Ювелирное обозрение

Классификация роботов очень обширна. Чтобы представить какие бывают роботы необходимо структурировать знания. Уже в наше время роботы вошли в производственные и бытовые процессы общества. Не возможно представить производство автомобилей без запрограммированных роботов-сварщиков или обезвреживание минного поля с помощью роботов-сапёров в местах боевых конфликтов.

Дроны и искусственный интеллект эволюционирует, постоянно изобретаются новые типы роботов и спектр их применения расширяется постоянно. Какие же бывают роботы?

Роботы подразделяются

Классификация роботов по типу управления:

1. Автономные — совершающие целевую работу или задачу без вмешательства человека. Такие роботы получают и обрабатывают информацию из окружающей среды самостоятельно с помощью технологии искусственного интеллекта. Они более совершенны с технической точки зрения. Самое примечательное что человечество не смогло создать разумного робота, способного к критическому мышлению. Зачастую такие машины ошибаются там, где человек без труда выходит из ситуации. К таким ботам можно отнести комбайны с технологией беспилотной работы, беспилотные автомобили и дроны курьеры.
2. Полуавтономные — выполняющие задачу без вмешательства человека, при этом по заранее определённому алгоритму. Эти боты более надёжны, по той причине что работают по определённому набору правил. Они запрограммированы создателем той или иной модели. К таким роботам относятся роботы-сборщики на линиях сборки автомобилей, или станки ЧПУ запрограммированные на какое-либо изделие.
3. Управляемые — управляемые человеком непосредственно либо дистанционно. Позволяют решать задачи управляя посредством пульта управления или иных устройств ввода сигнала. К таким роботам можно отнести экзоскелеты или просто детская машинка на дистанционном управлении.

Классификация по типу позиционирования:

1. Стационарные — монтированные в фундамент, к несущим стенам или потолку по отношению к обслуживаемому оборудованию. Чаще используются на производстве где рутинная или тяжелая работа позволяет повысить эффективность и скорость производства продукции. Это сварщики, сборщики, упаковщики, подъёмники и др.
2. Передвижные — способные перемещаться в пространстве с помощью шасси, либо по ограниченной траектории по рельсам или индуктивным и оптическим трассам. К таким относятся роботы на колёсах, гусеницах, квадрокоптеры и др.

Классификация по типу назначения:

1. Промышленные — участвующие в производственном процессе изготовления изделий и деталей.
2. Бытовые — предназначенные для облегчения жизнедеятельности человека.
3. Медицинские — предназначенные для работы в медицинской отрасли, облегчающие труд врачам и помогающие исключить человеческий фактор.
4. Военные — предназначенные для ведения боевых действий и обороны различных стран мира. К ним можно отнести различные противовоздушные системы, сапёры, военные беспилотники.

Классификация по способу передвижения:

1. Подземные — соответственно перемещающиеся под землёй. Это могут быть исследовательские дроны.
2. Подводные — перемещающиеся под водой. Это могут мыть подводный батискаф или торпеда.
3. Надводные — перемещающиеся над водой. Это могут быть лодки или катера.
4. Наземные — передвигающиеся по суше. Это самоходные машины на гусеничном или колёсном ходу. Некоторые модели перемещаются при помощи механических ног.
5. Летательные — перемещающиеся по воздуху над землёй. Это так называемые беспилотники и квадрокоптеры.

В этой статье мы классифицировали роботов по разным признакам и сформировали понимание какие бывают роботы.

Основные виды роботов в Мире

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?»

Типы роботов в Мире

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.

Какие бывают роботы:

Промышленные роботы.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Космические роботы.

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.

Кинематика роботов и их типы

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.

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)

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.

Тема: Наука

Хотите получать интересные статьи на email каждое утро и расширять кругозор? Присоединяйтесь к Eggheado !

Робототехника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

Слово «робототехника» (в его английском варианте «robotics») было впервые использовано в печати Айзеком Азимовым в научно-фантастическом рассказе «Лжец», опубликованном в 1941 году.

Робот (чеш. robot, от robota — подневольный труд или rob — раб) — автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма.

Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков (аналогов органов чувств живых организмов), робот самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком (либо животными). При этом робот может как и иметь связь с оператором (получать от него команды), так и действовать автономно.

“Современные роботы, созданные на базе самых последних достижений науки и техники, применяются во всех сферах человеческой деятельности. Люди получили верного помощника, способного не только выполнять опасные для жизни человека работы, но и освободить человечество от однообразных рутинных операций.” И. М. Макаров, Ю. И. Топчеев. “Робототехника: История и перспективы”

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

Сведения о первом практическом применении прообразов современных роботов — механических людей с автоматическим управлением — относятся к эллинистической эпохе.

Тогда на маяке, сооружённом на острове Фарос, установили четыре позолоченные женские фигуры. Днём они горели в лучах солнца, а ночью ярко освещались, так что всегда были хорошо видны издалека. Эти статуи через определённые промежутки времени, поворачиваясь, отбивали склянки; в ночное же время они издавали трубные звуки, предупреждая мореплавателей о близости берега.

Прообразами роботов были также механические фигуры, созданные арабским учёным и изобретателем Аль-Джазари (1136—1206). Так, он создал лодку с четырьмя механическими музыкантами, которые играли на бубнах, арфе и флейте.

Чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года. Записи Леонардо, найденные в 1950-х, содержали детальные чертежи механического рыцаря, способного сидеть, раздвигать руки, двигать головой и открывать забрало. Дизайн, скорее всего, основан на анатомических исследованиях, записанных в Витрувианском человеке. Неизвестно, пытался ли Леонардо построить робота.

С начала XVIII века в прессе начали появляться сообщения о машинах с «признаками разума», однако в большинстве случаев выяснялось, что это мошенничество. Внутри механизмов прятались живые люди или дрессированные животные.

Французский механик и изобретатель Жак де Вокансон создал в 1738 году первое работающее человекоподобное устройство (андроид), которое играло на флейте. Он также изготовил механических уток, которые, как говорили, умели клевать корм и «испражняться».

Промышленные роботы
Появление станков с числовым программным управлением привело к созданию программируемых манипуляторов для разнообразных операций по загрузке и разгрузке станков.

Появление в 70-х гг. микропроцессорных систем управления и замена специализированных устройств управления на программируемые контроллеры позволили снизить стоимость роботов в три раза, сделав рентабельным их массовое внедрение в промышленности. Этому способствовали объективные предпосылки развития промышленного производства.

Несмотря на их высокую стоимость, численность промышленных роботов в странах с развитым производством быстро растёт. Основная причина массовой роботизации такова:

«Роботы выполняют сложные производственные операции по 24 ч в сутки. Выпускаемая продукция при этом имеет высокое качество. Они… не болеют, не нуждаются в обеденном перерыве и отдыхе, не бастуют, не требуют повышения заработной платы и пенсии. Роботы не подвержены влиянию температуры окружающей среды либо воздействию газов или выбросов агрессивных веществ, опасных для жизни человека».

Медицинские роботы
В последние годы роботы получают всё большее применение в медицине; в частности, разрабатываются различные модели хирургических роботов.

Ещё в 1985 году робот Unimation Puma 200 был использован для позиционирования хирургической иглы при выполнении биопсии головного мозга, проводившейся под управлением компьютера.

В 1992 году разработанный в Имперском колледже Лондона робот ProBot впервые осуществил операцию на предстательной железе, положив начало практической роботизированной хирургии.

С 2000 года компания Intuitive Surgical серийно выпускает робот Da Vinci, предназначенный для лапароскопических операций и установленный в нескольких сотнях клиник по всему миру.

Бытовые роботы

Одним из первых примеров удачной массовой промышленной реализации бытовых роботов стала механическая собачка AIBO корпорации Sony.

В сентябре 2005 в свободную продажу впервые поступили первые человекообразные роботы «Вакамару» производства фирмы Mitsubishi. Робот стоимостью $15 тыс. способен узнавать лица, понимать некоторые фразы, давать справки, выполнять некоторые секретарские функции, следить за помещением.

Всё большую популярность набирают роботы-уборщики (по своей сути — автоматические пылесосы), способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека.

Боевые роботы

Боевым роботом называют автоматическое устройство, заменяющее человека в боевых ситуациях или при работе в условиях, несовместимых с возможностями человека, в военных целях: разведка, боевые действия, разминирование и т. п.

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

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

В Технологическом институте Джорджии под руководством профессора Хенрика Кристенсена разработаны напоминающие муравьёв инсектоморфные роботы, способные обследовать здание на предмет наличия там врагов и мин-ловушек (доставляются к зданию «главным роботом» — мобильным роботом на гусеничном ходу).

Получили распространение в войсках и летающие роботы. На начало 2012 года военными во всём мире использовались около 10 тысяч наземных и 5 тысяч летающих роботов; 45 стран мира разрабатывало или закупало военных роботов.

Роботы-учёные

Первые роботы-учёные Адам и Ева были созданы в рамках проекта Robot Scientist университета Аберистуита и в 2009 году одним из них было совершено первое научное открыти.

К роботам-учёным безусловно можно отнести роботов, с помощью которых исследовались вентиляционные шахты Большой Пирамиды Хеопса. С их помощью были открыты т. н. «дверки Гантенбринка» и т. н. «ниши Хеопса». Исследования продолжаются.

Для передвижения по открытой местности чаще всего используют колёсный или гусеничный движитель (примерами подобных роботов могут служить Warrior и PackBot).

Реже используются шагающие системы (примерами подобных роботов могут служить BigDog и Asimo).

Для неровных поверхностей создаются гибридные конструкции, сочетающие колёсный или гусеничный ход со сложной кинематикой движения колёс. Такая конструкция была применена в луноходе.

Внутри помещений, на промышленных объектах роботы передвигаются вдоль монорельсов, по напольной колее и т. д. Для перемещения по наклонным или вертикальным плоскостям, по трубам используются системы, аналогичные «шагающим» конструкциям, но с вакуумными присосками.

Также известны роботы, использующие принципы движения живых организмов — змей, червей, рыб, птиц, насекомых и других типах роботов бионического происхождения.

Системы распознавания уже способны определять простые трехмерные предметы, их ориентацию и композицию в пространстве, а также могут достраивать недостающие части, пользуясь информацией из своей базы данных (например, собирать конструктор Lego).

В настоящее время в качестве приводов обычно используются двигатели постоянного тока, шаговые электродвигатели и сервоприводы.

Существуют разработки двигателей, не использующих в своей конструкции моторов: например, технология сокращения материала под действием электрического тока (или поля), которая позволяет добиться более точного соответствия движения робота натуральным плавным движениям живых существ.

Помимо уже широко применяющихся нейросетевых технологий, существуют алгоритмы самообучения взаимодействию робота с окружающими предметами в реальном трёхмерном мире: робот-собака Aibo под управлением таких алгоритмов прошел те же стадии обучения, что и новорожденный младенец, самостоятельно научившись координировать движения своих конечностей и взаимодействовать с окружающими предметами (погремушками в детском манеже). Это дает ещё один пример математического понимания алгоритмов работы высшей нервной деятельности человека.

Системы построения модели окружающего пространства по ультразвуку или сканированием лазерным лучом широко используются в гонках роботизированных автомобилей (которые уже успешно и самостоятельно проходят реальные городские трассы и дороги на пересечённой местности с учётом неожиданно возникающих препятствий).

В Японии не прекращаются разработки роботов, имеющих внешний вид, на первый взгляд неотличимый от человеческого. Развивается техника имитации эмоций и мимики «лица» роботов.

В июне 2009 года ученые Токийского университета представили человекоподобного робота «KOBIAN», способного выражать свои эмоции — счастье, страх, удивление, грусть, гнев, отвращение — с помощью жестов и мимики.

Робот способен открывать и закрывать глаза, двигать губами и бровями, использовать руки и ноги.

Существуют компании, специализирующиеся на производстве роботов (среди крупнейших — iRobot Corporation). Роботов также выпускают некоторые компании, работающие в сфере высоких технологий: ABB, Honda, Mitsubishi, Sony, World Demanded Electronic, Gostai, KUKA.

Проводятся выставки роботов, напр. самая крупная в мире International robot exhibition (iRex) (проводится в начале ноября раз в два года в Токио, Япония).

Если вы хотите получать больше статей, подобно этой, то кликните Recommend ниже.