покупая более одной пятой из всех производимых в мире роботов».

    2.Российский рынок робототехники:

    Доля России на современном рынке робототехники составляет всего порядка 0,17%. По данным компании Нейроботикс объем отечественного рынка готовых роботов и компонентов в ближайшие год - два должен составить порядка 30 тыс. штук или примерно 3 млрд. рублей.

    Средняя стоимость антропоморфного робота (обладающего сходством с человеком) сейчас составляет 450 тыс. долл. По словам главного робототехника Фонда Сколково Альберта Ефимова, сейчас в России в год продается около 300 роботов: Это в 500 раз меньше, чем в развитых странах. Кроме крупных зарубежных автомобильных брендов внедрением робототехнологий у нас почти никто не занимается.

    В России на 10 тыс. работников предприятий в обрабатывающей промышленности приходится около 2-х роботов, в Китае и ЮАР - около 24-х, в Бразилии 5-ть, в Индии примерно, так же как и в России.

    К особенностям рынка робототехники относятся длительные, трудоемкие и капиталоемкие этапы проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также при создании опытных образцов разработанной продукции, поэтому в этой сфере большое значение играет участие и помощь со стороны государства.

    Российский рынок робототехники представлен в основном космическими и специальными роботами — саперами, разведчиками. Производятся эти устройства в рамках оборонного заказа, и детали госконтрактов не разглашаются. К тому же часто роботами занимаются центры при институтах, не предполагающие коммерческой деятельности. Поэтому трудно судить о объемах производства предприятий робототехники в РФ.

    Поэтому, каким образом была получена цифра 0,17% в 2013 году (доля России на рынке промышленных роботов) - большой вопрос.

    Тем не менее, в при всей возможной условности оценок робототехники в России разрыв между высоко развитыми странами в мире и РФ в области робототехники безусловно существует.

    Удачные модели роботов, применимые для промышленности, остаются единичными экземплярами, произведенными в научно-прикладных целях, и не идут в массовый выпуск. Бытовые роботы крайне мало интересуют российских робототехников. На 2014 год, по данным Международной федерации робототехники , общее количество работающих в нашей стране роботов составило примерно 4 тысячи.

    При этом даже пока единственно развитая в России отрасль робототехники — военная , имеет колоссальные перспективы развития. Несмотря на заметное отставание и в этой области, боевые и специальные роботы российских ученых пока получают признание на международных выставках вооружения и получают специальные премии.

    1:04 Современные роботы: беспилотники, разведчики, саперы.

    3.Крупнейшие и наиболее известные

    производители роботов в мире:

    Лидирующие позиции в разработке, производстве и продвижении промышленной робототехники занимают крупнейшие международные корпорации, холдинги и компании, такие как:

    iRobot Corporation (США). Специализируется на военных роботах - саперах, спасателях, разведчиках, а так же бытовых - пылесосах и моющих роботах. К 2013г. компания продала более 10 млн. домашних роботов. За 10 лет с 2004 по 2014г. компания увеличила объем продаж с 95 до 505 млн. долл. и прибыль с почти нулевого уровня до 25 млн. долл. в год. Наиболее известные и популярные роботы компании:

    бытовые роботы:

    • AVA с бортовым компьютером;
    • Verro , созданный для очистки бассейнов;
    • Roomba и Create , выполняющие функции пылесоса;

    военные и охранные роботы:

    • боевая система SUGV , выполняющая функции эвакуации и передачи данных в военных условиях;
    • Warrior , созданный для обезвреживания взрывных механизмов, перемещения раненых и тушения пожаров;
    • подводный аппарат Seaglider ;
    • Ranger , осуществляющий водное патрулирование;
    • мини-аппарат LANdroids для поддержки связи, принимающий сигнал устройств Apple.

    ABB (Швеция — Швейцария). Один из лидеров рынка робототехники, компания образована в результате слияния ASEA и Brown, Boveri & Cie. Специализируется на промышленных роботах разных уровней сложности. Компания строит завод в России, первая очередь будет сдана в середине 2015 года.

    FANUC Robotics (Япония). Производит большей частью промышленных роботов: для сварки и паллетизации , покрасочных , портальных , дельта-роботов . Создали самого сильного робота с грузоподъемностью 1350 кг. способного поднимать грузы на высоту до 6 м.


    KUKA (Германия). В 1973 году создала первого в мире промышленного робота. Роботы этой фирмы широко используются в области автомобилестроения. Так же производит робот Robocoaster , который используется, как развлекательный аттракцион. Произвела более 100 тысяч роботов.

    Kawasaki Robotics (Япония). Производит промышленных роботов — для работы в агрессивных средах, во взрывоопасных помещения, роботов для университетов, роботов-пауков. По всему миру установлено более 120 тысяч роботов их производства.

    Мitsubishi (Япония). Занимается созданием промышленных роботов , используемых:

    • на производстве мобильных устройств;
    • при совершении погрузочно-разгрузочных работ;
    • в автомобилестроении;
    • в установке небольших деталей на лабораторное и медицинское оборудование.

    LG Electonics (Южная Корея). Входит в состав LG Group, один из крупнейших производителей бытовой техники, производит роботов для дома , например роботы-пылесосы.

    Kaman Corporation (США) Специализируется на производстве боевых, военных и промышленных роботов .

    Sony (Япония). Самой известной разработкой фирмы пожалуй является двуногий робот QRIO . Этот интеллектуальный андроид имеет емкую операционную память, способен брать и перемещать вещи, передвигаться, спускаться по лестнице и танцевать, производит другие игровы е робот ы , например, роботы-собаки . Первый экземпляр появился еще в 1999 году.

    Honda (Япония). Создали робота-гуманоида Асимо , умеющего разговаривать, распознавать лица и ходить.

    Panasonic (Япония). Один из крупнейших производителей бытовой техники, выпускает промышленных роботов , таких как робот-парикмахер , моющий людям головы, обучающиеся индустриальные роботы , роботы-бегуны и роботы пылесосы .

    LEGO Group (Дания) Производит роботизированные наборы — конструкторы для создания программируемого робота .

    Yujin Robot (Южная Корея). Компания известна благодаря созданию доступных роботов-игрушек и бытовых устройств. Одним из самых востребованных проектов компании является робот-пылесос Iclebo , способный выполнять влажную уборку помещений.

    Intuitive Surgical (США). Основным продуктом компании стала хирургическая система Da Vinci, прототип которой был спроектирован более 30 лет назад. Этот аппарат, оснащенный 4-мя руками, способен выполнять хирургические операции.

    Consis. Занимается разработкой аптечных роботов - манипляторов, которые оказывают помощь фармацевтам. Эти устройства устанавливаются в местах хранения медикаментов, где они оптимизируют процессы хранения и поиска лекарств. Система позволяет сократить время обслуживания клиентов, увеличить товарооборот и рационально использовать места хранения лекарственных средств.


    Gostai (Франция). Создает роботов серии Jazz . Аппараты действуют в режиме телеприсутствия и снабжены основными компьютерными приложениями. Управление роботом, подключенным к Wi-Fi, осуществляется с помощью браузера. Jazz осуществляет навигацию и ночное патрулирование.

    AIST. Производит робот-гуманоид HRP-4C , с внешностью молодой девушки. Разработчики смогли максимально точно скопировать черты и лица тела человека. Аппарат способен петь, распознавать речь и окружающие звуки.

    Aldebaran Robotics (Франция). Создали человекоподобный робот NAO , который отличается способностью использовать жесты, идентифицировать голоса и реагировать на команды. Робот может интерпретировать происходящие события, принимать решения согласно текущей обстановке и обучаться.

    Takara Tomy. Интерактивный щенок i-SODOG компании Takara Tomy обладает способностью к запоминанию и обучению. Искусственный интеллект собаки-робота позволяет ей правильно реагировать на 50 голосовых команд. Робот может танцевать под музыку, распознавать голоса и запахи.

    Сubic Robotics. Компания создала домашнего помощника Сubic , способного - включать и выключать электроприборы, распознавать человеческую речь, говорить с хозяином.

    Engineering Arts. Робот-актер Robo Thespian созданный компанией наделен системой лицевых и скелетных мышц. Аппарат способен воспроизводить сцены из фильмов, создавать собственные сценарии.

    Innovation First (США). Микророботы серии Hexbug созданы в виде насекомых. Это роботы-игрушки , которые могут ползать, находить выход из сложных лабиринтов и служить приманкой для домашних животных.

    Другие крупные и известные компании на рынке робототехники:

    Yaskawa Electric, Comau, Reiss, Stäubli, Kaman Corporation , Nachi-Fujikoshi, Thyssen, Adept Technology, American Robot, Omron, RoboGroup TEK, Rockwell Automation, ST Robotics, Yamaha Robotics, Kawasaki, Durr, Toshiba, General Motors (GM) …и многие другие.

    В общей сложности на мировом рынке работает порядка 400 компаний занимающихся производством робототехники.

    4.Производители роботов и роботы в РФ:

    Государственный научный центр Российской Федерации Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" - создан в 1968 г. в Санкт-Петербурге. Основные направления — мехатроника , мобильные робототехнические комплексы , кибернетика космического, морского, воздушного и наземного базирования, роботы и манипуляторы для работы в экстремальных условиях .

    ЗАО «Центр высоких технологий в машиностроении при МГТУ им. Н.Э. Баумана» Москва - продукция: роботы-саперы, разведчики, сухопутные боевые роботы, шагающие роботы . Чистая прибыль за 2012 год увеличилась с 1,95 млн. руб. до 5,35 млн. руб.

    ОАО «НИКИМТ-Атомстрой» - головная материаловедческая организация «Росатома», находится в Москве, производит мобильные роботы и системы управления ими . Чистый убыток ОАО «НИКИМТ - Атомстрой» за 2012 год снизился в 2,4 раза до 311,83 млн. руб. с 749,30 млн. руб. за аналогичный период прошлого года.

    НИИ системных исследований РАН Москва - выпускает транспортные роботы, роботизированное оборудование для производства ЭВМ, программное обеспечение.

    НПО «Андроидная техника» - относительно молодая компания, образованная в 2005 году, с головным офисом в Москве. Занимается производством роботов-андроидов, боевых роботов-аватаров , в этом году робот-аватар выйдет на испытания. Использует робототехническую систему SAR-400 для участия в космических исследованиях. Робот может выполнять сервисные и аварийные работы в условиях, опасных для жизнедеятельности человека. Годовой оборот и выручка компании не афишируются.

    ФГУП ЦНИИмаш г. Королев, учредитель «Роскосмос» . Команда института создала космического антропоморфного робота SAR-400 . В 2015 году запланирован проект «Обмен» , в результате которого будут созданы технологии обмена информацией и управления роботами на поверхности Луны и других планет. Выручка ОАО НПО "ЦНИИМАШ" по итогам 2013 года выросла до 1,7 миллиарда рублей.

    ОАО «ЦНИИТОЧМАШ» Госкорпорации Ростех, Московская область, Климовск. Основано в 1944 г. Одна из многообещающих разработок совместно с Фондом перспективных исследований - антропоморфный боевой робот под управлением оператора. Робот при помощи руки-манипулятора стреляет из пистолета по мишени и ездит на квадроцикле. Предприятие производит самые массовые виды вооружения и военной техники для различных родов войск, в том числе роботизированные обзорно-прицельные приборы для воздушных и наземных носителей вооружения и военной техники .

    1:25 Робот "Аватар".

    СПКБ ПА расположено в г. Ковров, разработало конструкцию мобильного робота-вездехода «Варан» для серийного производства, роботы сверхлегкого класса — разведчики и саперы. «СКБ ПА» за 2012 год получило прибыль от продаж в 82,19 млн. руб.

    МИРЭА (Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики) — разработал дистанционную систему управления манипуляционным мини-роботом через Интернет, интеллектуальную бортовую систему управления для роботов воздушного, наземного и подводного базирования, интеллектуальный пылесос .

    «Научно Исследовательский Технологический Институт (НИТИ) Прогресс» в Ижевске, ему принадлежит разработка новейшего роботизированного комплекса «Платформа-М» для армии России. Это бронированный робот с дистанционным управлением, гранатометом и пулеметом, ведет бой без контакта с противником, используется для разведки и охраны. Способен уничтожить стационарную и подвижную цель. Первые серийные образцы уже поступили в Вооруженные Силы России.

    1:44 Испытания боевого робота с пулеметом и гранатометом.

    Ижевский радиозавод — специализируется на роботехнических комплексах, например, мобильный робототехнический комплекс МРК-002-БГ-57 , уничтожает стационарные и подвижные цели, обеспечивает огневую поддержку и разведку, роботизированный комплекс-сапер, МРК-ВТ-1 — комплекс на гусеничном ходу, управляемый по радиоканалу на расстоянии до 1 км.

    Институт проблем механики им.А.Ю. Ишлинского АН Москва - занимается мобильными роботами: несколько типов — шагающие, на колесах или на присосках - для перемещения по поверхностям произвольного наклона, роботы, двигающиеся внутри труб, миниатюрные мобильные промышленные роботы.

    НИИ стали Москва - создали уникальный многофункциональный роботизированный мини-погрузчик МКСМ 800А-СДУ с дистанционным управлением, спасатель и сапер для работы в агрессивных средах. Проводит ядерную, биологическую и химическую разведку.

    Компания СМП Роботикс - Зеленоград, создала и выпустила в производство роботов-патрульных - «Трал Патруль 3.1» . Охраняет большие территории и выявляет на ней движущиеся объекты.

    Другие роботы присутствия и роботы универсалы (российской разработки):

    Робот-универсал - может быть роботом теле присутствия, промоутером и даже барменом, разработан компанией ЗАО «РБОТ» робот теле присутствия R.Bot. Цена от 379 000 руб.

    Мобильная автономная система - робот удалённого присутствияWebot от компании Wicron позволяет производить действия в месте нахождения робота, используя компьютер и Интернет. Робот позволяет удаленно наблюдать за происходящим и разговаривать с людьми, видеть окружающий вас мир и спокойно передвигаться по нему со скоростью идущего человека. Цена от 300 000 руб.

    Робот видеонаблюдения и телеприсутствия - разработчик НИЛ АП (Научно - исcледовательская лаборатория автоматизации проектирования). Скайп на колесах или вебкамера с микрофоном и громкоговорителем - ездит и поворачивается в нужную сторону. Управление можно осуществлять из любой точки мира через интернет с любого компьютера или смартфона, без установки специального программного обеспечения - достаточно войти на сайт BotEyes.ru под своим логином и паролем. Цена от 1 390 ам. долл.

    Робот телеприсутствия - Synergy Swan от компании «РБОТ» , с использованием технологии для роботов со сменным интеллектом , обеспечивающей оптимальное соотношение цена / качество по сравнению с функциональными аналогами на рынке. Цена от 59 900 руб.

    Робот телеприсутствия - удаленного управления и проведения телеконференцийот компании PadBot , позволяет перемещаться и проводить видеоконференции в онлайн режиме через компьютер или телефон. PadBot приложение доступно как для iPhone, iPad, Android телефонов и планшетов, в ближайшем будущем станет доступно управление через веб-интерфейс. Цена от 35 000 руб.

    Дин-Софт. Робот-официант , программное обеспечение которого создавалось в компании «Дин-Софт» , может - следить за гостями, раздавать меню, разносить блюда, принимать оплату, собирать посуду.

    5.Робототехника - глобальные перспективы:

    Бостонская исследовательская компания (BSG) в рамках глобального исследования рынка робототехники прогнозирует до 2025г. среднегодовые темпы его роста в 10,4% . В том числе и в первую очередь:

    • Порядка 15,8% годового роста в сегменте персональных роботов - роботы для обучения и образования, развлечений, безопасности, уборки помещений и других бытовых целей. Объем продаж вырастет до 9 млрд. долл. к 2025г. с 1 млрд. долл. в 2010г.
    • Порядка 11,8% годового роста продаж роботов для медицинских, хирургических целей, в сельском хозяйстве и строительстве. Объем продаж вырастет до 17 млрд. долл. к 2025г. с 3,2 млрд. долл. в 2010г.
    • Порядка 10,1% годового роста продаж роботов в производстве - для сварочных, сборочных, покрасочных, погрузочно - разгрузочных и других видов работ. Объем продаж вырастет до 24,4 млрд. долл. к 2025г. с 5,8 млрд. долл. в 2010г. Таким образом, данный сегмент робототехники, не смотря на меньшие темпы роста, сохранит за собой большую долю рынка робототехники.
    • Порядка 8,1% годового роста продаж роботов для военных целей - в первую очередь беспилотных летательных аппаратов, военных экзоскелетов, подводных аппаратов и наземных транспортных средств. Объем продаж вырастет до 16,5 млрд. долл. к 2025г.

    Все это будет происходить на фоне падения цен роботов и комплектующих с повышением их производительности и сложности, выполняемых ими работ, что в свою очередь будет вести к расширению спектра их использования.

    6.Перспективные компании и проекты

    в робототехнике на 2015г. и далее:

    ЕС финансирует 17 новых робототехнических проектов. Проекты под общим названием Horizon 2020 , каждый из которых акцентирован на развитии значимых роботизированных технологий для промышленного и сервисного использования. Акцент делается на быструю передачу технологий с последующей коммерциализацией, поэтому в каждом проекте есть, по меньшей мере, один корпоративный партнер.

    1.AEROARMS - роботизированные системы с несколькими манипуляторами и усовершенствованными возможностями для аэрокосмической промышленности.

    2.AEROWORKS - летающие роботы для автономного осмотра и технического обслуживания городской инфраструктуры.

    3.COMANOID - роботизированные решения для сложных или утомительных для человека операций по сборке самолетов Airbus .

    4.CENTAURO - симбиоз человека-робота , в котором оператор управляет манипуляторами робота.

    5.CogIMon - гуманоидный робот для взаимодействия с людьми и роботами.

    6.FLOBOT - робот уборщик полов в промышленных, бытовых и офисных помещениях.

    7.Flourish - перспективные сельскохозяйственные роботы .

    8.RETRAINER - робот помощник в процессе реабилитации людям, перенесшим инсульт, и для восстановления функций руки и кисти.

    9.RobDREAM - усовершенствованные промышленные мобильные роботы- манипуляторы .

    10.RoMaNS - роботизированная система по очистке накопившихся ядерных отходов.

    11.SARAFun - двурукий робот для сборочных операций на базе ABB YuMi .

    12.EurEyeCase - хирургические роботы для глазных операций.

    13.SecondHands - робот помощник , обеспечивающий содействие при выполнении рутинных операций профилактического обслуживания.

    14.Smokebot - разработка мобильных роботов с новыми экологическими датчиками для обследования мест стихийных бедствий с низкой видимостью.

    15.SoMa - разработка мягких элементов роботов для безопасного взаимодействия с человеком и окружающей средой.

    16.Sweeper - обеспечение автоматизированной уборки урожая сладкого перца.

    17.WiMUST - расширение и улучшение функциональных возможностей существующих морских робототехнических систем.

    …другие последние значимые события, тренды в мире:

    Дроны - китайская компания DJI один из крупнейших в мире производителей потребительских беспилотных летательных аппаратов (дронов) пытается привлечь до 10 млрд. долларов для расширения производства.

    Роботизированные манипуляторы - компания ABB объявила о приобретении немецкой робототехнической компании Gomtec с целью расширения ассортимента своей продукции за счет так называемых коллективных или совместных роботов. Легкие, гибкие роботизированные манипуляторы от Gomtec представляют собой семейство шести осевых модульных роботов «коллективного» типа под названием Роберта, с базовой ценой от € 27 900 до € 32 700 .

    Роботизированные пылесосы - становятся все более популярными в мире, переходя из категории диковинок в разряд товаров массового спроса. Компания iRobot в 2014г. уже продала 12 миллионов пылесосов марки Roombas с начала их продаж. Роботизированные пылесосы сейчас составляют 18% на мировом рынке пылесосов и их доля растет с ежегодным темпом 21,8% (компания iRobot занимает 83% на североамериканском, 62% на Европейском и Ближневосточном и 67% на Азиатско-тихоокеанском рынках). Еще одна китайская компания - Ecovacs , только за один день сумела продать 73 300 шт. пылесосов, большая часть из которых были пылесосы-роботы Ecovacs Deebot.

    7.Роботы / робототехника - виды роботов,

    лучшие роботы:

    Перечень существующих и применяемых роботов в мире : аптечный, биоробот, промышленные, транспортные, подводный, бытовые, боевой, зооробот, летающий робот, медицинский робот, микроробот, наноробот, персональный робот, педикулятор, робот - артист, робот для аптеки, роботы игрушки, робот официант, роботы - программы, робот - хирург, робот - экскурсовод, социальный робот, шароробот, человекообразный робот, торговый робот в трейдинге.

    Человекообразные роботы:

    Робот, играющий в пинг-понг - «Topio» на международной выставке роботов, далекий 2009г. Токио.


    Компания SCHAFT Япония, принадлежащая Google - р обот «S-One», весит 95 кг, оснащен двумя «ногами» и двумя «руками». Высота аппарата - 1,48 м, ширина - 1,31 м.

    1:54 SCHAFT DARHA Robotics Challenge 8 Tasks + Special Walking

    «Aiko» - девушка-робот , владеет японским и английским языками, может решать математические задачи, понимает более 13 000 предложений, поет песни, читает газеты, способна идентифицировать различного рода объекты и т.д.

    Биороботы:

    Фрэнк - разработан и создан в Смитсоновском институте США. Первый в мире биоробот, состоящий из 28 частей тела, копирующими человеческие - функционируют сердце, легкие, почки и т.п. Робот разговаривает и передвигается, но не обладает самостоятельным мышлением, отсутствует мимика лица.

    1:21 Биоробота с лицом и органами покажут публике.

    Промышленные роботы:

    Промышленная робототехника по большей части предназначена для использования роботов в производстве и сборке в автомобильной, электронной промышленности, а так же в производстве продуктов питания и напитков. Чаще всего роботы используются для автоматизации таких процессов, как сварка, окраска, сборка, контроль продукции, тестирование и упаковка . Существуют несколько типов промышленных роботов: роботы типа SCARA, шарнирные роботы, декартовы роботы, цилиндрические роботы . Эти роботы используются в тяжелом машиностроении для выполнения таких функций, как сварка и паяльные работы, подача сырья и обработка материалов, измельчение и окраска, и т.д.

    Согласно прогнозам аналитиков компании TechNavio , среднегодовой прирост мирового рынка промышленной робототехники в машиностроении составит 6,27% в период с 2013 г. по 2018 г.

    Роботизированный сборочный цех компании Нисан, 2010г. новый завод - город Канда, Япония.


    2:29 Промышленный робот Panasonic.

    Подводные роботы:

    Бытовые роботы:

    Военные, боевые роботы:

    В мире:

    10:33 Военные роботы США.

    Россия:

    3:05 "Русский Терминатор" Российские боевые роботы

    не имеют аналогов в мире! *(неужели?

    Торговые роботы в трейдинге:

    2:55 Алгоритмическая система. Торговый робот.

    Торговый робот, созданный командой "United Traders" , занял первое место в конкурсе «Лучший частный инвестор-2011» . За 2,5 месяца его доходность составила почти 8 000 % годовых! Разработчики торгового робота для трейдинга из United Traders не исключают, что разработанный ими торговый робот для торговли на американских рынках, вполне возможно, на сегодняшний день не имеет конкурентов в России, а возможно, и во всем мире. Торговля идет всегда в плюс, поскольку используется сразу несколько стратегий, и если одна из них начинает давать просадки, она тут же исключается и включается следующая.

    Лучшие возможности для использования торгового робота в трейдинге представляет так называемый высокочастотный трейдинг или скальпинг , где заработок во многом зависит от количества успешных сделок, каждая из которых в отдельности принося не большой доход, суммарно позволяет за день заработать значительные средства. Однако использование торговых роботов в таких сделках позволяет совершать тысячи подобных операций в день (увеличивая итоговую доходность на порядок), поскольку человек физически не способен на подобное.

    В настоящее время не менее 95% от всего количества заявок и до 40% от фактических объемов торговли на ММВБ выставляются и осуществляются торговыми роботами. На срочном рынке (форварды, фьючерсы. опционы, свопы) доля торговых роботов в общем количестве выставленных заявок и объемов торговли составляет не менее 90% и 60% соответственно.

    Роботехника - сравнительно новое и интенсивно развивающееся научное направление, вызванное к жизни необходимостью освоения новых сфер и областей деятельности человека, а также потребностью широкой автоматизации современного производства, направленной на резкое повышение его эффективности. Использование автоматических программируемых устройств - роботов - в исследовании космоса и океанских глубин, а с 60-х гг. нашего столетия и в производственной сфере, быстрый прогресс в области создания и использования роботов в последние годы обусловили необходимость интеграции научных знаний ряда смежных фундаментальных и технических дисциплин в едином научно-техническом направлении - робототехнике .

    Идея создания роботов - механических устройств, своим внешним видом и действиями подобных людям или каким-либо живым существам, увлекала человечество с незапамятных времен. Даже в легендах и мифах человек стремился создать образ рукотворных существ, наделенных фантастической физической силой и ловкостью, способных летать, жить под землей и водой, действовать самостоятельно и в то же время беспрекословно подчиняться человеку и выполнять за него самую тяжелую и опасную работу. Еще в "Илиаде" Гомера (VI в. до н. э.) говорится о том, что хромоногий кузнец Гефест, бог огня и покровитель кузнечного ремесла, выковал из золота девушек, которые исполняли его поручения.

    Навстречу ему золотые служанки вмиг подбегали, Подобные девам живым, у которых Разум в груди заключен и голос, и сила, Которых самым различным трудам обучали Бессмертные боги...

    У современного человека эти "служанки" непременно ассоциируются с антропоморфными, т.е. созданными по образу и подобию человека, автоматическими универсальными устройствами - роботами.

    Теория робототехники опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, информатика, а также радиотехника и электротехника. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику.

    Сегодня человечество практически вплотную подошло к тому моменту, когда роботы будут использоваться во всех сферах жизнедеятельности. Поэтому курсы робототехники и компьютерного программирования необходимо вводить в образовательные учреждения.

    Изучение робототехники позволяет решить следующие задачи, которые стоят перед информатикой как учебным предметом. А именно, рассмотрение линии алгоритмизация и программирование, исполнитель, основы логики и логические основы компьютера.

    Также изучение робототехники возможно в курсе математики (реализация основных математических операций, конструирование роботов), технологии (конструирование роботов, как по стандартным сборкам, так и произвольно), физики (сборка деталей конструктора, необходимых для движения робота-шасси).

    Классы роботов

    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 (существуют также ползающие, плавающие и летающие мобильные робототехнические системы.

    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 определённый угол под управлением контроллера. Это позволяет обойтись без датчика положения, так как угол, на который был сделан поворот, заведомо известен контроллеру; поэтому такие двигатели 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 весьма оригинален: крошечные пьезоэлектри

    ческие 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[источник не указан 987 дней]. 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 : 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. Впрочем, в настоящее время нет ЭАП, пригодных для производства коммерческих роботов, так как все ныне существующие их образцы неэффективны или непрочны.

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

    Способы перемещения

    Колёсные и гусеничные роботы

    Шагающие роботы

    Другие методы перемещения:

    • Летающие роботы (в том числе БПЛА – беспилотные летательные аппараты).
    • Ползающие роботы.
    • Роботы, перемещающиеся по вертикальным поверхностям.
    • Плавающие роботы.

    Системы управления

    Под управлением роботом понимается решение комплекса задач, связанных с адаптацией робота к кругу решаемых им задач, программированием движений, синтезом системы управления и её программного обеспечения.

    По типу управления робототехнические системы подразделяются на:

    1. Биотехнические :

    1.1. командные (кнопочное и рычажное управление отдельными звеньями робота);

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

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

    2. Автоматические :

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

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

    2.3. интеллектуальные (наиболее развитые автоматические системы);

    3. Интерактивные :

    3.1. автоматизированные (возможно чередование автоматических и биотехнических режимов);

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

    3.3. 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).

    Среди основных задач управления роботами выделяют такие:

    • планирование положений;
    • планирование движений;
    • планирование сил и моментов;
    • анализ динамической точности;
    • идентификация кинематических и динамических характеристик робота.

    В развитии методов управления роботами огромное значение имеют достижения технической кибернетики и теории автоматического управления.

    Подвиды современных роботов:

    • Промышленные роботы

    • Медицинские роботы

    • Бытовые роботы
    • Роботы для обеспечения безопасности
    • Боевые роботы
    • Роботы-учёные

    К настоящему времени роботы внедрены во многие сферы деятельности человека и продолжают дополнять и иногда заменять людской труд как в опасных видах деятельности, так и в повседневной жизни.

    Фантасты 50-х представляли себе 2000 год с летающими машинами и роботами, живущими бок о бок с человеком.
    Как мы видим, этого пока не случилось, тем не менее сфера робототехники постепенно развивались в течение десятилетий, иногда стремительно затем ее развитие приутихло, но в настоящее время вновь возобносила небывалый рост. Каждый месяц производятся тысячи различных промышленных роботов, разрабатываются гуманоиды и андроиды, ученые всего мира работают созданием искусственного интеллекта, и все это -только начало.

    Робототехника - это не самостоятельная отрасль, прежде всего это синергия всех последних достижений технических, естественных наук и информационных технологий.

    Когда мы говорим "робот", то люди далеки от техники его примерно так и представляют как в советских фантастических фильмах с железными руками и ногами. Конечно, мы вкладываем в это понятие гораздо более широкий смысл.

    Выделяют следующие группы роботов:

    1. Промышленные - когда говорят "роботизация" имеют ввиду прежде всего развитие этой сферы.

    2. Военные - единственный вид, который получил развитие в России, к ним же можно отнести роботов ливидаторов различных аварий и природных катаклизмов.

    3. Космические - к ним относятся и спутники, планетоходы и антропоморфные роботы, помогающие космонавтам.

    4. Бытовые - уборщики, кухонные роботы, роботы - компаньоны.

    5. Андроиды, гуманоиды - различные антропоморфные роботы, чьей целью является усовершенствование "человекообразности" роботов для различных социальных целей.

    История робототехники

    Автоматизация и роботизация производства в капиталистическом мире началась в 50-е годы XX века. Именно к тому времени можно отнести появление первых промышленных роботов. Они осуществляли сборку оборудования, и простейшие монотонные операции.
    Первый такой робот был разработан изобретателем самоучкой Джоржем Деволом в 1954 году. Робот-манипулятор весил две тонны и управлялся программой записанной на магнитном барабане. Система получила название Unimate на новое устройство был оформлен патент и а в 1961 изобретатель основал компанию Unimation.

    Первый робот был установлен на заводе Дженерал Моторс (на литейном участке) в 1961 году. Затем новинка была опробована заводами Chrysler и Ford,

    Система Unimate применялась для работы с литыми металлическими деталями, которые манипулятор извлекал из форм отливки. Захватиное устройство управлялось гидроприводом.
    Робот имел 5 степеней свободы и захватное устройство с двумя "пальцами". Точность работы была весьма высока до 1,25 мм. И был эффективнее человека - работал и быстрее и с меньшим количеством брака.

    В 1967 промышленные манипуляторы приходят Европу. Они уже расширяют свой функционал, осваивают профессии сварщика, маляра. У робота появляется "техническое зрение" посредством видеокамер и датчиков, он учится определять габариты изделий и место их расположения.

    В 1982 году IBM разрабатывает официальный язык для программирования робототехнических систем. В 1984 - компания Adept представила первый робот Scara с электроприводом .
    Новая конструкция сделала роботы более простыми и надежными, сохранив высокую скорость.

    В 90-е появился контроллер с интуитивным интерфейсом управления, которому мог управлять оператор, он мог изменять параметры и регулировать режим работы. С тех пор возможности управления роботами и их функиции только развивались, увеличивалась их сложность, скорость, число осей, стали использоваться различные материалы, шире становились возможности разработки и управления, было сделано несколько первых уверенных шагов в сторону искусственного интеллекта.

    В то же время в СССР был фактически лидером в робототехнике. Началось все еще в 30-е годы. В 1936 году 16–летний советский школьник Вадим Мацкевич создал робота, который умел поднимать правую руку. Для этого он потратил 2 года работы в токарных мастерских новочеркасского Политеха. Ранее, в 12 лет создал маленький радиоуправляемый броневик, стрелявший фейерверками. На "робота" Мацкевича обратили внимание власти и в 1937 году он представлял его на Всемирной выставке 1937 года в Париже.

    На рубеже 30 - 40-х гг. XX в. в СССР также появились автоматические линии для обработки деталей подшипников, а в конце 40-х гг. XX в. впервые в мировой практике было создано комплексное производство поршней для тракторных двигателей с автоматизацией всех процессов - от загрузки сырья до упаковки готовой продукции.

    В 1966 в Воронеже был изобретен манипулятор для укладки металлических листов, в 1968 в Ленинграде году разработали подводный робот "Манта" с чувствительным захватным устройством - в дальнейшем он совершенствовался. В 1969 году в ЦНИТИ Миноборонпрома приступили к разработке промышленного робота «Универсал-50». В дальнейшем активно внедрялись автоматизированные системы на крупные производства.

    В 1985 году уже использовалось 40 тыс промышленых роботов и в несколько раз превосходило количество, используемых в США. Автоматизированые линии вовсю работали на АвтоВазе в 80-е года и даже подвергались атакам работников-"хакеров".

    Были крупные военные и космические разработки. Уникальным достижением по тем временам был беспилотный разведчик ДБР-1, который был принят на вооружение ВВС СССР еще в 1964 году. Такой аппарат мог выполнять разведывательные задачи над всей территорией Западной и Центральной Европы.

    Одним из самых заметных достижений отечественной робототехники и науки стало создание в КБ им. Лавочкина «Лунохода-1». Именно советский аппарат стал первым в мире планетоходом, который успешно выполнил свою миссию на поверхности другого небесного тела.

    В 1983 году на вооружение ВМФ СССР был принят уникальный противокорабельный комплекс П-700 «Гранит». Его особенностью стало то, что при залповом пуске ракеты могли самостоятельно выстраиваться в боевой порядок и во время полета обмениваться между собой информацией, самостоятельно распределяя цели. При этом одна из ракет комплекса могла играть роль лидера, занимая более высокий эшелон атаки.

    Развивались и "роботы-гуманоиды": в 1962 году появился первый робот экскурсовод Рэкс - он проводил экскурсии для детей в Политехническом музее. Говорят, он все еще там "работает".

    В Советском Союзе было выпущено более 100 тыс. единиц промышленной робототехники. Они заменили более одного миллиона рабочих, но в 90-е годы эти роботы исчезли.

    В дальнейшем развитие робототехники идет ударными темпами, потому что развивается ключевые отрасли - физика, химия, электротехника и главное - электроника. На смену вакуумным лампам пришла силовая электроника, позже микросхемы, затем микроконтроллеры... Появляются новые материалы, новые способы автоматизации и методы программирования.

    Но к России и СНГ это не уже не относится. Прежде всего развитие происходит в США, в Юго-Восточной Азии и Западной Европе.

    На производствах внедряются управляемые роботизированные линии, роботы манипуляторы используются во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, медицине, в космосе и, конечно, в быту.

    В некоторых отраслях до 50% работ выполняют промышленные роботы, например в автомобилестроении они могут сварить, покрасить, и переместить детали на другой участок сборки, где ими займутся другие роботы.

    Существуют даже 100% автоматизированные фабрики. В Японии есть завод где роботы сами собирают роботов. И даже готовят еду для 2000 человек - офисного центра, обслуживающего этот завод.

    В 90-е годы наблюдался некоторый спад. Внедрение роботов, использующих существующие в то время технологии, на производство не принесло ожидаемой прибыли и финансирование некоторых крупномасштабных проектов было приостановлено. По ряду причин - и экономических, и социальных - ожидаемого бума не произошло, они остались как нишевая продукция для автосборочных и ряда других производств.

    Резкий скачок произошел только в середине нулевых и это развитие продолжается. Прежде всего из-за того, что в робототехнике заинтересовались военные...

    Остановить уже развитие невозможно и все странам, желающим быть в авангарде мировой промышленности приходится это принимать и догонять.

    Устройство робота и задачи робототехники

    Выделяют шесть общих задач роботехники:

    1. Перемещение - передвижение в любой среде
    2. Ориентация - осознавать свое местоположение
    3. Манипуляция - свободно манипулировать предметами окружающей среды
    4. Взаимодействие - контактировать с себеподобными
    5. Коммуникация - свободно общаться с человеком
    6. Искусственный интеллект - робот должен самостоятельно решать как ему выполнить команду человека

    Самое оптимальное перемещение робота на колесах и гусеничной платформе. Именно эти способы обеспечивают наибольшую устойчивость и проходимость.
    У колесных платформ с проходимостью сложнее - колесо не может преодолеть препятствие выше, чем его радиус. Колесные схемы постоянно совершенствуются, используются мощные серводвигатели , разрабатывается независимые подвески, применяются покрышки с грунтозацепами.

    Устойчивы четырехноние и инсектоморфные роботы (это значит в форме насекомых, несколько "ног", обычно 6) Такие устройства часто используются для военных целей.

    Ходить на двух ногах робот учился очень долго. Из всех существующих с этим хорошо справляется только гуманоид ASIMO от Honda он умеет не только устойчиво ходить, но и подниматься по ступеням, компания его разрабатывала более 25 лет
    Большинство же человекоподобных роботов пока передвигаются на платформе.

    Кроме хождения по земле опреденные модели могут ползать, плавать и летать.

    Ориентрируется в пространстве робот с помощью датчиков, сенсоров, видеокамер, имеет способность "видеть" в инфракрасном диапазоне, улаваливать ультразвуковые колебания и воспринимать тепловое излучение.
    Управлять может и оператор, он может находиться в той же комнате или за несколько километров.

    Все озвученные задачи робототехники в той или иной мере решаются. Робот становится совершеннее, он умеет сотрудничать с другими роботами, учится общаться человеком и лучше его понимать.

    Интересная схема обучения космического робота-спутника, вероятно этот же принцип используется для настройки других робототехнических систем. "Эмоциональное обучение", как называют его разработчики. Суть его в том, что в нем закладывается "аппарат эмоций", который сообщает спутнику что для него "хорошо", а что "плохо". Хорошо - если он нацеливается на конкретный заданный обьект - это увеличивает оценку, плохо - если от него отклоняется - оценка будет уменьшена. Ну и так пока устройство не станет стабильным "хорошистом".
    Например, это может пригодиться для космических телескопов. Обучение проводится с помощью оператора и занимает около 20 минут, результат отображается в базе знаний.

    Конкретно это описанное устройство космонавт может выбросить в открытый космос: остальные действия спутник выполнит сам. В концепте разработана модель нервной системы, которая логически следует из тех условий, в которых работает нервная система всех живых организмов.
    Робототехника будущего может самостоятельно собирать новые знания, анализировать их и применять на практике.

    Робототехника - одно из перспективнейших направлений в сфере интернет-технологий, а то, что за ИТ-сферой будущее, в наше время и объяснять не надо. Кроме того, роботостроение может показаться занимательней прочего: сконструировать робота значит почти что создать новое существо, пусть и электронное, что, конечно же, привлекает. Впрочем, и в этой отрасли все может оказаться непросто, особенно на первых порах. Вместе с экспертами попытаемся разобраться, зачем нужна роботехника и как к ней подступиться.

    Робототехника — одно из перспективнейших направлений в сфере интернет-технологий, а то, что за ИТ-сферой будущее, в наше время и объяснять не надо. Роботостроение — увлекательнейшая штука: сконструировать робота значит почти что создать новое существо, пусть и электронное.

    С 60-х годов прошлого века автоматизированные и самоуправляющиеся устройства, делающие какую-либо работу за человека, стали использоваться для исследований и в производстве, затем в сфере услуг и с тех с каждым годом прочнее занимают свое место в жизни людей. Конечно, нельзя сказать, что в России все сплошь выполняется самостоятельными механизмами, однако определенный вектор в эту сторону точно намечается. Вот уже и Сбербанк планирует заменить три тысячи юристов умными машинами.

    Вместе с экспертами попытаемся разобраться, зачем нужна роботехника и как к ней подступиться.

    Чем отличается робототехника для детей от профессиональной?

    Если коротко, то робототехника для детей направлена на изучение предмета, тогда как профессиональная - на решение конкретных задач. Если специалисты создают промышленные манипуляторы, выполняющие разные технологические задачи, или специализированные колесные платформы, то любители и дети, конечно же, занимаются вещами попроще.

    Татьяна Волкова, сотрудник Центра интеллектуальной робототехники: «Как правило, с чего все начинают: разбираются с моторами и заставляют робота элементарно ехать вперед, потом - делать повороты. Когда робот выполняет команды движения, можно уже подключить датчик и сделать так, чтобы робот ехал на свет или, наоборот, «убегал» от него. А дальше идет любимая задача всех новичков: робот, который ездит по линии. Устраиваются даже различные гонки роботов».

    Как понять, есть ли у ребенка склонность к робототехнике?

    Для начала нужно купить конструктор и посмотреть, нравится ли ребенку собирать его. А дальше и в кружок можно отдать. Занятия помогут ему развить мелкую моторику, фантазию, пространственное восприятие, логику, концентрацию и терпеливость.

    Чем быстрее получится определиться с направлением роботехники — конструирование, электроника, программирование — тем лучше. Все три области обширны и требуют отдельного изучения.

    Александр Колотов, ведущий специалист STEM-программ в Университете Иннополис: «Если ребенку нравится собирать конструктор, то ему подойдёт конструирование. Если ему интересно изучать, как устроена вещь, то ему понравится заниматься электроникой. Если у ребенка тяга к математике, то его заинтересует программирование».

    Когда начинать обучение робототехнике?

    Начинать изучение и записываться в кружки лучше всего с детства, впрочем, не слишком рано — в 8-12 лет , говорят специалисты. Раньше ребенку сложнее уловить понятные абстракция, а позднее, в подростковом возрасте, у него могут появиться другие интересы, и он станет отвлекаться. Также ребенка необходимо мотивировать на изучение математики, чтобы ему было интересно и легко в будущем проектировать механизмы и схемы, составлять алгоритмы.

    С 8-9 лет ребята уже могут понимать и запоминать, что такое резистор, светодиод, конденсатор, а позже и понятия из школьной физики осваивать с опережением школьной программы. Не важно, станут они специалистами в этой области или нет, полученные знания и навыки точно даром не пропадут.

    В 14-15 лет нужно продолжать заниматься математикой, отодвинуть занятия в кружке по робототехнике на второй план и начать изучение программирования более серьезно - разбираться не только в сложных алгоритмах, но и в структурах хранения данных. Далее идут математический базис и знания в алгоритмизации, погружение в теорию механизмов и машин, проектирование электромеханической оснастки робототехнического устройства, реализацию алгоритмов автоматической навигации, алгоритмы компьютерного зрения и машинное обучение.

    Александр Колотов: «Если в этот момент познакомить будущего специалиста с основами линейной алгебры, комплексным счислением, теорией вероятности и статистики, то к поступлению в вуз он уже будет хорошо представлять, зачем ему стоит обращать дополнительное внимание на эти предметы при получении высшего образования».

    Какие конструкторы выбрать?

    Для каждого возраста существуют свои образовательные программы, конструкторы и платформы, различающиеся степенью сложности. Можно найти как зарубежные, так и отечественные продукты. Есть дорогие наборы для робототехники (в районе 30 тыс. руб. и выше), есть и подешевле, совсем простые (в пределах 1-3 тыс. руб.).

    Если ребенку 8-11 лет , можно купить конструкторы Lego или Fischertechnik (хотя, конечно, производители имеют предложения как для более младшего, так и для старшего возрастов). Конструктор Lego для робототехники обладает интересными деталями, яркими фигурками, он легок в сборке и снабжен подробной инструкцией. Серия конструкторов Fischertechnik для робототехники приближает к настоящему процессу разработки, здесь вам и провода, и штекеры, и визуальная среда программирования.

    В 13-14 лет можно начать работать с ТРИК или модулями Arduino, которые, по словам Татьяны Волковой, является практически стандартом в области образовательной робототехники, а также Raspberry. ТРИК сложнее Lego, но легче Arduino и Raspberry Ri. Последние две уже требуют базовых навыков программирования.

    Что еще потребуется изучить?

    Программирование . Избежать его возможно только на первоначальном этапе, потом же без него никуда. Начать можно с Lego Mindstorms, Python, ROS (Robot Operating System).

    Базовую механику. Начинать можно с поделок из бумаги, картона, бутылок, что важно и для мелкой моторики, и для общего развития. Самого простого робота можно сделать вообще из отдельных деталей (моторчики, провода, фотодатчик и одна несложная микросхема). Познакомиться с базовой механикой поможет «Мастерилка с папашей Шперхом».

    Основы электроники. Для начала научиться собирать простые схемы. Для детей до восьми лет эксперты советуют конструктор «Знаток», дальше можно перейти к набору «Основы электроники. Начало».

    Где заниматься робототехникой детям?

    Если видите у ребенка интерес, можно отдать его в кружки и на курсы, хотя можно заниматься и самостоятельно. На курсах ребенок будет под руководством специалистов, сможет найти единомышленников, займется робототехникой на регулярной основе.

    Также желательно сразу понять, чего хочется от занятий: участвовать в соревнованиях и бороться за призовые места, участвовать в проектной деятельности или просто заниматься для себя.

    Алексей Колотов: «Для серьезных занятий, проектов, участия в соревнованиях нужно выбирать кружки, с небольшими группами по 6—8 человек и тренером, который приводит учеников к призовым местам на соревнованиях, который постоянно сам развивается и дает интересные задачи. Для занятий в виде хобби можно пойти в группы до 20 человек».

    Как выбирать курсы для занятий робототехникой?

    При записи на курсы обратите внимание на педагога , рекомендует коммерческий директор компании Promobot Олег Кивокурцев. «Бывают прецеденты, когда педагог просто отдает ребятам оборудование, а дальше занимайтесь кто чем хочет», — согласна с Олегом Татьяна Волкова. От таких занятий толку будет мало.

    При выборе курсов также стоит обратить внимание и на имеющуюся материально-техническую базу . Есть ли там конструкторские наборы (не только Lego), имеется ли возможность писать программы, изучать механику и электронику, самому делать проекты. На каждую пару учащихся должен быть свой робототехнический комплект. Желательно с дополнительными деталями (колесами, шестернями, элементами каркаса), если хочется участвовать в соревнованиях. Если с одним набором работает сразу несколько команд то, скорее всего, никаких серьезных соревнования не предполагается.

    Поинтересуйтесь, в каких соревнованиях участвует клуб робототехники . Помогают ли эти конкурсы закрепить полученные навыки и дают ли возможность для дальнейшего развития.

    Соревнование Robocup 2014

    Как изучать робототехнику самостоятельно?

    Курсы требуют денег и времени. Если первого не хватает и регулярно ходить куда-либо не получится, можно заняться с ребенком самостоятельным изучением. Важно, чтобы родители обладали необходимой компетенцией в этой сфере: без помощи родителя, ребенку освоить робототехнику будет достаточно сложно, предостерегает Олег Кивокурцев.

    Найдите материал для изучения. Их можно брать в Интернете, из заказываемых книг, на посещаемых конференциях, из журнала «Занимательная робототехника». Для самостоятельного изучения есть бесплатные онлайн-курсы, например, «Строим роботов и другие устройства на Arduino: от светофора до 3D-принтера».

    Нужно ли изучать роботехнику взрослым?

    Если Вы уже вышли из детского возраста, это не значит, что двери робототехники для Вас закрыты. Можно так же записаться на курсы или изучать ее самостоятельно.

    Если человек решил заниматься этим как хобби, то путь его будет таким же, как у ребенка. Однако понятно, что дальше любительского уровня без профессионального образования (инженера-конструктора, программиста и электронщика) продвигаться вряд ли получится, хотя, конечно, устраиваться на стажировки в компании и упорно грызть гранит нового для вас направления никто не запрещает.

    Олег Кивокурцев: «Взрослому будет проще освоить робототехнику, но важным фактором является время».

    Для тех, у кого близкая специальность, но хочется переучиться, также есть разные курсы в помошь. Например, для специалистов по машинному обучению одойдет бесплатный онлайн-курс по вероятностной робототехнике «Искусственный интеллект в робототехнике». Также существуют образовательная программа Intel, просветительский проект «Лекториум», дистанционные курсы ИТМО. Не забудьте и про книги, например, есть много литературы для начинающих («Основы робототехники», «Введение в робототехнику», «Настольная книга робототехника»). Подберите то, что больше всего понятно и подходит вам.

    Следует помнить, что серьезная работа отличается от любительского увлечения как минимум стоимостью затрат на оборудование и перечнем поставленных перед работником задач. Одно дело - своими руками собирать самого простого робота, совсем другое - заниматься, например, машинным зрением. Поэтому изучать основы конструирования, программирования и аппаратной инженерии все-таки лучше с ранних лет и впоследствии, если понравилось, поступать в профильный университет.

    В какие вузы идти учиться?


    Направления, связанные с робототехникой, можно найти в следующих вузах:

    — Московский технологический университет (МИРЭА, МГУПИ, МИТХТ);

    — Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана;

    — Московский государственный технологический университет «Станкин»;

    — Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва);

    — Сколковский институт науки и технологий (Москва);

    — Московский государственный университет путей сообщения Императора Николая II;

    — Московский государственный университет пищевых производств;

    — Московский государственный университет леса;

    — Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (СГУАП);

    — Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (ИТМО);

    — Магнитогорский государственный технический университет;

    — Омский Государственный технический университет;

    — Саратовский государственный технический университет;

    — Университет Иннополис (Республика Татарстан);

    — Южно-Российский федеральный университет (Новочеркасский ГТУ).

    Самое главное

    Знать азы робототехники в скором времени может оказаться полезно и обывателям, а возможность стать специалистом в этой сфере выглядит очень перспективно, так что хотя бы попробовать себя в «роботостроительстве» определенно стоит.

    Робот - это программируемое механической устройство, способное выполнять задачи и взаимодействовать с внешней средой без помощи со стороны человека. Робототехника - это научная и техническая база для проектирования, производства и применения роботов.

    Слово «робот» было впервые использовано чешским драматургом Карлом Чапеком в 1921. В его произведении «Универсальные роботы Россума» речь шла о классе рабов, искусственно созданных человекоподобных слуг, сражающихся за свою свободу. Чешское слово «robota» означает «принудительное рабство». Слово «робототехника» было впервые применено известным автором научной фантастики Айзеком Азимовым в 1941 году.

    Базовые компоненты робота

    Компоненты робота: тело/рама, система управления, манипуляторы, и ходовая часть.

    Тело/рама: Тело, или рама, робота может иметь любую форму и размер. Изначально, тело/рама обеспечивает конструкцию робота. Большинство людей знакомы с человекоподобными роботами, используемыми для съемок кинофильмов, но в действительность большинство роботов не имеют ничего общего с человеческим обликом. (Робонафт НАСА, представленный в предыдущем разделе, является исключением). Как правило, в проекте робота внимание уделяется функциональности, а не внешности.

    Система управления: Система управления робота является эквивалентом центральной нервной системы человека. Она предназначена для координирования управления всеми элементами робота. Датчики реагируют на взаимодействие робота с внешней средой. Ответы датчиков отправляются в центральный процессор (ЦП). ЦП обрабатывает данные с помощью программного обеспечения и принимает решения на базе логики. То же самое происходит при вводе пользовательской команды.

    Манипуляторы: Для выполнения задачи большинство роботов взаимодействует с внешней средой, а также окружающим миром. Иногда требуется перемещение объектов внешней среды без непосредственного участия со стороны операторов. Манипуляторы не являются элементом базовой конструкции робота, как его тело/рама или система управления, то есть робот может работать и без манипулятора. В настоящем учебном курсе акцент делается на тему манипуляторов, особенно блок 6.

    Ходовая часть: Хотя некоторые роботы могут выполнять поставленные задачи, не изменяя свое местоположение, зачастую от роботов требуется способность перемещаться из одного места в другое. Для выполнения данной задачи роботу необходима ходовая часть. Ходовая часть представляет собой приводное средство перемещения. Роботы-гуманоиды оснащены ногами, тогда как ходовая часть практически всех остальных роботов реализована с помощью колес.

    Возможности применения и примеры роботов

    На сегодняшний день, роботы имеют массу применений. Области применения делятся на три основные категории:

    • промышленные роботы;
    • исследовательские роботы;
    • образовательные роботы.

    Промышленные роботы

    В промышленности, для выполнения огромного количества работ необходимы высокая скорость и точность. В течение многих лет ответственность за выполнение подобных работ несли люди. С развитием технологий, использование роботов позволило ускорить и повысить точность многих производственных процессов. Это и упаковка, сборка, окраска и укладка на поддоны. Изначально, роботы выполняли только особые виды повторяющихся работ, где требовалось соблюдение простого заданного набора правил. Тем не менее, с развитием технологий промышленные роботы стали гораздо более подвижны, и теперь они способны принимать решения на основе сложного ответа от датчиков. Сегодня промышленные роботы часто оснащены системами технического зрения. К концу 2014 года международная робототехническая федерация прогнозировала объем применения промышленных роботов по всему миру свыше 1,3 миллиона единиц!

    Роботы могут использоваться для выполнения сложных, опасных задач, а также задач, которые человек выполнить не в состоянии. Например, роботы способны обезвреживать бомбы, обслуживать ядерные реакторы, исследовать глубины океана и достигать самых дальних уголков космоса.

    Исследовательские роботы

    Роботы имеют широкое применение в мире исследований, так как их часто используют для выполнения задач, в решении которых человек беспомощен. Наиболее опасные и сложные среды находятся под поверхностью Земли. В целях изучения космического пространства и планет солнечной системы в НАСА на протяжении использовались космические аппараты, посадочные модули и вездеходы с функциями роботов.

    Роботы Pathfinder и Sojourner

    Для марсианской миссии Pathfinder была разработана уникальная технология, позволяющая осуществить доставку оборудованного посадочного модуля и роботизированного вездехода, Sojourner, на поверхность Марса. Sojourner был первым вездеходом, отправленным на планету Марс. Масса вездехода Sojourner на поверхности земли составляет 11 кг (24,3 фунта), на поверхности Марса - прибл. 9 фунтов, а его размеры сопоставимы с размерами детской коляски. Вездеход имеет шесть колес и может перемещаться со скоростью до 0,6 метров (1,9 футов) в минуту. Миссия была запущена на поверхности Марса 4 июля 1997 года. Pathfinder не только выполнил свою прямую задачу, но также вернулся на Землю с огромным количеством собранных данных и превысил свой проектный срок эксплуатации.

    Вездеходы Spirit и Opportunity

    Марсианские исследовательские вездеходы (MER) Spirit и Opportunity были отправлены на Марс летом 2003 года и приземлились в январе 2004 года. Их миссия состояла в исследовании и классификации большого количества камней и почв с целью обнаружения остатков воды на Марсе, в надежде на отправку на планету человеческой миссии. Несмотря на то, что запланированная длительность миссии составляла 90 дней, в действительности она превысила шесть лет. За это время было собрано бесчисленное количество геологических данных о Марсе.

    Роботизированная рука космического корабля

    Когда проектировщики НАСА впервые приступили к проектированию космического корабля, они столкнулись с задачей, выраженной в необходимости безопасной и эффективной доставки в космическое пространство огромного, но, к счастью, невесомого объема груза и оборудования. Система дистанционного манипулирования (RMS), или Канадарм (канадский дистанционный манипулятор), совершила свой первый выход в космос 13 ноября 1981 года.

    Рука имеет шесть подвижных соединений, имитирующих человеческую руку. Два соединения расположены в плече, одно - в локте, и еще три - в кисти. На конце кисти установлено захватное устройство, способное захватывать или зацеплять требуемый груз. В условиях невесомости рука способна поднимать 586 000 фунтов груза и выполнять их размещение с удивительной аккуратностью. Общая масса руки на поверхности Земли составляет 994 фунта.

    RMS использовалась для запуска и поиска спутников, а также оказалась бесценным помощником для астронавтов в процессе ремонта космического телескопа Хаббла. Последняя миссия Канадарм в составе космического корабля стартовала в июле 2011 года и стала девяностой миссией этого робота.

    Мобильные обслуживающие системы

    Мобильная обслуживающая система (MSS) представляет собой систему, аналогичную RMS, и известна также как Канадарм 2. Система была спроектирована для установки на международной космической станции в качестве объектного манипулятора. MSS предназначена для обслуживания оборудования и приборов, установленных на международной космической станции, а также для оказания помощи при транспортировке продовольствия и оборудования в пределах станции.

    Dextre

    В рамках космической миссии STS-123 в 2008, космический корабль Endeavor осуществлял перевозку последней части гибкого манипулятора специального назначения Dextre.

    Dextre - это робот, оснащенный двумя не большими руками. Робот способен выполнять задачи по точной сборке, которые до этого выполняли астронавты во время входа в открытый космос. Dextre может транспортировать объекты, пользоваться инструментами и осуществлять установку или удаление оборудования на космической станции. Dextre также оснащен освещением, видео-оборудованием, инструментальной базой, а также четырьмя держателями для инструментов. Датчики позволяют роботу «чувствовать» объекты, с которыми он имеет дело, и автоматически реагировать на движения или изменения. Команда может наблюдать за работой с помощью четырех установленных камер.

    По конструкции робот напоминает человека. Верхняя часть его тела может поворачиваться в талии, а плечи удерживают руки, расположенные с двух сторон.

    Роботы в образовании

    Робототехника стала увлекательным и доступным инструментом обучения и поддержки STEM, проектирования и подходов к решению задач. В робототехнике, учащиеся получают возможность реализовать себя в роли проектировщиков, артистов и техников одновременно, используя собственные руки и голову. За счет этого открываются огромные возможности применения научных и математических основ.

    В современной системе образования, с учетом финансовых ограничений, средние и высшие школы находятся в постоянном поиске экономически выгодных путей преподавания сложных программ, сочетающих технологии с множеством дисциплин, учащимся для их подготовки к профессиональной деятельности. Преподаватели сразу видят преимущества робототехники и данного учебного курса, так как в них реализован межпредметный метод сочетания различных дисциплин. В дополнение, робототехника предлагает наиболее доступное и подходяще для повторного использования оборудование.

    Сегодня более чем когда либо, школы применяют робототехнические программы в классе для "оживления" учебных курсов и обеспечения соответствия широкому спектру академических стандартов, необходимых для учащихся. Робототехника не только является уникальной и широкой базой для преподавания разнообразных технических дисциплин, но также областью техники, оказывающей значительное влияние на развитие современного общества.

    Почему робототехника важна?

    Как видно из раздела «Возможности применения и примеры роботов», робототехника является новой областью техники, применяемой во многих сферах жизни человека. Важным фактором развития общества является образованность всех его членов в части существующих технологий. Но это не единственная причина возрастающей значимости робототехники. Робототехника уникальным образом сочетает в себе основы дисциплин STEM (естественные науки, технологии, инженерия и математика). В процессе обучения в классе учащиеся изучают различные дисциплины и их взаимосвязи, используя современные, технологичные и увлекательные инструменты. Помимо этого, визуальное представление проектов, которое требуется от учащи, стимулирует их к экспериментам и проявлению изобретательности в процессе поиска эстетичных и работоспособных решений. Комбинируя эти аспекты работы, учащиеся поднимают свои знания и возможности на новый уровень.

    Читать еще: