Зачастую роботы ассоциируются с будущим, с высочайшим уровнем развития и совершенными технологиями.
Однако существует мнение, что первый известный проект робота, способный осуществлять функции человека, разработал еще Леонардо да Винчи. В его эскизах были найдены чертежи робота, способного воспроизводить человеческие движения, а именно: шевелить руками, ногами, двигать головой, приседать, и подпрыгивать. Такое устройство позволяло имитировать присутствие человека в рыцарских доспехах.
А уже в наше время, даже на бытовом уровне, многие люди используют роботов самого разнообразного назначения: начиная от робота который пылесосит, и заканчивая роботом который пишет картины. К примеру на сайте http://roboroom.ru широко представлены роботы-пылесосы, мойщики окон iRobot, роботы для бассейна и газонокосильщики. Таким образом, уже сейчас практически любой человек может облегчить свою жизнь, купив помощника-робота для дома или дачи.
Преимущественное направление в изготовлении робототехники, это производство бытовых роботов помогающих по хозяйству. В принципе, робот – это механизм с человекоподобным поведением. Само слово “робот” в первый раз упоминалось в постановке писателя-фантаста Карела Чапека «Р. У. Р.» , и происходит от слова чешского происхождения “robota” , это слово значит — принудительный труд . Выходит, что именно служение людям, и есть их главная задача. Вот например – робот корейского производства, умеет убираться в доме, стирать, готовить пищу и доставлять её хозяину.
Естественно, все механизмы, созданы прежде всего, для облегчения труда и жизни человека. Разработчики и учёные со всех стран, уделяют много внимания на создание микророботов для медицины, которые способны исследовать и лечить человеческий организм, различных механизированных конечностей и т.д. Например в Японии, учёными сконструирован образец полностью самостоятельного кресла для инвалидов, которое способно самостоятельно передвигаться. В этом, креслу помогают множественные лазерные датчики, которые на расстоянии до двадцати сантиметров оценивают ландшафт, и составляют маршрут согласно с полученной информацией.
В японских клиниках уже на протяжении нескольких лет существуют роботы медсёстры и роботы медбратья, в будущем планируется, что они будут способны носить пациентов на руках. Робот весом в сто восемьдесят килограмм с покрытием из мягких материалов, будет подхватывать больного, и основываясь на данные полученные с сенсоров, доставит пациента в нужное место. Также этот механизм имеет функции распознавания лиц и голоса.
Не обойтись без роботов и в изучении мира животных. Вот например японская рыба-робот способна совершенно незаметно для других обитателей морей совершать наблюдение за косяками рыб. Рыба-робот имеет оболочку из силикона, в точности в точности повторяющею внешний вид любого вида рыбы. Под этой оболочкой спрятан сложный механизм, типа механизма балластов, использующегося на подводных лодках. Эти балласты нужны что бы осуществлять всплытие и погружение. Ну а само передвижение “чудо рыбы” осуществляется с помощью хвостовой части.
В помощь экологическим службам будут создаваться небольшие роботы типа АПИ (автономные подводные исследователи). Их задача будет состоять в том, чтобы собираясь в стаи по пять или шесть машин размером не более футбольного мяча, патрулировать глубины морей и океанов, рек и озёр собирая информацию о течении, загрязнении, давлении и вообще состоянии воды в целом.
Роботы-тараканы, способны будут уничтожать целые популяции бытовых вредоносных насекомых изнутри. Научные работники разных стран, таких как Франция и Швейцария построили прототип робота, который двигается, пахнет и смотрится как таракан, он оснащён камерами и специальными инфракрасными датчиками, которые влияют на сознание других тараканов, выводя их на свет. В недалёком будущем исследователи собираются создавать более серьёзные модели, к примеру для управления стадами животных.
Компанией Honda (Хонда)
уже много лет разрабатывается удивительный человекоподобный робот-андроид Asimo
(сокр. Advanced Step in Innovative Mobility), созданный для помощи людям с ограниченными возможностями.
Еще одним из чудес робототехники является робот-хирург «da Vinci». Этот аппарат для проведения хирургических операций установлен сотнях клиник по всему миру.
На видео ниже показано как робот–хирург зашивает виноградину в бутылке.
С каждым днём роботы становятся всё совершеннее и лучше, и недалеком будущем человек не будет представлять своей жизни без роботов.
В начале двадцатого века, когда Азимов формулировал свои знаменитые законы робототехники, казалось, что создание полностью функционального человекоподобного робота – не за горами. Но, чем больше проходит времени с тех пор, тем больше становится ясно, что это дело не десяти, не двадцати и, может, даже не сотни лет, а куда более большего срока. Но, тем не менее, всевозможные роботы появляются и сейчас. Каждый из них – очередная ступенька к общей цели.
MH собрал топ-5 роботов со всего мира: от безобидных тренажеров для начинающего робототехника до самых сложных секретных разработок американских ученых. Главным критерием в этом кастинге послужила подобность своему создателю, то есть человеку. Может быть, в далеком будущем они будут спасать людей из огня и делать тебе массаж. А может - поливать все вокруг огнем и отрывать головы. Но это - в будущем. А сейчас они еще маленькие.
Этот малополезный в хозяйстве робот поможет лишь понять сами законы робототехники: какие датчики необходимы железным человечкам, как действуют сервоприводы и массу других интересных вещей. Его рекомендуется покупать начинающим суперзлодеям и механикам-энтузиастам. В наборе, кроме отвертки, ты найдешь 16 приводных модулей, целую систему соединительных механизмов, россыпь светодиодов и количество разномастных датчиков, которое зависит от комплектации. Робот сразу после сборки умеет делать пару простых трюков - остальному ты должен научить его сам через специальную программу. Можно экспериментировать бесконечно не только с действиями робота, но и с самой формой: благодаря уникальной системе соединений он может быть и собакой, и динозавром, и пауком, и всем, на что хватит твоей фантазии. Одно мы знаем точно - жену он тебе не заменит.
Стоимость: от 23 000 рублей
Этот парень уже куда серьезней и подходит для опытных механиков: помимо 16 сервомашинок, комплект включает гироскоп (чтобы держать равновесие), профессиональный софт для программирования и даже инструменты захвата предметов! Этого робота можно обучать самым разным трюкам, но основное его назначение ты ни за что не угадаешь - Bioloid создавался для участия в соревнованиях по робофутболу и робобитвам! Удивительно, но скачет он весьма шустро, и уже обучен основным боевым приемам и ударам по мячу. Инфракрасный датчик играет здесь самую главную роль, ведь именно благодаря ему робот ориентируется в пространстве и распознает мяч и другие объекты. А что он с ними будет делать своими манипуляторами потом - зависит только от твоей фантазии.
Стоимость: от 30 000 рублей
Несмотря на его игрушечные размеры, с этим роботом неподготовленному человеку справиться абсолютно нереально. В маленьком корпусе спрятано огромное количество датчиков, и программируемая система подходит не только для обучающих курсов по робототехнике, но и для различных научных экспериментов. Как утверждают создатели, роботы Nao распознают друг друга, способны общаться на 19 языках и адаптироваться к окружающим условиям. Ориентироваться в пространстве ему помогают сонары-дальномеры, инфракрасные излучатели и приемники, датчики давления и даже 9 тактильных сенсоров. Это значит, что если робота погладить, он скажет тебе спасибо. А если его случайно задеть и уронить, падая, Nao воскликнет с шекспировской патетичностью. При этом тебе достаточно извиниться перед ним - и мир будет спасен от нашествия разъяренных роботов-лилипутов.
Стоимость: около 800 000 рублей
Этого робота с 80-х годов неустанно совершенствуют ученые концерна Honda. В 2000 году японцы представили его общественности, и Asimo просто взорвал эфиры мировых СМИ - казалось, еще пара лет, и профессия дворника исчезнет как таковая. На деле все оказалось гораздо сложнее: несмотря на огромный потенциал робота, его совершенствуют до сих пор. А умеет он действительно многое: способен идти, бежать (9 км/ч), подниматься по лестнице и даже танцевать (в стиле робо-буги). Руки у Asimo очень ловкие, у каждой - по 14 степеней свободы. Этого достаточно, чтобы налить чай, поднести напитки (балансируя всем корпусом, чтобы не разлить) и даже толкать тележку в магазине, не натыкаясь на других посетителей. В голове у робота есть датчики, своеобразные глаза, благодаря которым он может отслеживать и узнавать человеческие лица и даже понимать язык глухонемых! А это значит, что он поймет твои жесты в субботу утром и принесет холодного пива. Однако купить так просто Asimo нельзя - можно только взять в аренду, причем ни цена аренды, ни ее правила публично не называются.
Это создание было разработано Космическим центром NASA имени Линдона Джонсона (JSC). Так же, как и Атлас, «проект Валькирия» поддерживается агентством DARPA, и это еще одна попытка создать экземпляр, наиболее подходящий для помощи в ликвидации последствий стихийных и техногенных катастроф. Все необходимое для такой работы у нашей девочки есть: она обладает в общей сложности 44 степенями свободы, может крутить головой и торсом и, в отличие от Атласа, работает целый час от батареи. Однако на данный момент разработчики не спешат раскрывать все подробности, и сможет ли Валькирия спасти коня из горящей избы - не понятно. Пока давай полюбуемся ее внешностью: в отличие от конкурентов, этот робот покрыт своеобразной одеждой из легкого пенного материала и тканью. Разработчики утверждают, что сделать «одежду» для робота, которая не ограничивает движения и не мешает доступу к основным узлам, - это отдельный научный процесс. И под него выделили целую лабораторию. Однако даже эти ребята не стали связываться с обувью, предоставив решать эту задачу DC Shoes. И правильно: не понравятся электронной барышне «туфли» - откажется еще человечество спасать.
Что это?
Это статья об индустриальном применении робототехники. Применение роботов в промышленности началось, по историческим меркам, не так давно - чуть больше, чем полвека назад, но сейчас уже мало какое производство можно представить себе без автоматических линий, без стальных манипуляторов и зорких стеклянных зрачков роботов - эти железные ребята прочно вошли в большинство производственных процессов и уходить не собираются.Несмотря на такое обширное, почти повсеместное распространение роботов, лишь специалисты в полной мере представляют себе весь спектр их возможностей. В этой статье мы приоткроем дверь в мир промышленной робототехники для широкого круга читателей: опишем некоторые разновидности производственных роботов и сферы их применения. Нельзя объять необъятное в одной статье, но, если читателям будет интересно, мы обязательно продолжим.
Так какие они бывают - роботы?
Есть несколько классификаций промышленных роботов: по типу управления, по степени мобильности, по области применения и специфике совершаемых операций.
По типу управления:
Управляемые роботы: требуют, чтобы каждым их движением управлял оператор. В силу узости областей применения распространены мало. Да и не совсем роботы.
Автоматы и полуавтономные роботы: действуют строго по заданной программе, зачастую не имеют сенсоров и не способны корректировать свои действия, не могут обойтись без участия рабочего.
Автономные: могут совершать запрограммированный цикл действий без участия человека, согласно заданным алгоритмам и корректируя свои действия по мере необходимости. Такие роботы способны полностью перекрыть поле деятельности на своем участке конвейера, без привлечения живой рабсилы.
По функциям и сфере применения:
Роботы разделяются по назначению и исполняемым функциям, вот лишь некоторые из них: промышленные роботы бывают универсальные, сварочные, машиностроительные, режущие, комплектовочные, сборочные, упаковочные, складские, малярные.
Это далеко не полный перечень: количество всевозможных вариантов постоянно растет и все перечислить невозможно в рамках одной статьи. Можно лишь с уверенностью сказать о том, что вряд ли найдется такая область человеческой деятельности, где роботы не смогли бы сделать труд человека более творческим, взяв всю монотонную и опасную часть работы на себя.
Другие методы классификации
У каждой энциклопедии, каждого справочника и каждого производителя своя классификация и типология роботов. Что и не удивительно - зачастую она определяется сугубо специфическими нуждами и частным подходом того, кто её составляет.
Помешает ли это нам рассмотреть некоторые образцы и понять - что же они умеют? Нет. Начнем.
Рассмотрим образцы
Среди промышленных роботов широко известна продукция таких фирм, как Kuka, Fanuc, Universal Robots, некоторые образцы которых мы рассмотрим чуть ниже.
Очень интересным представляется подход компании Stratasys, которая создала промышленный аппарат нового типа - гибрид робота и 3D-принтера.Конечно, любой 3D-принтер обладает признаками робота, но тут - это совершенно традиционной формы роботизированный манипулятор, имеющий в том числе и функцию FDM-печати. Stratasys Infinite-Build 3D Demonstrator предназначен, прежде всего, для авиационного и космического производства, в котором так важна его способность производить печать на вертикальных поверхностях неограниченной площади, в соответствии с концепцией “infinite-build” - “бесконечное построение”. С работой над проектом связаны такие монстры, как аэрокосмический гигант Boeing и автоконцерн Ford, которые предоставили Stratasys спецификации по необходимым характеристикам получаемых изделий.Восьмиосевой механизм манипулятора, обилие специально разработанных композитных материалов для печати, традиционно высокое качество изготовления - все говорит нам о том, что у этого аппарата и его потомков большое будущее. 3D Systems - Figure 4
Figure 4 компании 3D Systems - модульная робототехническаяя система для автоматизации стереолитографической 3D-печати, ни больше, ни меньше.
Это целый автоматический комплекс, который способен производить новые изделия каждые несколько минут - в отличие от нескольких часов на обычных SLS-принтерах.
Кроме того, в цикл уже включены и такие этапы, как промывка, отделение поддержек и дозасветка, а не только первичная экспозиция. Все это Figure 4 делает сам, без вмешательства оператора в процесс работы.Благодаря модульности, на основе Figure 4 можно создать достаточно крупные автоматические линии, используя стандартные компоненты.
Этот комплекс был представлен общественности в этом году, на выставке The International Dental Show в Кёльне, как и новый 3D-принтер ProJet CJP 260Plus - полноцветный 3D-принтер предназначенный для анатомического моделирования медицинских изделий и быстрого прототипирования любых промышленных образцов.Принтер также роботизирован - снабжен системой автоматической загрузки, удаления и переработки печатного порошка.Можно с уверенностью сказать, что комплексный подход к 3D-печати - часть производственной культуры будущего. Он даст радикально новое сочетание скорости, точности, удобства и снижения себестоимости изделий.
Carbon - Carbon SpeedCell
Carbon SpeedCell - технологическое решение от компании Carbon, которое включает в себя новый 3D-принтер The M2, работающий по технологии CLIP, и финишинговый аппарат для стереолитографических распечаток Smart Part Washer.
CLIP - технология бесслойной стереолитографической печати, обеспечивающая скорость от 25 до 100 раз быстрее обычной SLS и новый уровень качества поверхности.Система CLIP (Continuous Liquid Interface Production) позволяет получить невозможные ранее формы изделий требующие минимальной постобработки. Точных характеристик аппаратного комплекса производитель пока не предоставил, но сам подход уже радует - это почти готовое решение для любой мастерской, в которой требуется стереолитографическая печать.
DMG MORI - LASERTEC 65 3D
Аппарат сочетающий в себе несколько разных подходов к обработке деталей: это и классический фрезерный станок с программным управлением - пятиосевой и весьма точный, и лазерный режущий инструмент с теми же степенями свободы, и печатающий металлом 3D-принтер с технологией лазерного напыления. Сложно представить себе операцию, которую не смог бы произвести этот станок с металлической деталью. Гибридный подход: фрезеровка заготовки, наплавление недостающих деталей или печать с нуля и чистовая обработка - все операции могут произведены с деталью за один подход, в рамках одной заданной программы, без прерывания технологического цикла. Размер обрабатываемой и/или печатаемой детали составляет до 600 на 400 мм, а вес может быть до 600 кг.Такое МФУ для работы по металлу уже многое изменило в культуре производства штучных и мелкосерийных изделий, а в ближайшее время подобный подход может распространиться и на серийное производство.
EOS - Additive Manufacturing
Компания EOS создала манипуляторы, которые способны производить различные операции, где требуется захват и перемещение детали. Разработки EOS в этой области основываются на наблюдениях за поведением животных, в частности - этот манипулятор создан по примеру хобота слона.Такой робот-манипулятор может быть использован во множестве промышленных операций, как то: в транспортировке и упаковке, в перемещении деталей из одной рабочей зоны в другую, например - из 3D-принтера в камеру пост-обработки, чтобы исключить участие человека на этом этапе.
Вот так он устроен:Также компания спонсирует и представляет проект Roboy - это мобильный гуманоидный робот, который способен выполнять любые движения свойственные человеку и служить помощником на производстве.
Concept Laser и Swisslog - M Line Factory
Известный производитель печатающих металлом 3D-принтеров, Concept Laser заключил соглашение с компанией Swisslog, их общий проект - M Line Factory, это система перемещения металлических 3D-печатных деталей между станками Concept Laser с помощью роботов Swisslog.Компании продолжают совершенствование аппаратных комплексов для 3D-печати металлом. Роботизированные составляющие этих машин способны провести деталь через весь цикл - от загрузки проекта в память, до выхода готового изделия на склад, - без необходимости вмешательства оператора.
Additive Industries - The MetalFAB1 Единственная в своем роде установка - единая система для печати, транспортировки из рабочей камеры и хранения готовых деталей. Фактически - готовый цех металлической 3D-печати в одном корпусе.Существуют роботы, которые способны выполнять функции сварочных и фрезерных станков c программным управлением.А также такие, которые обслуживают традиционные фрезерные ЧПУ-станки, увеличивая их производительность.Вот так с этим справляется упомянутый выше Sawyer:Выводы:
Роботы в современной промышленности везде. Они в любом цеху и в любой области производства. И это нормально: роботы экономят деньги работодателей, а рабочих спасают от вредной и монотонно-отупляющей работы; роботы работают круглосуточно и безостановочно; роботы намного точнее живых рабочих - они не устают, у них не “замыливается глаз”, их сенсоры и системы позиционирования способны сохранять точность до сотых долей миллиметра.
Пока мы видим их еще не везде - многие производственные процессы скрыты от рядового пользователя, да и не особо интересны обычно, - но совсем скоро невозможно будет не замечать того, что подавляющая часть всех материальных благ производится умными машинами.
Хотите больше интересных новостей из мира 3D-технологий?
Существует множество способов определения различных типов и видов роботов. Как мы видим, возможные разногласия сильно различаются. Основная причина этих различий заключается в том, что разные ученые и преподаватели часто имеют разные взгляды на то, что следует преподавать в рамках «робототехники».
Например, некоторые преподаватели, которые преподают робототехнику, обычно сосредоточены в основном на промышленной робототехнике, полностью игнорируя сервисные роботы. Поэтому, говоря о типах и видах роботов, они обычно говорят о типах промышленных роботов. Для этого есть веская причина: огромное большинство инженеров-роботологов придется заниматься преимущественно промышленными роботами в своей карьере.
Тем не менее, промышленные роботы не единственные. Поэтому, как мы видим, при разделении роботов на типы это разделение должно быть достаточно широким, чтобы включать все, что можно понимать как робот.
Есть два возможных способа, как это можно сделать. Во-первых, вы можете разделить роботов на типы по их приложению, а во-вторых - по пути их перемещения (или нет). Мы признаем, что существуют и другие возможные способы разделения роботов на типы, но, на наш взгляд, эти два являются лучшими. Кроме того, мы предпочитаем использовать обе эти классификации вместе. Таким образом, на два вопроса о роботе уже будет дан ответ: «Что он делает?» и «Как это происходит?»
В настоящее время роботы выполняют множество различных задач во многих областях, и количество заданий, возложенных на роботов, неуклонно растет. Вот почему, на наш взгляд, одним из лучших способов разделить роботов на типы является разделение по их приложению.
Промышленные роботы - это роботы, используемые в промышленной производственной среде. Обычно это шарнирные рычаги, специально разработанные для таких применений, как сварка, обработка материалов, окраска и другие. Если мы судим исключительно по спросу, этот тип может также включать некоторые автоматизированные управляемые транспортные средства и другие роботы.
Бытовые роботы - это роботы, используемые дома. Этот тип роботов включает в себя множество совершенно разных устройств, таких как роботизированные пылесосы, роботизированные очистители для бассейна, подметальные машины, очистители желобов и другие роботы, которые могут выполнять различные обязанности. Кроме того, некоторые роботы наблюдения и телеприсутствия могут рассматриваться как бытовые роботы, если они используются в этой среде.
Медицинские роботы - это роботы, используемые в медицине и медицинских учреждениях. В первую очередь - хирургические роботы. Кроме того, некоторые автоматизированные управляемые транспортные средства и, возможно, подъем помощников.
Сервисные роботы - это роботы, которые не попадают в другие типы по использованию. Это могут быть разные роботы сбора данных, роботы, созданные для демонстрации технологий, роботов, используемых для исследований и т.д.
Военные роботы - это роботы, используемые в армии. Этот тип роботов включает роботы для уничтожения бомб, различные транспортные роботы, разведывательные беспилотники. Часто роботы, первоначально созданные для военных целей, могут использоваться в правоохранительных органах, поисково-спасательных и других смежных областях.
Развлекательные роботы - это роботы, используемые для развлечения. Это очень широкая категория. Он начинается с игрушечных роботов, таких как robosapien или работающего будильника, и заканчивается настоящими тяжеловесами, такими как шарнирные рычаги робота, используемые в качестве симуляторов движения.
Мы бы хотели выделить роботов, используемых в космосе, как отдельный тип. Этот тип будет включать в себя роботы, используемые на Международной космической станции, Canadarm, которая использовалась в «Шаттлах», а также марсоходы и другие роботы, используемые в космосе.
Теперь, как вы можете видеть, есть примеры, которые вписываются в более чем один из этих типов. Например, может быть глубоководный исследовательский робот, который может собрать ценную информацию, которая может использоваться в военных целях.
Как вы понимаете, приложение робота не предоставляет достаточной информации, когда речь идет о конкретном роботе. Например, промышленный робот - обычно, говоря о промышленных роботах, мы думаем о стационарных роботах в рабочей ячейке, которые выполняют определенную задачу. Все в порядке, но если на заводе есть AGV (Automated Guided Vehicle)? Это также роботизированное устройство, работающее в промышленной среде. Поэтому мы предлагаем использовать обе эти классификации вместе.
Итак, есть:
1. Стационарные роботы (в том числе роботизированные рукава с глобальной осью движения)
1.1 Картезианские / козловые роботы
1.2 Цилиндрические роботы
1.3 Сферические роботы
1.4 роботы SCARA
1.5 Сочлененные роботы (роботизированные руки)
1.6 Параллельные роботы
2. Колесные роботы
2.1 Одноколесные (шаровые) роботы
2.2 Двухколесные роботы
2.3 Три и более колесных роботов
3. Легкие роботы
3.1. Двуногие роботы (роботы-гуманоиды)
3.2 Роботы-роботы
3.3 четвероногих роботов
3.4 гексаподобные роботы
3.5 другое количество ножек
4. Плавающие роботы
5. Летающие роботы
6. Мобильные сферические роботы (роботизированные шарики)
7. Рой-роботы
8. Другие..
Хотите узнать о других? Да, есть и другие. Например, змееподобные роботы. Есть много областей исследований, которые занимаются различными инновационными типами роботов. Когда-нибудь они будут очень полезны. Тем не менее, теперь мы будем использовать их под типом «другие».
Конечно, ничего из этого не вырезано в камне, особенно в робототехнике, где все меняется почти ежемесячно в наши дни. Тем не менее, по-нашему, эти типы классификации делают свою работу достаточно хорошо.
