10 основных навыков, необходимых для робототехников. Техника роботы

Бытовая техника Домашние роботы

Сегодня создаются роботы, способные выполнять многие функции, свойственные человеку. Прежде всего, речь идет об автоматах, запрограммированных на выполнение ряда механических операций, требующих, однако, некоторых интеллектуальных усилий. Так, в Таиланде разработали модель первого в мире робота‑охранника. Управление машиной осуществляется с помощью пароля через… Интернет. Устройство оборудовано видеокамерами слежения и сенсорными датчиками, способными реагировать на движущиеся предметы и перепады температуры. Кроме того, робот снабжен огнестрельным оружием, которое может применить в случае необходимости. Разумеется, все действия металлического охранника зависят от команд оператора.

А в США робот заменяет медсестру. Механический ассистент по имени Лил Джеф работает в нью‑йоркском госпитале «Гора Синай». В его обязанности входит разносить и подавать врачам инструменты. Специальное навигационное устройство позволяет Джефу двигаться в правильном направлении. Умеет он и разговаривать, хотя в его лексиконе всего несколько фраз – «Спасибо», «Возьмите, пожалуйста, инструменты». Если же в его механизме возникает неполадка, он кричит: «Я застрял, вызовите оператора!»

Оригинального робота изобрел американский ученый Стюарт Вилкинсон. Автомат заряжается энергией благодаря… пище. Он состоит из трех контейнеров, управляемых двигателем, внутри которого находится микробиологическая среда из бактерий. Перерабатывая пищу, бактерии выделяют тепловую энергию, преобразующуюся в электричество. Чем больше в продуктах белков и углеводов, тем больше выделяется энергии. Сам Вилкинсон во время экспериментов «кормил» робота сахаром, но мясо, по его мнению, будет способствовать более эффективной работе. Кстати, робот, от «рождения» носящий имя Gastronome, при демонстрации получил кличку Ням‑Ням. Зрителей же, собравшихся на показ, больше всего интересовал вопрос: не может ли машина этого класса оказаться опасной для человека? Что, если, исчерпав запас энергии, она вздумает полакомиться оператором?

Действительность превосходит самые смелые ожидания фантастов: у роботов и впрямь все как у людей. Даже размножение! В США создана компьютерная система, способная без вмешательства человека воспроизводить роботов. Авторы изобретения – Ход Липсон и Джордан Поплак из Массачусетского технологического института. Задача системы – воспроизвести простейшую модель механизма, способного горизонтально перемешаться в пространстве. На начальном этапе компьютер разрабатывает тысячи виртуальных проектов, имитирующих процессы эволюции растительного и животного мира, затем выбирает оптимальный вариант и необходимые компоненты. Информация передается на автоматическую установку, занимающуюся непосредственно сборкой механизма.

Еще недавно об использовании бытовых, домашних роботов можно было прочитать только на страницах фантастических романов. Но время идет, технологии развиваются, и все, что еще вчера казалось несбыточной мечтой, сегодня становится реальностью. Некоторые из домашних роботов могут выполнять различные функции, другие же предназначены для какой‑то конкретной работы.

Многофункциональный домашний робот R100 разработан в центральной исследовательской лаборатории японской фирмы NEC. Его оснастили средствами для распознавания визуальных изображений, голоса и возможностями общения через Интернет. Подобный робот способен узнавать отдельные лица, воспринимать голосовые команды и перемещаться по дому, обходя такие препятствия, как столы и стулья.

По утверждению представителей фирмы, робот этой модели способен узнавать различных членов семьи и даже спрашивать, чем он может помочь. За счет встроенных средств для доступа к Интернет R100 сообщает о получении электронной почты.

Возможности робота в журнале «Компьютер‑пресс» анализирует Алексей Федоров:

«Давайте рассмотрим основные возможности R100, «мозг» которого представлен процессором Intel 486DX4 с тактовой частотой 75 МГц. Зрение робота реализовано на основе двух видеокамер, позволяющих ему обходить препятствия, вычислять расстояния до предметов и узнавать людей. Для распознавания плана квартиры и объектов, которые находятся в ней в неподвижном или подвижном состоянии, R100 использует стереоскопическую видеообработку поступающих на камеры сигналов в реальном времени. Те же видеокамеры позволяют ему опознавать и запоминать лица. С помощью программирования можно задать роботу имена знакомых ему людей, и в этом случае он будет приветствовать членов семьи. Помимо этого встроенные видеокамеры позволяют роботу перемещаться вслед за человеком, который с ним разговаривает.

Стереоскопическая видеообработка поступающих на камеры сигналов позволяет R100 перемещаться по комнатам со скоростью 60 сантиметров в секунду, избегая столкновения с различными препятствиями, которые встречаются на его пути.

Слышит R100 тремя направленными микрофонами, позволяющими определить направление звука или голоса. Например, если позвать робота, то он повернется к зовущему лицом. Микрофоны также служат для распознавания речи в объеме тех слов, которые хранятся в памяти робота. Помимо микрофонов робот оснащен шестью сверхчувствительными датчиками, которые позволяют ему немедленно остановиться при обнаружении какого‑либо близкостоящего предмета или при приближении человека.

Робот способен произносить ваше имя, отвечать на задаваемые ему вопросы, сообщать о получении электронной почты и даже читать электронные сообщения и танцевать под музыку».

Чувствами, конечно, робот не обладает. Тем не менее R100 способен распознавать как прикосновения к датчикам, расположенным в его голове, так и их тип: поглаживание, шлепок и прочее, на что он реагирует соответствующим образом.

Робот может реагировать на изменения температуры, освещенности, смены времени суток и емкости заряда собственной батареи, поскольку встроенные сенсоры помогают роботу измерять температуру и яркость света.

В R100 распознавание речи и анализ видеоинформации осуществляется персональным компьютером. К нему робот подключен по радиоканалу. В следующих моделях робот будет оснащен собственным бортовым компьютером.

Программное обеспечение робота состоит из набора расширяемых модулей: контроллер механики, средство для записи изображений, управление сенсорами, библиотека движений и аппарат принятия решений. Все программные модули не зависят друг от друга и легко обновляются. Возможности робота могут быть расширены за счет добавления новых программных модулей.

Робот, оснащенный камерами и микрофонами, способен записывать видеосообщения и воспроизводить их на экране телевизора. При необходимости R100 может также включать и выключать телевизор, свет и другую бытовую технику. При отсутствии хозяев робот «контролирует» дом. В том случае, если робот обнаруживает что‑либо необычное, он немедленно фиксирует это на видеокамеру и может отослать данные по указанному адресу электронной почты.

Когда роботу нечем заняться, он слоняется по дому, здороваясь с людьми, которых встречает по пути, или насвистывая какую‑либо мелодию. Если такие вольности вам не нравятся, то все эти функции можно отключить Тогда R100 будет тихо сидеть в углу, пока его кто‑нибудь не позовет.

Когда заряд аккумуляторов становится низким, R100 зовет на помощь хозяев.

Другой робот, которого зовут Кай (Cye), разработан американской фирмой «Robotics Inc». В отличие от своего японского собрата он не настолько многофункционален и может выполнять некоторые достаточно монотонные операции.

Cye размером 40x25x40 сантиметров способен управлять беспроводным пылесосом, доставлять обычную почту и выполнять другие операции, например, «помогать» в уборке посуды, разносить напитки и т п.

Фирма «Электролюкс» разработала робот‑пылесос. В США он выпускается под маркой Eureka. Этот компактный робот, диаметр которого равен сорока сантиметрам, выполняет только одну операцию, зато делает это очень тщательно. Этому способствуют мощный процессор, встроенное программное обеспечение и система датчиков. Робот работает так. В первую очередь робот изучает периметр комнаты, «запоминает» все объекты, которые могут встретиться на пути. Следующее его действие – сбор пыли. Робот обходит периметр комнаты, а затем пересекает ее в случайном порядке. По мере работы пылесос обходит мебель, электрические шнуры, а также забирается в углы, недоступные обычному пылесосу.

Круглая форма пылесоса позволяет ему никогда не теряться в углах, под диванами и в других труднодоступных местах. К тому же его мягкие края не портят мебель.

Робот‑пылесос может работать целый час без подзарядки. После чего его надо поместить на специальную подставку, где он заряжается в течение приблизительно двух часов. На сегодняшний день данная модель является полностью автономной. Однако «Электролюкс» не собирается останавливаться на достигнутом. В фирме уже рассматривается возможность создания более совершенной версии робота‑пылесоса с управлением через компьютер по радиоканалу.

Шведская фирма «Хускварна» создала робот‑газонокосильщик Solar Mower, питающийся солнечной энергией. Он имеет встроенные поликристаллические ячейки, получающие энергию и заряжающие ею встроенный аккумулятор. Робот способен следить за газоном в течение всего сезона, поддерживая заданный уровень травы.

Для того чтобы электронный газонокосильщик не «увлекался», периметр газона отмечается специальным кабелем, на наличие которого реагируют датчики робота. Стрижка газона выполняется горизонтальными перемещениями вдоль заданного периметра с учетом клумб и деревьев. Роботом можно управлять и по радиоканалу со специального пульта.

Похоже, скоро канут в Лету времена, когда дети довольствовались плюшевыми игрушками и различными разновидностями Барби. Вероятно, и говорящие интерактивные куклы скоро потеряют популярность. Новое время, новые игрушки. На смену приходят «цифровые создания», неведомые электронные зверушки.

Процесс повышения интеллектуального уровня некогда всегда покорных игрушек начался давно. Но по‑настоящему мир интеллектуальных игрушек раскололся надвое после появления электромеханической собачки «Айбо»

AIBO – аббревиатура от Artificial Intelligence Robot (робот с искусственным интеллектом), которая также созвучна японскому слову «спутник, дружок».

Кого представляет собой это чудо техники, определить сложно – западная пресса однозначно называет японское изобретение собакой, а представители производителя – фирмы «Сони» попытались убедить, что это «скорее лев, чем собака».

Первый ограниченный тираж электронных собачек AIBO ERS‑110 (5000 штук) в конце 1999 года был полностью распродан всего за 18 минут. Очень быстро, учитывая, что каждая игривая собачка стоила ни много ни мало – две с половиной тысячи долларов.

«По большому счету, AIBO – это развитие идеологии "тамагочи", только "в натуральную величину", – пишет в журнале «Компьютер‑Пресс» Владимир Богданов. – Щенок «понимает» отношение хозяина и постепенно превращается во взрослого пса (не физически, а эмоционально). В лапы «Айбо» встроены датчики, а специальная камера и инфракрасные сенсоры позволяют щенку соблюдать дистанцию и не натыкаться на стены. «Айбо» "понимает", когда его ласково гладят по голове, а когда дают шлепка. Свое расположение электронный пес выказывает вилянием хвоста и зеленым блеском светодиодных глаз. В нужный момент он может забавно почесаться, вылавливая "электронных блох".

Как и любому щенку, AIBO для начала придется «подрасти» и многому научиться. Первые сутки ему приходится учиться просто ходить и сидеть, но, к счастью, растет щенок не по дням, а по часам (что не под силу белковым собачкам). На второй день электронный щенок уже уверенно ходит и учится играть в мяч. А при сохранении активного образа жизни за 4 месяца щенок превращается во вполне зрелую собаку. Вообще инженеры "Сони", по отзывам собаковладельцев, добились поистине чудесных результатов – создали иллюзию эволюции щенка, успешно сымитировали «характер» AIBO и алгоритмы подстройки под конкретного хозяина. AIBO «обучается» методом кнута и пряника. Если его за что‑то хвалят, то он стремится повторять эти действия, и наоборот. Разработчики из «Сони» даже утверждают, что из‑за частых упреков щенок может обидеться или впасть в депрессию. Недаром над AIBO трудилась команда из бывших разработчиков нейросетей.

Заряда литий‑ионных аккумуляторов щенку хватает на 1,5 часа. Хозяин может дать AIBO команду при помощи тонового пульта дистанционного управления: AIBO, к примеру, начинает приплясывать или играть с розовым мячиком. Разработчики постарались, чтобы электронная собака достоверно выполняла кульбиты, присущие «белковым» щенкам, – почесывание, кувыркание на полу и прочие. У электронного щенка есть 18 моторов, выполняющих роль суставов, и шесть предустановленных эмоций (радость, грусть, злость, удивление, страх и чувство неприязни). Помимо инфракрасных датчиков в глазах у AIBO имеются сенсоры в подушечках лап и микрофоны в ушах. Равновесием щенка управляет встроенный гироскоп, а специальный температурный датчик не позволит AIBO перегреться в жаркую погоду».

Особенно трогательно происходит встреча Айбо с роботами предыдущих модификаций – «собака» начинает вилять хвостом и неподдельно радоваться.

Инстинктами и условными рефлексами Айбо управляет 64‑разрядный микропроцессор. Сведения о внешнем мире и программы хранятся, естественно, в пластинке флэш‑памяти емкостью 8 Мбайт.

Пока щенок не умеет взбираться вверх по лестнице, бегать и многое другое. Но основной недостаток – игрушка не может проявлять искреннюю преданность, понимать хозяина и чувствовать его настроение. Впрочем, дополнительное программное обеспечение Айбо позволяет «обучать» щенка новым трюкам и обмениваться «характерами» с другими поклонниками электронного собаководства.

Помимо процессора IDT MIPS RISC и 8‑мегабайтной пластинки флэш‑памяти для хранения программ щенок оборудован 16 Мбайт встроенной памяти, датчиками дистанции, давления, ускорения и температуры, встроенными микрофоном, динамиками, ПЗС‑видеокамерой. Весит собачка приблизительно 1,3 килограмма. Доступные окрасы – серебристый и черный металлик.

Недавно появился Айбо ERS‑210 – это модификация «первого поколения» ERS‑110 и ERS‑111. Но даже то, что новая Айбо стоит почти в два раза дешевле своего предшественника, не делает его доступным товаром. Тем не менее в Японии начинается очередная истерия. Появляются товары с символикой Айбо – одежда, аксессуары для мобильных телефонов и компьютеров, а также ежемесячный журнал и сайт в Интернете. Создана даже специальная платная служба для владельцев электронной собаки, интересующихся, к примеру, почему их питомец при команде «сидеть» начал радостно скакать по полу. А в конце 2000 года в главных городах Японии были проведены выставки, посвященные Айбо.

Помимо Айбо создан целый ряд других электронных питомцев. Например, электронный котенок Тата задуман японской корпорацией «Мацушита электрик» не просто как игрушка, но и как терапевтическое средство для пожилых людей.

По мнению специалистов, одним из самых многообещающих проектов в этой области конструирование и моделирование Robokoneko (по‑японски – «робот‑котенок»): самообучающегося (эволюционирующего) робота с искусственным интеллектом. Робот‑котенок должен будет обладать не только совершенной механикой, но и искусственным мозгом, состоящим из 16000 нейросетевых модулей. Котенок – промежуточный проект в рамках создания искусственного мозга CAM‑Rain мощностью один миллиард искусственных нейронов. Для сравнения: в человеческом мозге 14 миллиардов нервных клеток, из которых используется около четырех процентов. 16000 искусственных нейромодулей котенка построено на базе программно конфигурируемых микросхем FPGA. Скорость эволюции «кошачьего мозга» – 100 миллиардов обновлений в секунду.

Как считает Владимир Богданов: «Бытовые роботы для развлечений и прототипы бытовых роботов‑помощников, то и дело демонстрируемые широкой аудитории, – это, на мой взгляд, жалкие отголоски тех решений, которые создаются в военных лабораториях. Летающие мини‑роботы размером с муху, управляемые подводные роботы‑рыбы, электронные летающие птицы‑разведчики – все это уже далеко не фантастика. Именно в области создания роботов военного назначения сосредоточивают мощные научные ресурсы страны, не отрицающие возможности техногенных войн в будущем. В этом смысле достаточно крамольными остаются примеры мини‑роботов из сериалов типа "Секретные материалы" или LEXX. Однако конверсия многих идей "двойного назначения" в ближайшие пять лет должна привести к появлению массовых моделей новых хозяйственных роботов. Но прежде «сливки» снимут самые недорогие фирменные решения (30‑100 долларов) и имитации в стиле тех же собачек AIBO или котов Тата (вспомните, как стремительно распространились подделки под тамагочи). Эпоха же массовых роботов‑помощников (подобий NEC R100) наступит и вовсе лет через 10. К тому времени их цена достигнет разумного уровня, а качество реализации голосового интерфейса станет вполне приемлемым. Именно такие бытовые роботы мне более всего по душе. Даже если эти «ваньки» будут уметь лишь снимать электронную почту или по первому зову со всех колес бежать включать телевизор – это уже много. А так, глядишь, лет через 30 появятся и первые однозначно бесхвостые "модели для развлечений", за которыми гонялся еще Харрисон Форд в фильме "Бегущий по лезвию бритвы"».

studfiles.net

Что такое робототехника для школьников?

Доброго времени суток, мои любимые читатели. Если ещё тройку десятков лет тому назад о роботах мы могли прочитать разве что в книгах продвинутых писателей-фантастов, то сегодня этими «существами» никого не удивишь. Сегодня они, умеющие «стирать — полы подметать — готовить», стали полноправными членами семьи, а в промышленности даже готовы заменить на 100% живую рабочую силу.

По причине стремительной популярности появилась и куча кружков для детей, в которых техники-гении готовы за приличную сумму родительских денежек вовлечь ребёнка в мир роботов. Однако мало, кто из родителей действительно понимает, что такое робототехника.

Большинство с должным скептицизмом считает, что такие курсы – лишь времяубивание, не более того. Потому-то и решила сама изучить эту тему и вам рассказать, а вы уж решите, нужно ли вам это.

Зачем робототехника детям

Если сказать про робототехнику сухим техническим языком, у нас получится «прикладная наука, которая занимается разработкой и эксплуатацией автоматизированной техники». Направлений у неё основных три – электроника, программирование и конструирование, и все они так или иначе между собой взаимосвязаны. Зачем она нужна нашим детям?

Да, многие родители считают робототехнику занятием для ботаников либо гениев. Прочие относятся к ней как к средству развлечения, не видя в ней никакой практической пользы, — хобби, которое со временем пройдёт. Но если копнуть глубже, то в этой отрасли можно найти много чего интересного и нужного для развития детей.

Логика и мышление

На занятиях робототехникой строят роботов. Всяких. Для чего изучают, что есть датчики, гусеницы и прочие технические детали и куда их нужно приладить, чтобы всё заработало.

Для всего этого нужна математика и интуиция, а на логике и творческом воображении построен весь процесс в принципе. А не мы ли всё ищем способы, как развивать ту самую логику и воображение, которыми переполнена школьная программа?!

Самостоятельность

Как делают робототехнику? Чаще не по инструкции. И это для многих на первых порах – настоящая проблема. Боязнь отойти от заданных параметров – бич многих детей. И такие занятия учат читать сквозь строки и принимать правильное решение самостоятельно, без подсказки.

Командная работа

Нередко работать приходится не только одному, строить иногда нужно и командой, а не все дети готовы к командной работе.

Здесь же отрабатываются сложные навыки совместного труда, когда не приветствуется подавление других за счёт перетягивания инициативы на себя и не разрешается ленивое наблюдение со стороны. Вместе ищем проблему и вместе её решаем.

Усидчивость и внимательность

Работа руками в робототехнике требует повышенной усидчивости и внимательности, ведь не туда прикрученный винтик сможет стать причиной провала. Да и мелкая моторика скажет вам за такие занятия большое спасибо.

Практическое применение знаний

Такие занятия помогают увидеть практическое применение скучных физических формул в практических опытах, математических теорем – в схемах, информатических алгоритмов – в движениях созданных изобретений.

А ещё тут учат программированию и активно для этого пользуются английским, проводят эксперименты, создают технические шедевры и на презентациях доказывают их нужность в практике.

Как понять, что будет интересно

Не стоит сразу бежать и записывать своего ребёнка на курсы робототехники, не изучив его пристрастия. В первую очередь, специалисты рекомендуют проверить интерес и склонность к точным наукам, купив обычный конструктор для домашних занятий.

Убедившись, что Ваше чадо готово просидеть хоть полчасика за сбором фигурок из многочисленных деталек, можно задуматься: «А не заняться ли этим процессом более профессионально?»

Когда стартовать

Есть, конечно, робототехнические кружки и для дошкольников, однако технари не советуют профессионально посвящать детей в роботизированный мир ранее 8-12 лет. Для этой сферы важны математические и физические основы, умения проектировать, чертить схемы и составлять алгоритмы.

Возрастные рекомендации связаны и с тем, что к возрасту 8-9 лет дети легче запоминают разные технические «примочки» типа светодиодов и резисторов и их предназначение. В подростковом возрасте они уже активно применяют теорию из математики, информатики и физики, наконец-то понимая, для чего они учили синусы-косинусы.

Хотя, как показывает практика, и среди дошкольников есть немало ребятишек, готовых в конструировании посоперничать с теми, кто уже давно учится в школе.

Куда пойти

Можно устроить робототехнический кружок дома. Для этого сегодня есть все возможности, но это вовсе не значит, что будет дешевле. Конструкторы и платформы имеются в наличии и зарубежные, и отечественные, и ценовая категория у них разная.

Для дошкольников и детей 8-11 лет обычно специалисты советуют всем известные Lego и Fischertechnik. Так, в Lego яркие детали и они легки в сборке. Конструкторы Fischertechnik уже посерьёзнее, так как в их комплекты входят проводочки со штекерами, дающие возможность познакомиться со сферой робототехники значительно ближе.

После 13-ти лет можно попробовать силы и поработать с базами ТРИК либо Arduino и Raspberry. Они от пользователей потребуют основ программирования.

Однако, нужно иметь ввиду, что при домашнем конструировании обойтись без помощи взрослых не удастся. Потому родителям придётся тоже вникнуть в суть дела, поискать что-то из серии «Занимательная робототехника» либо он-лайн обучение и начинать с нуля вместе с ребёнком, если вы с роботами «на Вы».

И всё-таки, специфика робототехники, при желании освоить все её азы и стать докой, предполагает помощь специалистов-практиков, которые могли бы поделиться опытом. Потому при наличии явного интереса к технике рекомендуют отдать ребёнка на кружок в «надёжные знающие руки».

Там вам и куча единомышленников, разговаривающих между собой на одном языке, и участие в соревнованиях, и проектная деятельность.

При выборе курсов стоит обратить внимание на то, что ведёт их знаток робототехники, ею болеющий, а не тот, который лишь молча выдаёт задания и технику для их выполнения. Важна и материально-техническая база, которая должна позволять не только конструировать, но и обучать написанию программ, созданию проектов, давать основы механики и электроники.

Если в секции у каждой пары свой комплект, да ещё с шестерёнками, колёсами да каркасами, будьте уверены – тут занимаются серьёзно и готовятся к соревнованиям. Обычно в таких кружках по 6-8 человек, не больше. Когда сбор роботов происходит в командах, в секцию ходит человек 20, то скорее всего, всё ограничится поверхностными знаниями на уровне хобби.

Не вижу результата!

Для каждого амбициозного родителя сразу важен результат. Зачем же тогда водить ребёнка в кружок и платить за это бешеные деньги, если спустя энное количество времени понимаешь, что измерить пользу от занятий не удаётся.

Изучение робототехники – это как раз тот случай, когда трудно измерить результат сразу, так как он расплывается по навыкам и умениям. Чтобы понимать, что «стало лучше», нужно всё, чему научили, сложить в комплекс. А это не за неделю-месяц. Так, если вы не входите в число терпеливых родителей, вам туда не надо: останутся одни негодования от «зря потраченных денег».

Цель занятий робототехники – не вырастить технического гения (хотя это тоже получается!) и не удовлетворить родительские амбиции (он в 8 лет конструирует электромобиль!), а научить по максимуму пользоваться навыками и мышлением.

Так, кто-то приходит в кружок с боязнью всё делать не по инструкции, а спустя время расширяет планки самостоятельности. Заметно это сразу? Конечно, нет! У некоторых не получается работать в команде, но через несколько занятий ребёнок вполне сносно приспосабливается делать всё сообща.

Увидите вы это изменение дома после первого занятия? Навряд ли! Вообще, специалисты обещают первые заметные перемены в поведении детей после полугодичных регулярных занятий.

Быть робототехником – значит, владеть набором знаний в области электроники и электротехники, информатики и физики, радио- и телемеханики, а также прочих иных, с ними тесно связанных. Потому у занимающихся в таких кружках есть преимущество: они могут рассчитывать на поступление в один из престижных технических ВУЗов страны.

Стоит ли говорить о том, что профессия робототехника становится всё более востребованной, и такие узкие специалисты вполне могут рассчитывать в ближайшем будущем на прилично оплачиваемую, а главное – интересную работу, сделав её смыслом жизни.

Ну, кто готов заняться робототехникой? А может вы уже занимаетесь и даже достигли определенных высот в роботостроении? Рассказывайте в комментариях.

И не забывайте подписываться на новости блога, чтобы не пропустить новые инстересные статьи!

Успехов вам!

ШколаЛа:)

shkolala.ru

Профессия робототехник: где учиться, зарплата, карьера

Робототехник (Чешск. robot, от robota - подневольный труд и rob - раб) — специалист по разработке роботов и их обслуживанию.

Особенности профессии

Робототехника (роботехника) – это прикладная научная отрасль, посвященная созданию роботов и автоматизированных технических систем. Такие системы также называют робототехническими системами (РТС). Ещё одно название – роботостроение. Так называют процесс создания роботов, по аналогии с машиностроением. Роботы особенно нужны там, где человеку работать слишком тяжело или опасно, и там, где каждое действие должно выполняться с нечеловеческой точностью. Например, робот может взять пробы грунта на Марсе, обезвредить взрывное устройство или провести точную сборку прибора.

Конечно, для каждого вида работы нужен специальный робот. Роботов-универсалов пока не существует. Всю робототехнику можно разделить на промышленную, строительную, авиационную, космическую, подводную, военную. Кроме этого существуют роботы-помощники, роботы для игр и т.д.

Робот может работать по заранее разработанной программе либо под управлением оператора. Роботов с самостоятельным мышлением и мотивацией, со своим эмоциональным миром и мировоззрением пока тоже нет. Оно и к лучшему.

Робототехника находится в родстве с мехатроникой.

Мехатроника – это дисциплина, посвящённая созданию и эксплуатации машин и систем с программным управлением. Часто мехатроникой называют электромеханику и наоборот.

К мехатронике относятся заводские станки с программным управлением, беспилотные транспортные средства, современная офисная техника и пр. Иными словами, приборы и системы, предназначенные для выполнения какой-то конкретной задачи. Например, задача офисного принтера – печать документов.

А что такое робот по своей сути?

Как видно из самого названия, робот изначально представлялся как подобие человека. Но прагматизм берёт верх. И чаще всего роботу отводится роль технического приспособления, для которого внешность не имеет большого значения. По крайней мере, промышленные роботы на людей совсем не похожи.

Однако у роботов есть признак, который объединяет их со всеми живыми существами – движение. И способ движения порой довольно чётко копирует то, что встречается в природе. Например, робот может летать, подобно стрекозе, бегать по стене, словно ящерица, ходить по земле, словно человек и пр.(См. ролик внизу страницы.)

С другой стороны, некоторые роботы специально рассчитаны на душевный отклик людей. Например, роботы-собаки скрашивают жизнь людям, у которых нет времени на настоящую собаку. А плюшевые «младенцы» облегчают депрессию.

Не за горами то время, когда среди прочей бытовой техники у нас появятся роботы, помогающие по хозяйству. Лично я предпочла бы слугу в виде улыбчивого пластикового кокона на колёсах. Но кому-то наверняка захочется, чтобы их роботы-мажордомы были как настоящие люди. В этом направлении уже сделаны потрясающие успехи.

Создание робота – это то, чем занимается робототехник. Точнее, инженер-робототехник. Он исходит из того, какие задачи робот будет решать, продумывает механику, электронную часть, программирует его действия. Такая работа – не для одиночки-изобретателя, инженеры-робототехники работают в команде.

Но робота нужно не только изобрести и разработать. Его нужно обслуживать: управлять работой, следить за «самочувствием» и ремонтировать. Этим также занимается робототехник, но специализирующийся на обслуживании.

В основе современной робототехники находятся механика, электроника и программирование. Но, как подсказывают фантасты, со временем для изготовления роботов будут широко использовать био- и нанотехнологи. В результате получится киборг, т.е. кибернетический организм – что-то среднее между живым человеком и роботом. Чтобы не слишком радоваться по этому поводу, можно посмотреть фильм «Терминатор», любую его часть.

Начало истории роботов

Слово «робот» придумал Карел Чапек в 1920 г. и использовал его в своей пьесе «R.U.R.» («Россумские Универсальные Роботы»). Позже, в 1941 г., Айзек Азимов использовал слово «робототехника» в научно-фантастическом рассказе «Лжец».

Но видимо, одним из первых робототехников в истории человечества можно считать арабского изобретателя Аль-Джазари, жившего в XII веке. Остались свидетельства, что он создал механических музыкантов, которые развлекали публику, играя на арфе, флейте и бубнах. Леонардо да Винчи, живший в XV–XVI веках, оставил после себя чертежи механического рыцаря, способного двигать руками и ногами, открывать забрало своего шлема. Но эти выдающиеся изобретатели вряд ли могли представить, каких вершин достигнут технологии через несколько столетий.

Рабочее место

Робототехники работают в конструкторских бюро авиации и космонавтики. Например, в НПО им. С.А.Лавочкина. В научно-исследовательских центрах разной направленности (космос, медицина, нефтедобыча и пр.). В компаниях, специализирующихся на роботостроении.

Оплата труда

Важные качества

Профессия робототехник предполагает интерес к точным наукам и инженерному делу, аналитический склад ума, хорошо структурированное мышление в сочетании с богатым воображением.

Знания и навыки

По существу, робототехник – это универсальный специалист: инженер, программист, кибернетик в одном лице. Ему необходимо знание механики, программирования, теории автоматического управления, теории проектирования автоматических систем. Очень важны навыки конструирования, умение работать руками, например, пользоваться паяльником.

Видео: 8 роботов-животных, которых вам стоит увидеть

www.profguide.ru

Роботы и робототехника в современном обществе

Кто такие роботы? Сегодня на этот вопрос ответит даже ребенок, хотя не так давно они были только героями фантастических романов, рассказывающих о далеких космических путешествиях или встречах с внеземными цивилизациями. И представлялись эти создания исключительно как механические люди.

Расширение «жизненного пространства» роботов

Робот в современном мире — вовсе не сказочное создание. Он все активнее вмешивается в жизнь человека, захватывая новые сферы деятельности и помогая в жизни. В настоящее время робототехника поставлена на службу человека в ряде отраслей промышленности, среди них:

космическое и самолетостроение;
точное приборостроение;
военно-промышленный комплекс;
медицина;
обеспечение систем безопасности;
автомобильная промышленность
и другие сферы промышленного производства.

Активно использует роботов индустрия развлечений. Дети давно знакомы с роботами-игрушками, трансформерами, которые изменяют свою конфигурацию и превращают игру в увлекательное занятие. В детских игровых зонах сегодня нередко в роли гостеприимных хозяев используются роботы, вызывающие интерес и восторг детей. Как правило, это радиоуправляемые летающие, бегающие, передвигающиеся, говорящие или поющие игрушки.

Применение роботов в современном мире облегчает труд человека и расширяет горизонты их дальнейшего использования. Хотя планы их создания не новы. Исследователи нашли в документах Леонардо да Винчи чертеж новы. Исследователи нашли в документах Леонардо да Винчи чертеж механизма, который, по описаниям автора, должен был заменить человека на тяжелых работах.

Современная цивилизация дала толчок к развитию новых технологий, среди которых роботостроение занимает не последнее место.

Чем занимаются роботы

Инженерная мысль, направленная на совершенствование технологических процессов, все более активно внедряет робототехнику в сферы жизни, где требуется точность, аккуратность или, наоборот, в труднодоступных для человека условиях выживания или организации производства. Функции роботов в современном мире значительно расширились.

В медицине их используют для исследования состояния организма и проведения операций в глазных клиниках, в случаях, когда требуется предельная аккуратность и осторожность, чтобы не нанести вред внутренним органам. Расширилось применение элементов робототехники при изготовлении протезов конечностей.
С момента создания космической отрасли роботы стали надежными помощниками и союзниками людей. Освоение космического пространства также не обошлось без их участия. Самоходные модули, отправленные на Луну, Марс, доставили ценную информацию, расширяющую представления о наших космических соседях.
Эффективно зарекомендовали себя роботы, наделенные функциями охраны и слежения. Они незаменимы в системах наблюдения, первыми фиксируют очаги возгорания, предотвращая чрезвычайные ситуации, их научили различать запах дыма и передавать полученную информацию на пульт управления пожарного отделения.
Роботов-наблюдателей активно используют для исследования морских глубин, наблюдения за морскими обитателями. Робототехника помогает изучать жизнь и повадки диких животных, отслеживать маршруты их миграции.
Оснащение промышленными роботами предприятий позволяет высвободить рабочую силу и поднять качество выпускаемой продукции, увеличив при этом производительность труда.
Сильнейшие армии мира также поставили роботов на вооружение. Эти новейшие устройства позволяют корректировать траекторию полета ракет, используются для обнаружения техники противника и ее уничтожения.

Расширяются возможности применения роботов в повседневной жизни. Уже известны изобретенные в Японии роботы-няни, которые умеют не только следить за ребенком и оберегать от травм, но и развлекать, читая сказки, исполняя детские песенки, становясь участником детской игры.

Не менее активно пропагандируется использование роботов-горничных. Они наделены многими функциями:

производят уборку с помощью пылесоса;
без вмешательства человека могут скосить траву на газоне;
постирают и погладят белье;
обеспечат неприкосновенность жилища.

При этом над расширением функций роботов-домохозяек идет постоянная работа. Их учат готовить, подавать и убирать со стола. При этом они могут отвечать на вопросы людей, находящихся в доме.

Что может новое поколение робототехники

Сферы применения роботов с каждым днем расширяются. Появляются новое сферы их использования, изменяется и их вид. Сегодня самые современные роботы в мире производит Япония, где робототехника получила широкое развитие. Именно этой стране обязаны своим появлением роботы, облегчающие труд в различных областях повседневной жизни и промышленного производства, социальной и культурной сферах.

Японские инженеры создали робота-рыбу, в функции которой входит наблюдение за численностью и передвижением стай промысловых рыб. Ее силиконовая поверхность и окраска полностью повторяет «внешний вид» обителей морских глубин и делает ее незаметной среди жителей морей.
Там же, в Японии, для работы в медучреждениях внедряются роботы — «медбратья». Они представляют собой устройства, которые бесшумно передвигаются и мгновенно реагируют на голос, а также могут распознавать лицо больного. Их использование облегчает труд медицинских работников и помогает улучшить медицинское обслуживание. В перспективе они смогут переносить больных с места на место. Внешне это — приятные милые механические создания, очень похожие на человека, неутомимые, спокойные, аккуратные.Говорят, что взрослые — те же дети, только большие. Именно поэтому они создают роботов, похожих на игрушки, функции которых нередко вызывают улыбку и, одновременно, восхищение.
Там же, в Японии, специалистами разработан робот-фотомодель. Это — механическая миловидная девушка, грациозно передвигающаяся по подиуму. Она принимает различные позы и умеет выражать эмоции. Модель HRP-4C ростом 158 см весит 43 кг.
Над разработкой механических людей, которые умеют выражать, как люди, эмоции, продолжает работать американец Д. Хэнсон. Ему принадлежат создание головы, лицом внешне похожей на Альберта Эйнштейна. Он «научил» голову улыбаться, хмуриться, подмигивать и смеяться именно так, как это делал сам ученый. Глаза-камеры реагируют на эмоциональное состояние окружающих и «отвечают» соответствующей реакцией.
Разработан уже целый оркестр из роботов-музыкантов. Они умеют играть на музыкальных инструментах: флейте, электрооргане, барабане и при этом способны «прислушиваться» к мелодии и корректировать свои действия, подстраиваясь под звучащую мелодию.
Жителям и гостям Швейцарии знаком необычный уличный художник Сальвадор Дабу с усами и беретом на голове. Это робот, который делает фото, а затем, используя специальный алгоритм, пишет портрет. При этом он достаточно разговорчив.
Давно известны показательные шахматные сражения, проходящие между гроссмейстерами и электронным мозгом. Но сегодня российские ученые разработали механического человека, который сможет играть в эту мудрую игру, находясь с мастером за одним столом и передвигая фигуры трехпалой рукой.
Для будущих родителей японские роботостроители подготовили робот-тренажер, который выглядит как маленький ребенок и создает маме и папе такие же проблемы, как и настоящий младенец. Он требует аккуратного ухода и нежного обращения, а если родители не уделяют ему должного внимания, он начинает безутешно плакать, и успокоить его не так-то просто.
Там же собран самый маленький робот, похожий на человека. Рост этой крошки — всего 15см, а механизм, благодаря которому он ходит, танцует, отжимается и даже демонстрирует некоторые приемы борьбы тай-чи, не превышает одного сантиметра. Управляют им голосом или пультом.

В определенных ситуациях роботы могут использоваться и в качестве продавцов. С этой функцией прекрасно справляется робот удаленного присутствия от российской компании Ucan. При этом человеку не обязательно находиться рядом: он может наблюдать картину происходящего по монитору и управлять действиями механического продавца. Эти устройства появились на рынке робототехники одними из первых и постоянно совершенствуются и расширяют свои функции.

Робототехнические решения Ucan и ее новейшие разработки в этом направлении позволяют перевести обслуживание клиентов на новый уровень и придать этой деятельности динамичность и более высокое качество.

Трудно сказать, чего больше — рационализма или веселого хулиганства в изобретении робота, который, по замыслу его создателей, должен уничтожать полчища тараканов на кухнях. Трудились над этим роботом-тараканом ученые Франции, Бельгии и Швейцарии. Их разработка выглядит и пахнет как таракан, а передвигается на маленьких колесиках. «Отцы-изобретатели» оснастили свое детище камерами и инфракрасными сенсорами. Они и привлекают насекомых на свет, с помощью которого их «уводят» из дома.

В разработках и апробации находятся роботы-поводыри и пастухи.

ucan.ru

2.1: Что такое робототехника?

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.

vex.examen-technolab.ru

Зачем и как стать инженером-робототехником — Robotoved

Национальный фонд образовательной робототехники в 2015 году опросил руководителей высшего звена: 81% опрошенных отметили роботизацию главной причиной роста занятости. Во всем мире растет спрос на “интеллектуальные” фабрики и появляется потребность в роботах.

По данным интернет-издания Nearshore Americas, в 2017 году “умное” производство привнесет в мировую экономику около 500 миллиардов долларов. В опросе, проведенном технологической консалтинговой фирмой Capgemini, более половины респондентов заявили, что инвестировали 100 миллионов долларов или более в инициативы, связанные с “умными” заводами в течение последних пяти лет. В исследовании делается вывод о том, что к 2022 году по меньшей мере 21% производственных предприятий станут интеллектуальными.

Бюро статистики США (BLS) сообщает, что за последние 7 лет компании внедрили 136 748 роботов на производственные линии. BLS также определило, что в результате автоматизации было создано 894 000 новых рабочих мест. Авторы книги «Что делать, когда машины делают все» Малкольм Френк, Пол Рериг и Бен Принг предполагают схожую тенденцию: в течение следующих 10-15 лет 19 миллионов рабочих мест будут потеряны из-за автоматизации, но 19 миллионов новых рабочих мест будут созданы также благодаря автоматизации.

Короче говоря, для инженеров-робототехников прямо сейчас открываются новые возможности, а вместе с ними и новые горизонты в образовании и самообразовании.

Robotics engineer students teamwork on project

Потенциал профессий, связанных с робототехникой

В апреле этого года Ассоциация по развитию автоматизации (A3) выпустила доклад, в котором говорится, что 80% производителей сообщают о нехватке квалифицированных кадров, что станет причиной потери 11% годового дохода. Однако новые технологии автоматизации повышают производительность и помогают создавать более качественные продукты. А это в свою очередь позволяет предпринимателям развивать свой бизнес и увеличивать рабочие места.

В докладе A3 было отмечено, что роботы увеличивают производительность труда с той же скоростью, что и паровой двигатель: 0,35% в год. Amazon — отличный пример того, как роботы увеличивают рабочие места. В 2014 году на компанию Amazon Robotics работало 45 000 штатных сотрудников. А три года спустя это число удвоилось до 90 000.

Как улучшить рабочие места: автоматизация и образование

Производства оснащают робототехникой, однако робот может автоматизировать задачи, но не полный процесс — управлять роботами в любом случае должны люди. Если количество машин на заводах увеличивается, то и число квалифицированных специалистов, необходимых для программирования, эксплуатации и обслуживания этих роботов, также будет расти.

Для студентов

Для молодого инженера, который хочет войти в робототехнику, есть ключевые области исследований, на которых следует сосредоточиться. Робототехника — это междисциплинарное направление, которое объединяет в себе несколько областей техники, включая машиностроение, компьютерное программирование и электротехнику.

В средней школе будущему инженеру-робототехнику необходимо глубоко изучить математику и физику. Эти базовые предметы составляют основу многих роботизированных курсов. Также уже в средней школе следует пройти курсы по программированию, дизайну и познакомиться с производственными станками.

От 3 до 30: когда начать заниматься робототехникой

На университетском уровне многие учебные заведения предлагают робототехнику в качестве самостоятельной области обучения. Выделяют три ключевых направления:

Тело (машиностроение). Инженер-механик отвечает за физическую систему: части роботов (например, двигатели и приводы). Меры безопасности и операционные протоколы также относятся к этой отрасли техники.
Нервная система (электротехника). Это электронная основа робота включает встроенные системы, низкоуровневое программирование схем, электрическое сопротивление и теорию управления.
Мозг (компьютерная инженерия). В этой группе основное внимание уделяется программному языку, а не аппаратным средствам, охватывающим такие темы, как искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение.

В России многие вузы готовят бакалавров по направлению “Мехатроника и робототехника”, а также по смежным дисциплинам. Вот некоторые из них:

МГТУ им. Н.Э. Баумана
ТПУ — Национальный исследовательский Томский политехнический университет
ТГУ — Национальный исследовательский Томский государственный университет
СПбГПУ — Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
УрФУ — Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
СПбНИУ ИТМО — Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики
ДВФУ — Дальневосточный федеральный университет
НИУ МЭИ — Национальный исследовательский университет «МЭИ»
БГТУ им. В. Г. Шухова — Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова
МГТУ СТАНКИН — Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»

Российские производители робототехники заинтересованы в качественном обучении будущих инженеров. Компания Promobot разработала несколько курсов по робототехнике для школьников. Сейчас компания развивает универсальную робототехническую платформу Promobot на базе собственной разработки Software Developer Kit (SDK). Платформа позволяет инженерам со всего мира писать для робота новые функциональные модули, обучать Promobot новым сценариям работы и настраивать его под потребности своего бизнеса. На базе Promobot SDK разрабатываются и внедряются образовательные программы для российских и зарубежных школ и технических вузов.

Для профессионалов

В последние годы многие роботостроительные компании создали собственные сертификационные программы для содействия обучению специалистов. Некоторые из них создали университеты и учебные программы на собственных роботизированных платформах.

Universal Robots является одним из основных продавцов роботов. Компания имеет собственную платформу обучения — Universal Robot Academy. Крупные производители роботов, такие как Kuka и FANUC, предлагают программы сертификации. Программа Kooka Official Robotics Education (KORE) предназначена для преподавания в средних школах, колледжах, университетах и профессионально-технических училищах.

10 лучших выступлений на конференциях TED о роботах

Онлайн-курсы от таких компаний, как Bosch, Kuka, iRobot и Lockheed Martin, представлены платформой онлайн-обучения Udacity. Udacity — это новая онлайн-платформа обучения, цель которой — предоставить доступное образование в Интернете. Курсы созданы профессионалами в области образования и спонсируются крупными компаниями отрасли.

Одна из самых крупных платформ — EdX. Тут, например, можно прослушать курс от Колумбийского университета по робототехнике или курсы от MIT. Также существуют платформы в русскоязычными курсами, например, Coursera, Универсариум, Лекториум и Открытое образование.

Читать также:

Робототехника онлайн: шесть бесплатных курсов на русском языке

Точки роста. Какие проблемы робототехники и интернета вещей решают сейчас

robotoved.ru

10 основных навыков, необходимых для робототехников

Робототехники олицетворяют собой сочетание противоположностей. Как специалисты, они искушены в тонкостях своей специализации. Как универсалы, они способны охватить проблему в целом в той степени, что позволяет имеющаяся обширная база знаний. Предлагаем вашему вниманию интересный материал на тему умений и навыков, которые необходимы настоящему робототехнику.

А кроме самого материала также комментарии одного из наших робо-экспертов, куратора екатеринбургского хакспейса MakeItLab, Олега Евсегнеева.

Инженеры-робототехники, как правило, попадают в две категории специалистов: думающих (теоретиков) и делающих (практиков). Это означает, что робототехники должны отличаться хорошим сочетанием двух противоположных стилей работы. «Склонные к исследованиям» люди вообще любят решать проблемы, думая, читая и изучая. С другой стороны, специалисты-практики любят решать проблемы лишь «испачкав руки», можно так сказать.

В робототехнике нужен тонкий баланс между напряженными исследованиями и расслабленной паузой, то есть работа над реальной задачей. В представленный перечень попали 25 профессиональных умений, сгруппированных в 10 существенных для роботостроителей навыков.

1. Системное мышление

Один из менеджеров проекта однажды заметил, что многие, связанные с робототехникой люди, оказываются впоследствии менеджерами проектов или системными инженерами. В этом есть особый смысл, так как роботы являются очень сложными системами. Занимающийся роботами специалист должен быть хорошим механиком, электронщиком, электриком, программистом и даже обладать познаниями в психологии и когнитивной деятельности.

Хороший робототехник в состоянии понять и теоретически обосновать, как совместно и слаженно взаимодействуют все эти разнообразные системы. Если инженер-механик может вполне обоснованно сказать: «это не моя работа, тут нужен программист или электрик», то робототехник должен хорошо разбираться во всех этих дисциплинах.

Комментарий Олега Евсегнеева: Вообще, системное мышление является важным навыком для всех инженеров. Наш мир – одна большая сверхсложная система. Навыки системной инженерии помогают правильно понять, что и как связано в этом мире. Зная это, можно создавать эффективные системы управления реальным миром.

2. Мышление программиста

Программирование является довольно важным навыком для робототехника. При этом не имеет значения, занимаетесь ли вы низкоуровневыми системами управления (используя лишь MATLAB для проектирования контроллеров) или являетесь специалистом по информатике, проектирующим высокоуровневые когнитивные системы. Занимающиеся роботами инженеры могут быть привлечены к работе по программированию на любом уровне абстракции. Основное различие между обычным программированием и программированием роботов заключается в том, что робототехник взаимодействует с оборудованием, электроникой и беспорядком реального мира.

Сегодня используется более 1500 языков программирования. Несмотря на то, что вам явно не нужно будет учить их все, хороший робототехник обладает мышлением программиста. А они будут комфортно чувствовать себя при изучении любого нового языка, если вдруг это потребуется. И тут мы плавно переходим к следующему навыку.

Комментарий Олега Евсегнеева: Я бы добавил, что для создания современных роботов требуется знание языков низкого, высокого и даже сверхвысокого уровня. Микроконтроллеры должны работать очень быстро и эффективно. Чтобы этого достичь, нужно углубляться в архитектуру вычислительного устройства, знать особенности работы с памятью и низкоуровневыми протоколами. Сердцем робота может быть тяжелая операционная система, например, ROS. Здесь уже может понадобиться знание ООП, умение пользоваться серьезными пакетами машинного зрения, навигации и машинного обучения. Наконец, чтобы написать интерфейс робота в веб и связать его с сетью интернет, неплохо будет научиться скриптовым языкам, тому же python.

3. Способность к самобучению

О робототехнике невозможно знать все, всегда есть что-то неизвестное, что придется изучать, когда возникнет в том необходимость при реализации очередного проекта. Даже после получения высшего образования по специальности робототехника и нескольких лет работы в качестве аспиранта многие только начинают по-настоящему понимать азы робототехники.

Стремление к постоянному изучению чего-то нового является важной способностью на протяжении всей вашей карьеры. Поэтому использование эффективных лично для вас методов обучения и хорошее восприятие прочитанного помогут вам быстро и легко получать новые знания, когда в этом возникает необходимость.

Комментарий Олега Евсегнеева: Это ключевой навык в любом творческом деле. С помощью него можно получить другие навыки

4. Математика

В робототехнике имеется не так много основополагающих навыков. Одним из таких основных навыков является математика. Вам, вероятно, трудно будет добиться успеха в робототехнике без надлежащего знания, по крайней мере, алгебры, математического анализа и геометрии. Это связано с тем, что на базовом уровне робототехника опирается на способность понимать и оперировать абстрактными понятиями, часто представляемыми в виде функций или уравнений. Геометрия является особенно важной для понимания таких тем, как кинематика и технические чертежи (которых вам, вероятно, придется много сделать в течение карьеры, включая те, что будут выполнены на салфетке).

Комментарий Олега Евсегнеева: Поведение робота, его реакция на окружающие раздражители, способность учиться – это все математика. Простой пример. Современные беспилотники хорошо летают благодаря фильтру Калмана – мощному математическому инструменту для уточнения данных о положении робота в пространстве. Робот Asimo умеет различать предметы благодаря нейронным сетям. Даже робот-пылесос использует сложную математику, чтобы правильно построить маршрут по комнате.

5. Физика и прикладная математика

Есть некоторые люди (чистые математики, например), которые стремятся оперировать математическими понятиями без привязки к реальному миру. Создатели роботов не относятся к такому типу людей. Познания в физике и прикладной математике важны в робототехнике, потому что реальный мир никогда не бывает таким точным, как математика. Возможность решить, когда результат расчета достаточно хорош, чтобы на самом деле работать – это ключевой навык для инженера-робототехника. Что плавно подводит нас к следующему пункту.

Комментарий Олега Евсегнеева: Есть хороший пример – автоматические станции для полета на другие планеты. Знание физики позволяет настолько точно рассчитать траекторию их полета, что спустя годы и миллионы километров аппарат попадает в точно заданную позицию.

6. Анализ и выбор решения

Быть хорошим робототехником означает постоянно принимать инженерные решения. Что выбрать для программирования — ROS или другую систему? Сколько пальцев должен иметь проектируемый робот? Какие датчики выбрать для использования? Робототехника использует множество решений и среди них почти нет единственно верного.

Благодаря обширной базе знаний, используемой в робототехнике, вы могли бы найти для себя более выгодное решение определенных проблем, чем специалисты из более узких дисциплин. Анализ и принятие решений необходимы для того, чтобы извлечь максимальную пользу из вашего решения. Навыки аналитического мышления позволят вам анализировать проблему с различных точек зрения, в то время как навыки критического мышления помогут использовать логику и рассуждения, чтобы сбалансировать сильные и слабые стороны каждого решения.

Комментарий Олега Евсегнеева: Анализ – это способность разбирать интересующий предмет на кирпичики. Способность достать до сути механизма или явления. Без этого невозможно даже правильно составить задание на проектирование робота. А ошибки на этом этапе часто бывают фатальными для всей идеи.

7. Хорошие коммуникационные способности

Специалисту по робототехнике с его универсальными познаниями часто приходится объяснять свои концепции неспециалистам в какой-либо области. Например, вам может быть придется объяснять инженеру-механику проблемы высокоуровневого программирования или специалисту в области вычислительных систем недостатки механической конструкции. Хороший робототехник выполняет роль канала связи между различными дисциплинами. Поэтому коммуникативные навыки имеют жизненно важное значение. Очень важно уметь эффективно использовать свои речевые и письменные навыки. Также большим плюсом будут хорошие навыки в обучении.

Комментарий Олега Евсегнеева: Прямое общение – часто самый быстрый и эффективный способ передать информацию. Замкнутый человек лишается критики со стороны коллег, и тем самым рискует надолго зависнуть на пути неправильного решения. Неправильные решения приводят к провалу проекта, и тем самым сильно бьют по мотивации.

8. Технология проектирования

Быть специалистом в технологии проектирования означает способность проектировать вещи, которые действительно работают. Это также подразумевает способность выяснить, почему что-то работает неправильно и найти возможные решения, требующие навыков в ремонте. Робототехника включает в себя широкий спектр технологий, так что навыки в технологии проектирования означают, что вы можете эффективно изолировать источник проблемы и предложить эффективные решения.

Комментарий Олега Евсегнеева: С самых первых проектов любой робототехник должен стремиться обязательно пройти через этап проектирования. Только так из него может вырасти матерый конструктор, способный эффективно донести все свои идеи до коллектива. Сбор, что называется, на коленке, в случае сложных систем часто приводит к провалу. Современная робототехника основана на высокоточных компонентах, которые требуют тщательной компоновки и продумывания.

9. Решение сложных проблем

Как можно понять, исходя из предыдущих навыков, многие становятся робототехниками, используя свои навыки решения сложных задач. Это относится к предвидению проблем, чтобы скорректировать их прежде, чем они могут возникнуть, и устранить их, если они все-таки возникают.

10. Настойчивость

Наконец, с учетом сложной природы робототехники, настойчивость – это довольно необходимый навык. Это может быть настойчивость в попытках найти решение особенно трудной задачи или упорство в попытке объяснить коллегам сложную проблему. Хороший робототехник будет также поддерживать свое постоянство и надежность, проверяя себя, чтобы быть компетентным и адаптируемым, что и требуется от робототехника.

Комментарий Олега Евсегнеева: Настойчивость тесно связана с мотивацией. Инженер всегда должен уметь отвечать на вопрос «зачем?». Имея ответ и твердую цель, можно добиться решения самых сложных задач, заодно собрав вокруг своей идеи сообщество единомышленников.

А что вы думаете по поводу необходимых навыков для робототехника? Если вам есть что добавить - ждем ваши мысли в комментариях!

www.robogeek.ru