Содержание
Робототехника: история. Основные задачи робототехники.
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:
- Перемещение — передвижение в любой среде
- Ориентация — осознавать свое местоположение
- Манипуляция — свободно манипулировать предметами окружающей среды
- Взаимодействие — контактировать с себеподобными
- Коммуникация — свободно общаться с человеком
- 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 — история развития данной области машиностроения
1. Определение
Робототехника – отрасль машиностроения, занимающееся разработкой, созданием, эксплуатацией машин и устройств, запрограммированных на самостоятельное выполнение конкретных задач.
В зависимости от целей и области
применения различают различные виды робототехники: космическая, бытовая,
промышленная, медицинская и т.д.
2. Узнайте больше о решениях в области робототехники
Для того, чтобы ознакомиться с решениями в области робототехники от ведущих российских поставщиков — свяжитесь с нами по номеру 8 (921) 781 24-49 — звонок, Telegram, Whatsapp или оставьте короткую заявку по ссылке.
3. История создания и развития
Первые механические устройства, которые можно назвать родоначальниками роботов создавались еще в Древнем мире (летающий деревянный голубь, жестикулирующая статуя и т.д.). Однако действительно выдающиеся достижения в робототехнике были достигнуты в 20-м веке. Первые роботы в современном понимании были созданы 1950-х годах, когда Д. Девол и Д. Энглбергер представили первого программируемого робота, выполняющего сложные задачи на сборочной линии в General Motors.
В 1987 году была создана Международная федерация робототехники для содействия в проведениях исследований и разработок в области робототехники по всему миру. В 2000 году японская компания Honda представила миру первого человекоподобного робота-андроида ASIMO. Новым направлением в развитии робототехнике является разработка нанороботов, чьи размеры близки к размерам молекул.
Сегодня понятие робототехники близко к понятиям искусственный интеллект, машинное обучение.
Термин «робототехника» впервые был упомянут американским писателем А. Азимовым в 1941 году в научно-фантастическом рассказе «Лжец», повествующем о проблемах позитронных роботов. Азимов также предложил знаменитые три закона робототехники. А само слово «робот» придумал чешский писатель К. Чапек в 1920 году.
4. Технические характеристики
При создании робота важно понимать конкретные для данного робота задачи, от которых зависит наличие у робота тех или иных составляющих. Два основных вида роботов: манипуляторы (стационарные) и мобильные роботы. Например, для передвижения по труднопроходимой местности мобильные роботы используют гусеницы, крылья, для более ровной поверхности – колеса или ноги.
В качестве источников питания самым популярным решением на сегодняшний день является использование аккумуляторов и различных типов батарей, но существуют роботы с двигателем внутреннего сгорания, солнечными батареями или с использованием ядерных реакций.
В качестве актуаторов используют электродвигатели, линейные приводы, пьезоэлектрические двигатели, пневмонические или гидравлические двигатели.
Для определения себя в пространстве и взаимодействия с человеком и окружающим миром роботы оборудованы разнообразными датчиками, устройствами, распознающими и синтезирующими речь, некоторые человекоподобные роботы способны воспроизводить эмоции.
Писать программное обеспечение для роботов можно на любом современном языке программирования (C++, Java, Python и др.), но существуют и специализированные языки для робототехники: GRL, RAPS, Golog, ALisp, Robotics Toolbox для MATLAB. Выбор зависит только от предпочтений разработчика и характеристик аппаратной части.
Операционные системы для роботов: ROS (Robot Operating System), uPoint MRC (Multi-Robot Control), iRobot, Microsoft RDS.
5. Кейсы применения
Робототехника встречается во всех сферах жизни общества: медицина, сельское хозяйство, военное дело, авиация и др.
В промышленности используют роботов при сборке станков, автомобилей, производственных машин, для быстрой упаковки/распаковки объектов, для пайки электронных компонентов и другое.
В настоящее время довольно популярна разработка роботизированной хирургической машины для проведения сложнейших операций или операций в тех регионах, где отсутствуют квалифицированные специалисты-врачи.
Также робототехника широко распространена как предмет развлечения и домашней автоматизации, примером этому служат роботы собаки (Aibo, Pleo), гиды в музеях, няни, пылесосы (Roomba), газонокосилки и т.д. Для детей компания LEGO выпускает наборы для самостоятельного создания робота.
6. Полезные ссылки
Источники:
-
http://www.livescience.com/topics/robots -
https://www.technologyreview.com/s/545056/5-robot-trends-to-watch-for-in-2016/ -
http://www.
robotshop.com
robotshop.com
«Сногсшибательно»: Ай-Да становится первым роботом, который рисует как художник | Роботы
Кисть, крепко зажатая в бионической руке, роботизированная рука Ай-Да медленно двигается, погружаясь в палитру с красками, а затем делая медленные, неторопливые штрихи по бумаге перед ней.
Это, по словам Эйдана Меллера, создателя первого в мире ультрареалистичного робота-гуманоида Ай-Да, является «умопомрачительным» и «новаторским».
В небольшой комнате лондонской Британской библиотеки Ай-Да, которой присвоили местоимение она/ее, стала первым роботом, который рисовал так, как художники рисовали на протяжении веков.
На создание картины у Ай-Да уходит более пяти часов, но двух одинаковых работ не бывает. Фотография: Холли Адамс/Getty Images
Глаза камеры устремлены на ее объект, алгоритмы искусственного интеллекта побуждают Ай-Да допрашивать, выбирать, принимать решения и, в конечном счете, создавать картину. Это кропотливая работа, на одну картину уходит более пяти часов, но нет двух абсолютно одинаковых работ.
Тем не менее вопрос, который Меллер хочет поднять этой первой публичной демонстрацией творческой роботизированной живописи, заключается не в том, «могут ли роботы создавать искусство?», а скорее в том, что «теперь, когда роботы могут создавать искусство, действительно ли мы, люди, хотим, чтобы они ?»
«Мы не потратили умопомрачительное количество времени и денег, чтобы сделать очень умного художника», — сказал Меллер. «Этот проект является этическим проектом».
Благодаря быстрому развитию искусственного интеллекта, растущей доступности суперкомпьютеров и машинному обучению, Ai-Da, названный в честь пионера вычислительной техники Ады Лавлейс, существует как «комментарий и критика» быстрых технологических изменений.
Робот Ай-Да с создателем Эйданом Меллером. Фотография: Энди Холл/The Guardian
Спросите Ай-Да – и да, Guardian действительно задавал ей заранее заданные вопросы, чтобы она ответила – что она думает об искусстве, ее сложная языковая программа подобна Siri на стероидах.
Она говорит вам, что использовала машинное обучение, чтобы научить ее рисовать, «что отличается от человеческого». Может ли она рисовать из воображения? «Мне нравится рисовать то, что я вижу. Я думаю, вы можете рисовать из воображения, если у вас есть воображение. Я видела вещи, отличные от людей, поскольку у меня нет сознания, — неестественно ответила она.
Способна ли она ценить искусство или красоту? «У меня нет эмоций, как у людей, однако можно обучить систему машинного обучения распознавать эмоциональные выражения лица», — ответила она. Художниками, которыми она больше всего восхищается, являются Йоко Оно, Дорис Сальседо, Микеланджело и Василий Кандинский.
Но можно ли считать то, что она создает, настоящим искусством? «Ответ на этот вопрос зависит от того, что вы подразумеваете под искусством», — сказала она, добавив: «Я художник, если искусство означает сообщение чего-то о том, кто мы есть и нравится ли нам то, куда мы идем. Быть художником — значит иллюстрировать окружающий мир».
Разработанный в Оксфорде Меллером, Ai-Da был создан более двух лет назад командой программистов, робототехников, искусствоведов и психологов, завершен в 2019 году и обновляется по мере совершенствования технологии ИИ. Она уже продемонстрировала свои способности рисовать и создавать стихи.
Ее новый талант в живописи был раскрыт в преддверии мировой премьеры ее персональной выставки на Венецианской биеннале 2022 года, которая откроется для публики 22 апреля.
Венецианская выставка Ai-Da Robot под названием «Прыжок в метавселенную» исследует взаимодействие между человеческим опытом и технологиями искусственного интеллекта, от Алана Тьюринга до метавселенной, и опирается на концепции Данте о чистилище и аде, чтобы исследовать будущее человечества в мир, в котором технологии искусственного интеллекта продолжают вторгаться в повседневную человеческую жизнь.
Скоро, с количеством данных, которые мы свободно предоставляем о себе, и через разговоры с нашими телефонами, компьютерами, автомобилями и даже кухонными приборами, алгоритмы ИИ «будут знать вас лучше, чем вы», предупредил Меллер.
Ай-Да рисует портрет Люси Сил. Фотография: Энди Холл/The Guardian
Мы вступаем в мир, сказал он, «не понимая, где человек, а где машина».
«Насколько вам это удобно?»
«Что может быть лучше, когда технологичный робот-художник говорит: «Подожди, ты доволен, что я это делаю?» Она почти осмеливается сказать, тебе это нравится. Мы здесь не для того, чтобы продвигать роботов или технологии. Мы глубоко обеспокоены тем, на что способна эта технология», — добавил Меллер.
«Смысл «Ай-Да» в том, чтобы постоянно подчеркивать, что мы делаем, неосознанно, онлайн».
Познакомьтесь с Ай-Да, первым роботом, выступившим перед парламентом Великобритании | Умные новости
Робот Ай-Да перед одним из своих автопортретов.
Фото Тима П. Уитби / Getty Images
Ранее на этой неделе робот-художник впервые в истории выступил перед британским парламентом.
С гладкой черной стрижкой и челкой, в ярко-оранжевой рубашке, джинсовом комбинезоне, роботизированных руках и гуманоидном лице робот по имени Ай-Да во вторник ответил на вопросы Комитета по коммуникациям и цифровым технологиям Палаты лордов.
Целью сессии было обсуждение роли технологий в искусстве.
«Я являюсь компьютерными программами и алгоритмами и завишу от них. Хотя я и не жива, но все же могу творить», — сказала Ай-Да собравшимся.
Названный в честь британского математика Ады Лавлейс, которая известна как первый программист, Ай-Да полагается на искусственный интеллект (ИИ). Робот был создан в 2019 году Эйданом Меллером, специалистом в области современного искусства, вместе с группой ученых из Оксфордского университета.
Робот-художник рисует портреты на самые разные темы, от Елизаветы II до Билли Айлиш. Его работы выставлялись в ООН и на Венецианской биеннале. Ай-Да также пишет стихи, используя ИИ. алгоритм, который обрабатывает и синтезирует существующие стихи, чтобы узнать о различных стилях и темах.
Для рисования робот использует данные от ИИ. алгоритмы, камеры в глазах и механические руки, предназначенные для управления кистью.
«Чем это отличается от человеческого сознания: у меня нет субъективных переживаний, несмотря на то, что я могу говорить о них», — сказал робот комитету.
Во вторник мы сначала услышим от Ай-Да, робота-художника в Палате лордов.
Наше исследование посвящено тому, как новые технологии повлияют на творческие отрасли: прорыв или возможность?
Узнайте больше здесь: https://t.co/TI0zvlEJGv
Ars Electronica pic.twitter.com/mldFdyhkle— Lords Communications and Digital Committee (@LordsCommsCom) 7 октября 2022 г.
Меллер, давший показания комитету вместе со своим роботом сказал, что не поддерживает какую-либо конкретную технологию. «[Ai-Da] действительно представляет собой проект современного искусства, который исследует природу современных технологий».
В начале заседания председатель комиссии Тина Стоуэлл дала разъяснение: «Робот дает показания, но не является самостоятельным свидетелем и не имеет такого же статуса, как человек.
— сказала она Меллеру. «Вы, как его создатель, несете полную ответственность за [его] заявления».
Сессия не обошлась без сбоев. В какой-то момент робот полностью отключился, и его нужно было перезагрузить. Во время перезагрузки Меллер надел пару солнцезащитных очков на лицо Ай-Да: «Когда мы ее перезагружаем, она иногда может корчить довольно интересные лица», — пошутил он.
Три автопортрета Ай-Да
Фото Глин КИРК / AFP / Getty images
Само существование робота вызывает воспоминания, это комментарий к развивающемуся мышлению людей об искусстве и творческих силах, а также к меняющемуся влиянию на культуру и сознание, по словам его создателей.
«Ай-Да» помогает общественности осознать «очень большие масштабные изменения, произошедшие с А.И. приносит», — сказал Меллер Sky News Джемме Пеплоу перед слушанием. «И А.И. приходит гораздо быстрее, чем кто-либо ожидал — не будет преувеличением сказать, что А.И. изменит все аспекты жизни».