Робототехника: все, что нужно знать о роботах

Образовательная робототехника

Образовательная робототехника направлена на помощь в изучении школьных дисциплин. Можно сказать что она даёт опережающее развитие в математике, физике, информатике и других предметах. Она помогает получить основы инженерно-технического образования. Следовательно, она является подготовительным этапом для поступления в технические ВУЗы.

Сейчас реальность меняется быстрыми темпами. При этом количество инженеров, которые способны творить и нестандартно мыслить уменьшается. В советское время была система распределения инженеров на предприятия с обязательной отработкой три года. В результате сокращения производств сложилась ситуация, когда выпускник института никому не нужен. Всем нужны инженеры с опытом работы, знанием иностранного технического языка и т.д.

Вузы же часто выпускают инженеров, абсолютно оторванных от действительности. Возможно они обладают теоретическими знаниями, но нет практических навыков. Образовательная робототехника может немного восполнить этот пробел. В первую очередь может дать возможность на практике ознакомиться с основными принципами робототехники и автоматизации. Так как на занятиях собирают и программируют различные модели роботов.

Также сейчас проводятся различные фестивали и соревнования по робототехнике. На них происходит обмен опытом и просто общение людей, увлеченных техническим творчеством. Робототехника для детей школьного возраста является сравнительно новой дисциплиной. И на сайте я буду по мере изучения материала публиковать статьи по робототехнике Лего.

Возможно будут публикации по  Ардуино и другим образовательным наборам, к которым у меня есть доступ. Изучение робототехники легче всего начинать со школьного возраста. В настоящее время имеется достаточно много образовательных наборов для изучения робототехники.

Роботы оставят людей без работы?

В ближайшем будущем роботы принципиально не изменят жизнь человека, но если посмотреть на вопрос в далекой перспективе, то тенденции на общую роботизацию очевидны. Вот направления, которые в ближайшие годы повлияют сильнее всего на развитие робототехники в мире и в России в том числе.

1. Необходимы новые технологии в области энергообеспечения роботов, совершенствование современных аккумуляторов и создание новых элементов питания. Если будет реализована идея дистанционной подзарядки робота от источников энергии, встроенных в пол или стены, то это тоже значительно способствует развитию отрасли.

1. Сейчас активно развиваются технологии, позволяющие роботам взаимодействовать не только с людьми, но и друг с другом, — например, системы управления беспилотным трафиком. Транспортные роботы должны связываться друг с другом, чтобы избежать аварий и несчастных случаев.

Free Creative Stuff / Pexels

Важное направление — навигация в экстремальных условиях. Роботы должны четко понимать, куда они двигаются при низкой или нулевой видимости, в том числе в тех местах, куда человеку попасть не получится — на морском дне или в горах

Также у робота должен быть алгоритм действий на тот случай, если он останется совсем без связи — например, если спутник выйдет из строя. Полностью автономные системы навигации для беспилотных устройств сейчас разрабатывают как в России, так и за рубежом.

1. В будущем больше внимания будут уделять не жесткому программированию, а обучению роботов алгоритмическим процедурам. Машина сможет сама получать новые навыки и обрабатывать их с помощью искусственного интеллекта. С развитием ИИ появится больше действительно «умных» роботов. Взаимодействие человека с ними станет развиваться по нескольким основным направлениям:

• роботы, повторяющие возможности человека (протезы, экзоскелеты);
• роботы, расширяющие возможности человека;
• роботы, дистанционно управляемые человеком (для использования в труднодоступных местах);
• роботы, которые общаются с человеком голосом (чат-боты и голосовые помощники).

Владимир Смирнов из ДГТУ также считает, что роботы не оставят людей без работы:

Космонавт Shapeshifter

Исследование Титана, спутника Сатурна, уже не за горами — для этой цели создали робота Shapeshiftera. Жесткие условия среды заставляют всячески изощряться, потому что человек не сможет находится среди криовулканов, под дождем из жидкого метана, на берегу водоемов из охлажденных углеводородов.

Shapeshifter задумали как конструкцию из множества маленьких роботов в форме шара. У каждого будет свой источник энергии и предназначение. Этот проект пока в стадии активных разработок.

Один вопрос возникает в ходе таких изобретений: останется ли место человеку среди совершенных машин? Кстати, мы в Joy-pup о летающих машинах уже писали.

ТОП-5 лучших моделей роботов-пылесосов

5. Samsung VR10M7030WW

Робот-пылесос Samsung VR10M7030WW очищает твердые поверхности и ковровые покрытия до 1,5 см. Времени работы от одного заряда хватает на уборку двухкомнатной квартиры. Удобно, что в комплекте идет пульт дистанционного управления, не нужно каждый раз подходить к пылесосу, чтобы поменять направление или программу.

Пылесос для дома хорошо засасывает все виды мусора и просто необходим, если в квартире есть животное. Samsung можно подключить к голосовому помощнику Алисе от Яндекса. На корпусе расположен небольшой экран с информацией по основным настройкам и индикаторам. Корпус Samsung VR10M7030WW ударопрочный и не царапается. Устройство для сухой уборки подходит не только для дома, но и офиса.

4. iCLEBO O5 WiFi

В iCLEBO создали самый умный робот-пылесос, который может самостоятельно мыть и пылесосить ковры. Его можно запрограммировать на запрет областей для уборки с помощью магнитной ленты. Благодаря резервуару для воды и хорошим щеткам, O5 WiFi сохраняет полы из ламината блестящими и чистыми. Низкопрофильный корпус позволяет корейскому пылесосу с легкостью попасть под мебель.

В приложении для iOS и Android можно контролировать все процесс уборки и назначить график работы. В iCLEBO встроен голосовой помощник и возможность подключить его в единую экосистему дома. iCLEBO O5 WiFi доказывает, что в 2020 году это лучшая модель робота-пылесоса с влажной уборкой.

3. Roborock Sweep One

Выбор пользователей

Бренд Roborock стал одним из лучших на рынке в 2020 году. Модель Sweep One с поддержкой Wi-Fi превращает утомительную рутинную работу в увлекательный процесс. Благодаря трем режимам очистки и датчикам обнаружения грязи, все поверхности в доме окажутся чистыми. Roborock использует камеры и сенсоры для лучшей навигации по квартире. Мобильное приложение оповестит владельца и составит отчет об окончании очистки.

У девайса есть голосовая система самодиагностики, которая объясняет, что нужно сделать, чтобы продолжить уборку (снять намотавшиеся волосы или освободить запутавшуюся щетку). Устанавливать расписание наведения порядка можно через специальное приложения для смартфона. На одной зарядке робот-пылесос работает около двух часов. Разряжаясь, он сам отправляется на станцию подзарядки.

2. Xiaomi Mi Robot Vacuum Cleaner 1S

Высокотехнологичная модель робота-пылесоса Xiaomi Mi Robot Vacuum Cleaner 1S станет полноценным помощником в уборке дома. Выставите в приложении для устройства график наведения порядка и следите за ходом выполнения поставленных задач. Можете выставить виртуальные препятствие, если не хотите, чтобы пылесос туда заезжал или наоборот выбрать конкретную комнату, в которой сейчас нужно прибраться.

Одного заряда Xiaomi Mi Robot Vacuum Cleaner 1S хватит на уборку площади квартиры до 250 кв.м. Подвижные колесики позволят преодолеть небольшие пороги и ступени, а камера обеспечит безошибочную навигацию по комнате. Индикаторы показывают, когда нужно очистить пылесос. Контейнер для сбора мусора легко достать и помыть, а для очистки щетки в комплекте идет специальный гребень.

1. iRobot Roomba 981

Умный робот-пылесос iRobot Roomba 981 поможет убраться дома при вашем минимальном присутствии. Он собирает даже мельчайшие частицы пыли, а также куски бумаги, ткани и шерсть животных. Робот-пылесос с влажной уборкой заявлен как гипоаллергенная модель, он очищает всасываемый воздух через несколько фильтров, сохраняя чистоту и свежесть в доме.

Робот-пылесос умеет убираться не только в одной комнате, но и во всем доме. Чувствительные датчики не позволяют ему беспомощно упереться в стену или свалиться с лестницы. Места, не предназначенные для уборки (миски животных) можно обозначить маячками, приложенными в комплекте. Попадая на ковер, пылесос iRobot Roomba 981 автоматически увеличивает мощность, чтобы прочистить ворс. Несмотря на стоимость, модель пылесоса iRobot попала в рейтинг лучших за 2020 год.

9. «Степфордские жены» (оригинал 1975 года и ремейк 2004-го)

Феминистическая история писателя Айры Левина о городе, где женщин тайно подменяют андроидами, думающими только о домашнем хозяйстве, в двух фильмах была решена кардинально разными способами. Если картина 1975 года — настоящий триллер с мрачной атмосферой и жуткой концовкой, то ремейк сделали беззубой и не слишком смешной комедией, не столько критикующей патриархат, сколько добродушно подшучивающей над ним.

Что характерно, старый фильм был чрезвычайно успешен и получил сразу три сиквела, а новый полностью провалился в прокате, несмотря на присутствие звезд Николь Кидман, Мэттью Бродерика, Глен Клоуз, Бетт Мидлер и Кристофера Уокена.

Роботы-учёные

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

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

Система передвижения

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

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

Роботы BigDog

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

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

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

Робот Tuna

Система распознавания образов

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

Двигатели

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

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

Математическая база

Робот Aibo

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

Навигация

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

Внешний вид

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

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

Робот KOBIAN

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

Производители роботов

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

Пылесосы для сухой уборки

Eufy by Anker RoboVac R450 (T2110) – поддерживает чистоту в труднодоступных местах. Повышенная мощность при сильных загрязнениях и пятнах.

Стоимость: 15 990 руб.

Плюсы:

• удобство и понятность в использовании;
• отлично справляется с заявленными задачами;
• тихий;
• легкий;
• управлять можно с помощью пульта;
• качественная сборка.

Минусы:

не выявлено.

iRobot Roomba 960 – умный и незаменимый помощник. Специальные насадки собирают шерсть животных и волосы, не наматывая, а сразу отправляя в пылесборник объемом 0,9 л. Есть ершики для удаления грязи в углах и на плинтусах.

Стоимость: 37 990 руб.

Плюсы:

• эффективно очищает все виды поверхностей;
• не тормозит, обходит препятствия;
• очень тихий;
• минимальное потребление электроэнергии;
• управление со смартфона;
• простота эксплуатации;
• проезжает под шкафы и диваны;
• быстрый и несложный уход за пылесосом;
• недорогие сменные щетки/фильтры.

Минусы:

нет.

SAMSUNG VR10M7010UW, 80 Вт, белый/черный – определяет тип поверхности и устанавливает необходимую мощность.

Стоимость: 29 990 руб.

Плюсы:

• невысокое потребление электричества;
• можно настроить авторежим по нужным дням недели;
• не шумит;
• наличие широкой щетки.

Минусы:

• не достает пыль в углах квартиры и обходит стены в 2-3 см;
• не реагирует на ограничительные ленты.

Tefal Smart Force Explorer RG6825WH – функционирует с помощью пульта ДУ. Удобный и эффективный.

Стоимость: 19 900 руб.

Плюсы:

• видит препятствия и обходит их;
• мощная турбощетка справляется с загрязнениями и на ковриках тоже;
• собирает пыль по периметру стен и под низкой мебелью;
• настройка расписания уборки и маршрута;
• при разрядке прибор сам возвращается на базу.

Минусы:

аккумулятор разряжается в выключенном состоянии.

XIAOMI Mi Robot Vacuum EU, белый/серый – работает через голосового помощника Алису. Мощная модель с низким уровнем шума 60 дБ.

Стоимость: 18 990 руб.

Плюсы:

• ультразвуковой датчик спереди – не бьется о преграды;
• быстрый;
• не очень шумный;
• взаимодействие с приложением.

Минусы:

• иногда не видит в качестве препятствия ножки столов и стульев – наталкивается;
• порожки ниже 4-5 см может также не распознать.

Brigador

Как насчёт погружения в киберпанковый город 80-х? В Brigador вам предстоит управлять танком или мехом в стиле твин-стик шутера и противостоять волнам противников, разрушая любое препятствие на своём пути. Однако не стоит пускаться во все тяжкие: необходимо оберегать гражданских и верно расставлять приоритеты, чтобы не спровоцировать тревогу и вызов вражеских подкреплений.

Визуальная сторона данной киберпанк-игры намеренно выполнена в низком зернистом качестве, отсылая к неоновому нуару «Бегущего по лезвию» и «Вспомнить всё», а насыщенный синтезаторный саундтрек задаёт отличное настроение.

Также здесь имеются элементы стратегии. Например, боезапас не бесконечен, а определённый тип местности будет вас замедлять, так что внимательно следите за окружением. Помимо прочего, Brigador изобилует разнообразием: различные комбинации оружия и машин сохраняют интерес к игре уровень за уровнем.

MechWarrior 5: Mercenaries

Будучи на данный момент последней частью серии, MechWarrior 5 вновь доверяет вам управление боевым роботом, несущим знатные разрушения. Игра изобилует насыщенными битвами, позволяя вам сравнивать с землёй целые города с помощью армии верных наёмников. Данный меха-тайтл вводит в геймплей больше тактики, замедляя общий темп игры и фокусируясь на стратегическом наращивании своих сил в ходе основной кампании.

И вот они – лучшие игры с роботами, утоляющие нашу жажду максимальных разрушений. Если же вам нужно немного передохнуть после всего этого экшена, изучите лучшие стелс-игры на ПК, дарующие долгожданный покой ушам. И, конечно же, вы не ошибётесь, если решите ознакомиться с лучшими играми на ПК в целом. Ну а теперь пора начистить до блеска нашу боевую броню…

Боевые роботы

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

Беспилотник

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

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

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

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