Современные роботы: Как устроены современные роботы — Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» |

Содержание

что умеют современные роботы — PaySpace Magazine

Робототехника и блокчейн — лидеры по динамике развития среди отраслей промышленности

Фото: pixabay.com

Согласно Глобальному исследованием стартап-экосистемы за 2021 (Global Startup Ecosystem Report), наиболее быстрорастущими отраслями являются блокчейн, робототехника, искусственный интеллект и BigData, а также агротех. Трудно возразить, что сейчас в робототехнике сконцентрирована критическая масса инноваций.

Роботы могут делать то, чего не могут люди. Они физически сильнее, выносливее, могут работать в опасных условиях. Около 67 млн из 163 млн рабочих мест в США сегодня могут выполняться гуманоидным роботом или автономным транспортным средством. В компании Pepper Foster прогнозируют, что в течение пяти-семи лет будут запущены первые многофункциональные человекообразные механизмы. Впрочем современные роботы уже умеют немало. PaySpace Magazine рассмотрел, какие задачи человечество уже делегирует машинам.

Приготовление еды

Выберите рецепт с запрограммированной библиотеки, и творение Moley Robotics приготовит еду для вас. Робот не только готовит полноценные блюда, но и сообщает вам, когда ингредиенты надо заменить, предлагает блюда на основе имеющихся продуктов, узнает, что вам нравится, и даже очищает поверхности после себя.

Хирургия

Когда Медицинский центр Калифорнийского университета в Сан-Франциско привел «работа-фармацевта» под названием PillPick для сбора, подсчета и упаковки таблеток, уровень ошибок по рецепту снизился с около 3% до почти 0. В больнице также есть роботы, которые готовят внутривенные инъекции, а также перевозят лекарства, еду и белье в комнаты пациентов.

Da Vinci. Фото: innovation.24tv.ua

Во многих клиниках мира используется робот-хирург «da Vinci», разработанный специалистами американского космического агентства NASA. Он состоит из двух блоков, первый предназначен для хирурга-оператора, а второй-четверорукий робот-манипулятор — является исполнительным устройством. Одна из «рук» держит видеокамеру, передающую изображение оперируемого участка, две другие в режиме реального времени воспроизводят движения хирурга, а четвертая «рука» — выступает ассистентом хирурга. DaVinci способен делать микроскопические надрезы даже на работающем сердце. С его помощью удается повысить хирургическую точность, улучшить визуализацию, приблизиться к труднодоступным областям.

Спасение

Механический гепард, сконструированный инженерами в Массачусетском технологическом институте, развивает скорость около 30 км/ч. Он разработан для помощи в поисково-спасательных работах в районах катастроф, недоступных для колесных роботов.

Размещение в отеле

Нагасаки, японский отель «Хенн на», который открылся в 2015 году, имеет стойку регистрации, полностью укомплектованную работами. Есть и робот-носильщик, который поможет с багажом, и робот-консьерж, который ответит на все вопросы.

Обучение

Сиднейская компания Marathon Targets продает мобильных роботов, которые выполняют роль мишеней для военных и полицейских. Эти бронированные механизмы имитируют реальных людей во время обучения по стрельбе.

Тренировка

Robocoach. Фото: theguardian. com

В Сингапуре робот ведет тренировки для пожилых людей. RoboCoach помогает сингапурцам в различных общественных центрах выполнять подвижные упражнения. Он может замедлить или ускорить темп групповых тренировок, а также контролирует, правильно ли выполняются упражнения. Его коллега-робот Paro работает с пациентами с деменцией в Японии.

Модерация мероприятий

Андроид Pepper обученный вести японские похороны. Одет в одежду священника, он может петь буддийские сутры под аккомпанемент барабана. Он также ведет прямые трансляции похорон для близких, которые отсутствуют. Христиане также могут обратиться к BlessU-2, робота-священника, который благословляет пятью языками. В области грудной клетки у него установлен сенсорный экран, также робот имеет две руки и голову. BlessU-2 поднимает руки, мигает огнями, декламирует библейский стих и говорит: «Бог благословляет и хранит тебя».

Роботы также помогают не отказываться от массовых мероприятий из-за пандемии коронавируса. Так, Японский университет провел необычную торжественную церемонию выпуска. Студенты дистанционно из своих домов руководили роботами-аватарами, одетыми в выпускные шапки и халаты для церемонии. Вместо головы они имели планшеты с лицами выпускников.

Starship technologies. Фото: robroy.ru

Перемещение грузов и доставка

Мобильные роботы часто используются на складах. Самый известный пример автоматизации складов — Amazon. Гигант электронной коммерции сконструировал много своих складов специально для мобильных роботов.

Роботов на колесах можно встретить на улицах многих развитых стран. Интерес к таким механизмам вырос с началом пандемии covid-19, которая подтолкнула людей отказаться от традиционного шоппинга и отдать предпочтение онлайн-заказу. Так, на улицах Гамбурга можно увидеть шестиколесных роботов, разработанных компанией Starship Technologies, оснащенных камерами, GPS и радарами. Их назначение — доставлять продукты клиентам. Китайская JD.com, одна из крупнейших в стране компаний электронной коммерции, использует роботов для транспортировки грузов в Чанша, провинцию Хунань. Каждый механизм имеет 22 отдельных отделения, которые разблокируются с помощью аутентификации лица.

Помощь медсестрам

В Шэньчжэньской народной больнице робот Aimbot ездит по коридорам, распыляя дезинфицирующее средство и следит за соблюдением пациентами масочного режима, правил социального дистанцирования. Гуманоидный робот, разработанный компанией Diligent Robotics, в больницах Остина, штат Техас, доставляет пищу в комнаты пациентов. А робот Митра использует термокамеру для предварительного обследования пациентов-посетителей больницы Фортис в индийском Бангалоре.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: В Сингапуре тестируют роботов для патрулирования общественных мест

Лаунж-зоны и роботы: ТОП-5 самых инновационных отделений банков в мире

Современные роботы: и блины испечь, и человека заменить

Если в кино роботы часто угрожают человечеству, то в жизни они, наоборот, давно помогают людям во всех сферах жизни. Корреспондент «Мегабайта» посетил Центр робототехники ИТМО и узнал о новых разработках: роботах, которые контролируют свою силу, готовят блины и следят за состоянием воды.

В Центре робототехники ИТМО, который расположен в корпусе на Гривцова, нас встречает его руководитель — Владислав Громов, доцент факультета систем управления и робототехники. Он проведет для нас экскурсию, и мы своими глазами увидим макеты устройств и даже готовых роботов, созданных сотрудниками центра.

«В Центре мы проводим научные исследования, реализуем гранты и взаимодействуем с коммерческими партнерами. Представители бизнеса Санкт-Петербурга обращаются к нам со своими задачами, для решения которых зачастую требуются специалисты из различных областей науки, и Центр робототехники обеспечивает совместную работу сотрудников лабораторий университета» — Владислав Громов, доцент факультета систем управления и робототехники и руководитель Центра робототехники.

Чувствительные создания

В одной из лабораторий нас встречают механизмы, которые на первый взгляд напоминают просто изогнутые трубы из какой-то компьютерной игры. На самом же деле это — очувствленные роботы, один из недавних инновационных проектов Центра совместно с компанией Arrival Robotics.

Обычный промышленный робот не ощущает силу взаимодействия с окружающим миром, что может быть опасно для здоровья или даже жизни человека при столкновении с механизмом. Новые алгоритмы управления, разработанные Центром, позволяют устройству чувствовать воздействие среды и остановиться при встрече человеком.

Также такой робот может использоваться для коллаборативных операций, ведь современный тренд робототехники — взаимодействие машины и человека. Практика показала, что не всегда исключение людей из производства экономически выгодно. Иногда бывает слишком сложно или дорого запрограммировать робота так, чтобы он самостоятельно передвигался по фабрике и выполнял необходимые операции. В таких случаях следует вручную отправить его в нужную точку, где он автономно будет взаимодействовать с инструментами и окружающей средой. При таком раскладе человек остается на фабрике, но труд облегчается и сложные или опасные задачи выполняет механическое устройство. Например, эту технологию используют на заводах Ford. Установка амортизатора требует большой силы и точности, поэтому внутри автомобиля человек управляет роботом, который выполняет необходимые действия. А если на его пути появляется рука или даже палец рабочего, робот сразу останавливается, обеспечивая безопасность.

Третье предназначение таких роботов — соединение деталей, когда нужно точно чувствовать силу воздействия, потому что при недостаточном усилии детали не скрепляются, а при избыточном — ломаются. Эти технологии внедряются в производство, но процесс происходит медленно из-за требований безопасности, алгоритмы должны пройти большой цикл проверок.

Arrival Robotics — британская компания, которая занимается автоматизацией автомобильной промышленности, в 2017 году подписала с Университетом ИТМО рамочное соглашение по разработке технических решений. Это значит, что стороны разделяют интересы в области робототехники и совместно создают инновационные проекты.

Цепкие лапы

Перемещаясь дальше по лаборатории, мы видим железную руку, которая вызывает ассоциации с механическими щупальцами злодея из «Человека-паука». Но здесь нет ничего опасного, в нашей реальности это схват — главная часть манипулятора. Многозвенные пальцы устройства позволяют захватывать предметы для перемещения в пространстве. Благодаря сложной кинематике механизма в Центре разработали программное обеспечение, которое будет адаптивно взаимодействовать с различными объектами. Площадь рабочей области, захватываемые формы и грузоподъемность — главные характеристики схватов, которые определяют, где можно использовать устройство. Чем эти параметры больше, тем универсальнее механизм. Часто на производстве под каждую деталь есть свой инструмент, необходимый для работы с ней, но новые усложненные устройства и алгоритмы позволяют ускорить технологические процессы и исключают необходимость менять инструменты для разных элементов. Схваты применяются, например, при сборке узлов, когда каждую деталь нужно установить на отведенное ей место.

Разработка адаптивных решений — одна из основных задач современной робототехники.

В соседней лаборатории нам указывают на пластиковые макеты схватов, которые Центр разработал для компании Arrival Robotics. Это адаптивные устройства, которые позволяют захватывать широкий спектр деталей, а за счет кинематики и перераспределения нагрузки обладают высокой грузоподъемностью до 20 кг по сравнению с 0,5 кг у аналогов. Масштабные модели механизмов показали полную работоспособность, после чего заказчик получил документацию для будущего использования.

Помощник по кухне и анализатор воды

Перейдя в еще одну лабораторию, мы обращаем внимание на устройство, имеющее в арсенале тарелки и жарочную поверхность. Оказывается, это робот-блинопек, которого в Центре робототехники создали совместно с коллегами с факультета биотехнологий. Он оборудован полноценной мини-кухней. Пользователь может выбрать тип теста и начинку по своему желанию, а робот в автоматическом режиме приготовит блин: сначала замесит тесто, затем дозирует его на сковороду, а в конце добавит начинку и свернет изделие.

Очередной объект, мимо которого мы не проходим, представляет из себя макет корабля. Но вы спросите, какое же отношение это имеет к роботам? Центр робототехники ИТМО получил грант на проведение исследований по управлению надводными автономными роботами, и корабль — проект, реализуемый на средства этого гранта. Задача судна — перемещаться по поверхности воды и производить химический анализ состояния среды в автоматическом режиме, без участия человека.

Конечно же, то, о чем мы рассказали, это только малая часть проектов, над которыми трудятся в Центре робототехники. Так, есть разработки, основанные не на запросах партнеров, а на идеях инициативных студентов. Кроме того существует молодежная лаборатория робототехники, в которой школьники создают проекты для участия в робототехнических олимпиадах, где неоднократно выигрывают. Таким образом обучающиеся приобщаются к научной деятельности ИТМО, растут в профессиональном плане, а позже становятся студентами и развиваются в рамках своего факультета.

Текст: Кирилл МАКАРЕНКО

Современная робототехника: механика, планирование и управление

Об этой специализации

14 302 недавних просмотров

Эта специализация обеспечивает строгое рассмотрение пространственного движения и динамики твердых тел с использованием представлений современной теории винтов и формулы произведения экспонент . Студенты с инженерным образованием на уровне новичка быстро научатся применять эти инструменты для анализа, планирования и управления движением роботов. Понимание учащимися математики робототехники будет закреплено путем написания программного обеспечения для робототехники. Студенты будут тестировать свое программное обеспечение на бесплатном современном кросс-платформенном симуляторе роботов, что позволит каждому студенту получить подлинный опыт программирования роботов с промышленными роботами-манипуляторами и мобильными роботами без покупки дорогостоящего оборудования для роботов. Настоятельно рекомендуется проходить курсы 1-6 специализации по порядку, так как материал строится сам по себе.

В своих проектах учащиеся используют предоставленное бесплатное программное обеспечение, написанное на нескольких языках, что позволяет каждому учащемуся выбрать свой любимый язык. Проекты включают написание симулятора для манипулятора робота, написание планировщика движения робота и написание программного обеспечения для планирования траектории и управления с обратной связью мобильного манипулятора, состоящего из колесного мобильного робота и манипулятора. Все программное обеспечение тестируется на симуляторе робота.

Общий сертификат

Получите сертификат по завершении

100% онлайн-курсы

Начните сразу и учитесь по собственному графику.

Гибкий график

Устанавливайте и соблюдайте гибкие сроки.

Средний уровень

Требуется некоторый соответствующий опыт.

Часов для завершения

Приблизительно 6 месяцев для завершения

Предлагаемый темп 6 часов в неделю

Доступные языки

Английский

Субтитры: английский, арабский, французский, португальский (европейский), итальянский, вьетнамский, немецкий, русский, испанский

Общий сертификат

Получите сертификат по завершении и учитесь по собственному графику.

Гибкий график

Устанавливайте и соблюдайте гибкие сроки.

Средний уровень

Требуется некоторый соответствующий опыт.

Часов до завершения

Приблизительно 6 месяцев до завершения

Рекомендуемый темп 6 часов в неделю

Доступные языки

Английский

Как работает специализация

Пройдите курсы

Специализация Coursera — это серия курсов, которые помогут вам овладеть навыком. Для начала зарегистрируйтесь на специализацию напрямую или просмотрите ее курсы и выберите тот, с которого вы хотите начать. Когда вы подписываетесь на курс, являющийся частью специализации, вы автоматически подписываетесь на полную специализацию. Можно пройти только один курс — вы можете приостановить обучение или отменить подписку в любое время. Посетите панель учащегося, чтобы отслеживать зачисление на курс и свой прогресс.

Практический проект

Каждая специализация включает практический проект. Вам нужно будет успешно завершить проект(ы), чтобы завершить специализацию и получить сертификат. Если специализация включает в себя отдельный курс для практического проекта, вам нужно будет пройти все остальные курсы, прежде чем вы сможете приступить к нему.

Получите сертификат

Когда вы закончите каждый курс и завершите практический проект, вы получите сертификат, которым сможете поделиться с потенциальными работодателями и своей профессиональной сетью.

Инструктор

Кевин Линч

Профессор

Машина

51,956 Ученики

7 КУРСС

70086 Alsiverse

Haliveners Almenters

6. кампусы в Эванстоне и Чикаго, Иллинойс, и Дохе, Катар. Northwestern сочетает в себе инновационное обучение и новаторские исследования в тесной совместной среде, которая выходит за рамки традиционных академических границ.

Часто задаваемые вопросы

Какова политика возврата?
Могу ли я просто записаться на один курс?
Доступна ли финансовая помощь?
Могу ли я пройти курс бесплатно?
Этот курс действительно на 100% онлайн? Нужно ли мне лично посещать какие-либо занятия?
Сколько времени занимает прохождение специализации?
Какие базовые знания необходимы?
Нужно ли проходить курсы в определенном порядке?
Получу ли я университетский кредит за завершение специализации?

Есть вопросы? Посетите Справочный центр для учащихся.

Появляются современные роботы как для потребительского, так и для промышленного применения

Ненад Беланчич

Global Application Manager Robotics

Infineon

26 мая 2022 г.

Сервисные роботы становятся все более распространенными в современном обществе. Они выполняют множество функций, и в идеальном мире они автоматически поддерживали бы людей в их повседневной жизни. Что касается промышленности, они будут помогать в выполнении обязанностей, среди множества других потенциально утомительных обязанностей.

Такие роботы породили новый термин — коботы, происходящий от коллаборативных роботов. Определение кобота — это робот, который может безопасно и надежно работать в той же среде в относительно непосредственной близости от людей. Это связано с тем простым фактом, что коботы имеют гораздо более высокие стандарты безопасности и защиты, с гораздо более сложной сенсорной электроникой.

Обратите внимание, что некоторые производители встраиваемых систем предлагают несколько иное определение кобота, утверждая, что кобот представляет собой меньшую сестру промышленного робота, например те большие руки, которые мы часто видим в промышленных условиях.

Говоря о промышленной стороне, типичные обязанности этих роботов включают транспортировку материалов внутри здания, выполнение «неэргономичных задач», таких как перемещение тяжелых предметов, подача машин в непосредственной близости, что было бы небезопасно для людей, и сборочные операции. Сегодняшние роботы часто работают внутри какой-то клетки или огороженной территории, чтобы защитить людей от роботов и наоборот.

Даже для задач, с которыми легко справляются люди, есть причины для использования коботов. Например, коботам не нужны выходные (кроме планового обслуживания), они не устают и не болеют, не жалуются.

Хорошими примерами потребительских роботов являются популярные сейчас пылесосы iRobot Roomba или Ecovacs Deebot. Роботы-газонокосилки также набирают популярность. Ожидается, что такие устройства будут натыкаться на объекты и учиться на этом опыте. Но эта операция «выбрать и ощутить» не будет работать для всех приложений.

Двигаясь вперед, мы можем ожидать значительного роста внутренней робототехники, которая будет поддерживать пожилых людей, например, в больницах или жилых помещениях, где они могут либо включить сигнализацию, либо помочь человеку. Более продвинутые мобильные роботы могли бы доставлять еду или посылки людям.

Предоставление правильных решений

Infineon по-разному играет в этом пространстве, особенно с движущимися частями робота. Компания производит не сами двигатели, а большую часть электроники, которая включает и контролирует этот двигатель, а также устройства, обеспечивающие функции датчиков, включая усовершенствованные радарные датчики времени света, связь, безопасность. и функциональные блоки HMI. Некоторые датчики, в том числе датчики времени света, все еще немного дороги, особенно для потребительских товаров, где маржа, как правило, меньше. Обратите внимание, что Infineon старается останавливаться на уровне прошивки, чтобы не конкурировать со своими клиентами.

Предостережение: не стоит недооценивать важность или сложность проектирования подсистемы питания. В конце концов, роботы должны передвигаться, желательно без привязи. Таким образом, характеристики энергопотребления и эффективности имеют жизненно важное значение, а также эффективность самих двигателей. В то же время желательно быстрое время зарядки.

Для приложений, связанных с управлением двигателем, Infineon добавила пару трехфазных интеллектуальных драйверов двигателей в свое популярное семейство низковольтных решений MOTIX для управления двигателями, а именно MOTIX 6EDL7141 и MOTIX IMD701A, которые были разработаны для BLDC. моторные приводы, работающие от батарей с напряжением от 12 до 48 В.

Больше сотрудничества

Глядя в будущее, вы можете ожидать большего сотрудничества и сосуществования между людьми и роботами. Одно дело, чтобы они оставались разделенными. Это нечто совершенно другое, когда они работают слаженно, и это следующий шаг. И, конечно же, главное, чтобы эта гармонизация происходила безопасно. Вот где требуются гораздо более сложные датчики, и это именно то, что нужно для более быстрого внедрения.

Большинство нынешних потребительских товаров взаимодействуют через Wi-Fi, с некоторым использованием Bluetooth. Но есть много примеров проводных коботов, особенно в промышленной сфере, где движение более ограничено и хорошо известно.