Научно-исследовательский проект «роботы

Стальные ликвидаторы

В случае природных или техногенных катастроф, для разбора завалов и на крупных пожарах часто используются танки. Переделанные в гражданские версии, со снятым вооружением, они применяются как вездеходы, тягачи, уборочная и грейдерная техника, а также чтобы проникнуть в труднодоступные места в условиях распространения огня или при угрозе обрушения конструкций. Для последней задачи танк использовался и при работах в «Укрытии», возведенном над разрушенным 4-м энергоблоком Чернобыльской АЭС.
Инженеры, создававшие прототип, демонтировали башню, установили на танк дозиметр, температурный датчик, осветитель. Танк был оснащен дистанционным управлением, которое осуществляли по электрическому кабелю, таким же образом получали данные с установленных инструментов. С первых же вылазок танк показал себя очень полезным для радиационной разведки: запуская его вперед людей, можно было осмотреть конструкции и измерить уровень радиоактивного загрязнения оперативно и без лишнего риска для ликвидаторов. Кроме того, машина оказалась очень маневренной и проходимой из-за своих малых габаритов, пролезая среди завалов в самые небольшие и неудобные проходы, а пластмассовый корпус легко поддавался последующей очистке и дезактивации.
Танк был игрушечным, и это был один из самых удачных роботов, созданных и примененных на аварийной станции.

Развитие беспилотных технологий на железнодорожном транспорте

Из песочницы

Развитие беспилотных технологий на железной дороге началось достаточно давно, уже в 1957 году, когда был создан первый экспериментальный комплекс автоведения для пригородных поездов. Для понимания разницы между уровнями автоматизации для железнодорожного транспорта введена градация, определенная в стандарте МЭК-62290-1. В отличие от автомобильного транспорта железнодорожный имеет 4 степени автоматизации, показанные на рисунке 1. Рисунок 1. Степени автоматизации в соответствии с МЭК-62290
Практически все поезда, эксплуатирующие на сети ОАО «РЖД» оснащены устройством безопасности, соответствующему уровню автоматизации 1. Поезда с уровнем автоматиазции 2 уже более 20 лет успешно эксплуатируются на сети российских железных дорог, оснащено несколько тысяч локомотивов. Данный уровень реализуется за счет алгоритмов управления тягой и торможения энергооптимального ведения поезда по заданному маршруту с учетом расписания и показаний систем автоматической локомотивной сигнализации, принимаемых по индуктивному каналу с рельсовых цепей. Применение 2 уровня понижает утомляемость машиниста и дает выигрыш по энергопотреблению и точности исполнения графика движения.
Уровень 3 предполагает возможное отсутствие машиниста в кабине, что требует внедрения системы технического зрения.
Уровень 4 предполагает полное отсутствие машиниста на борту, что требует существенного изменения конструкции локомотива (электропоезда). Например, на борту установлены автоматические выключатели, которые будет невозможно взвести снова при их срабатывании без присутствия человека на борту.

Применение роботов в современном мире

С чем ассоциируется у вас понятие о робототехнике? Согласитесь, воображение рисует нечто, человекоподобное, с механическими руками и ногами, либо, паукообразное, а ещё, обязательно представляется знаменитая собака-робот. Одним словом, представление о роботах у многих достаточно узкое и однобокое.

На самом деле, в современном мире, роботы – довольно востребованы. Их используют в абсолютно различных сферах жизни, о которых многие могут даже не догадываться.

Медицина

Самым удивительным образом роботы спасают человеческие судьбы, а иногда, и жизни. Возможно, вы не догадываетесь, но современные протезы конечностей напрямую связаны с робототехникой. Неподвижные искусственные руки остались в далёком прошлом, нынешние протезы умеют двигать пальчиками. Их управление напрямую связано с электрическими импульсами, передаваемыми телом.

Впрочем, искусственные конечности – не единственная заслуга роботов в медицине. Самые прогрессивные экземпляры умеют проводить высокотехнологичные операции!

Космос

Наверное, ни у кого не возникнет сомнений в том, что космос словно предназначен для обитания роботов. И действительно, если посмотреть на историю освоения космоса, можно увидеть, что большая часть космических исследований легла именно на плечи роботов. Луноход, Марсоход и робот-аватар – наиболее известные из космороботов. На самом деле, их разновидностей достаточно много, все они предназначены для работы в условиях космоса и выполняют действия, которые для человека оказались бы непосильными или крайне опасными.

Системы безопасности

Отлично проявляют себя роботизированные системы в сфере безопасности. Эти роботы первыми обнаруживают пожароопасные ситуации и успешно предотвращают их.

Современные военные учения максимально приближены к условиям реальности, благодаря роботам, имитирующим противника. Роботы для военных учений не отличаются стильным дизайном, но достаточно хорошо имитируют человеческие импульсы и повадки.

Также, роботы способны проводить длительное слежение за объектами, вызывающими подозрение у органов правопорядка.

Производство и быт

Невозможно представить себе современные заводы без роботизированной техники. Роботы выполняют множество самых различных операций. В основном – это действия, требующие многократного повторения и высокой точности. Зачастую применение роботов спасает целые отрасли промышленности. Ведь их применение позволяет значительно увеличить производительность труда, освободив при этом человеческие ресурсы для решения более важных задач.

Отлично применимы роботы и в быту. Самые известные из них – робот-пылесос и газонокосильщик. Также, можно встретить роботов специально разработанных для выполнения более сложных бытовых задач.

Развлечения

Ну и конечно же, никто не отменял роботов, призванных нести людям радость, развлекая их своими умениями. В большинстве своём, такие роботы представляют мир детских игрушек: всевозможные поющие и танцующие животные, интерактивные игрушки, радиоуправляемые машины и вертолёты. Впрочем, роботы для развлечения взрослых отличаются от детских, разве что, размерами.

Как видите, современный мир уже невозможно представить себе без применения высоких технологий и роботов. Занятия по робототехнике помогают детям идти в ногу со стремительно развивающимся прогрессом и дают уникальную возможность для участия в улучшении качества жизни. За нами – будущее!

РОБОТЫ В БЫТУ

   Робототехнические устройства используют в самых различных и неожиданных областях. Они управляют игрой света в театрах по специальной программе, записанной на магнитной ленте, внедряются в сферу исследования спортивного снаряжения, разрабатывая, например, рекомендации по технике нанесения ударов теннисной ракеткой по мячу, позволяют составлять портрет человека при розыске преступника. В последнем случае имеется в виду не традиционный фоторобот. Портрет составляют телевизионная камера и «миксер», обеспечивающие появление отдельных элементов лица.   А взгляните на торговые автоматы. Если это и не роботы, то, во всяком случае, их ближайшие родственники. Такие автоматы, проглотив монету, отмеряют точную порцию подсолнечного масла либо выдают газету. Они могут разменивать деньги и продавать железнодорожные билеты. Самый простой разменный аппарат — прежде всего строгий контролёр и испытатель. В конструкцию аппарата входят механические и электромагнитные испытатели монет. Все испытание длится около двух секунд.   Нужно не забывать, что роботы — это машины, призванные служить человеку. Поэтому естественно желание человека возложить на них и такие домашние работы, которые мало кто выполняет с радостью и удовольствием: стирку, глажение, уборку, мытьё окон. Хорошо бы иметь такого роботизированного «домового». Различные предприятия уже разрабатывают бытовые робототехнические устройства. Среди них автоматические стиральные машины с набором программ, машины для мытья и сушки посуды.   Издавна музыканты, играющие в оркестре, сталкиваются, казалось бы, с простой, но трудноразрешимой проблемой: как переворачивать страницы нот, не прерывая игры? Своеобразное решение этой каверзной проблемы на самом современном уровне предложила группа швейцарских изобретателей. Они создали для этой цели маленький робот, который выполняет функцию третьей руки музыканта и по его приказу переворачивает страницу — необходимо лишь нажать ногой педаль.   В фантастическом рассказе Рэя Брэдбери «Судебный процесс» шла речь о том, что фирма, занимающаяся протезированием, допротезировалась до того, что в её клиенте, известном гонщике, уже не осталось ни одной «живой части», и так как он не оплатил в срок задолженность, фирма заявила, что он теперь является её собственностью.   «Полноразмерные» копии человека, созданные в настоящее время за рубежом, ведут себя совершенно «естественно». С. Мицуно, 44-летний японский художник и изобретатель, создал десять кукол — роботов, среди них «Томас Эдисон» и «Мэрилин Монро».   Изготовлением роботов С. Мицуно начал заниматься в 60 — х годах, когда японская электроника переживала бум. В ту пору уже существовали радиороботы. Но, по его мнению, они были «слишком медлительны и примитивны». С. Мицуно решил сконструировать своего робота, и через восемь лет появился «Томас Эдисон». Больше всего времени, как ни странно, потребовалось для создания искусственной кожи, которая по замыслу автора не должна была внешне отличаться от человеческой. С. Мицуно занялся химией и наконец получил мягкую, эластичную кожу из винила, которую он запатентовал.   Внутри «Мэрилин Монро» действует 80 электромагнитов. «Именно столько мускулов занято в движениях живого человеческого тела и лица, которые кукла имитирует», — поясняет С. Мицуно.   Разумеется, до человеческого подобия этим игрушкам ещё далеко, однако программируемость на ту или иную «манеру поведения» позволяет вполне оправданно относить их к роботам первого поколения.   Совсем другое дело — кибер, разработанный группой исследователей одной из токийских лабораторий робототехники. Это человекоподобный робот с руками, ногами, зрительным, слуховым и речевым аппаратом, и обладающий интеллектуальными способностями на уровне двух — трёхлетнего ребёнка. Он может, в частности, выполнить просьбу отыскать что — либо в помещении и принести, а также отвечать на вопросы.

Крах в экономике и замена людей в производстве

Если развитие человечества пойдет в сторону повсеместного роботизирования, то это вызовет крах экономики. Роботы заменят человека на производстве, ведь им не надо платить и не надо кормить. Рабочие места будут упразднены, людям негде будет работать, что может вызвать голод и массовые волнения. Далее роботы заменят людей не только на производстве, но и в области экономики, математики и других важных областях.

В конечном счете производимую роботами еду для людей будет не на что покупать. Кризис рабочих мест станет одной из величайших проблем человечества, которая будет выгодна только небольшой группе и без того богатых людей, которые смогут сократить свои расходы.

К тому же технологии начнут развиваться с такой скоростью, что человечество не сможет за ним поспевать. Это вызовет очередной кризис.

Geeek Club: как мы собрали на Kickstarter 137 000 долларов на DIY конструктор из печатных плат

Абсолютно каждый человек является обладателем печатной платы, а скорее всего даже нескольких десятков плат. При этом большинство не очень хорошо представляют что это вообще такое.
Печатная плата — это та самая, чаще всего зеленая, пластинка внутри электроники с напаянными на нее различными электронными компонентами. Это то, что есть в любом телефоне, компьютере, флешке, электрическом чайнике, машине или телевизоре.Фото: iFixitФото: ASUS
Мы называем различные девайсы электроникой, но по сути это только то, что находится внутри – плата с электронными компонентами и чипами на ней. Большинство людей мало себе представляет, как это все устроено, хотя печатная плата может являться самодостаточным строительным материалом. Однажды мы решили это продемонстрировать, и так появился проект Geeek Club.

РОБОТЫ НА УКЛАДКЕ ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ

   На многих предприятиях готовая продукция сходит с конвейера упакованной в ящики массой до 20…30 кг.
    Рис. 6. Робот фирмы «Ретаб» для укладки ящиков.   1) конвейер готовой продукции 2) робот укладки 3) платформа транспортировки готовой продукции
    Человеку приходится непрерывно снимать с ленты эти тяжёлые ящики и укладывать их на платформы или в контейнеры для отправки потребителю. Так, например, человек снимает с конвейера и укладывает ящики с бутылками минеральной воды, молока или сока. Не очень-то приятный труд! А роботу такую работу только подавай. Очень удачного промышленного робота (рис. 6) для укладки ящиков в штабеля сложной конфигурации ещё в 1970 году создала шведская фирма «Ретаб». Поскольку в этом случае роботу приходится задумываться, куда класть очередной ящик, им управляет специальная электронная система с памятью большой ёмкости.

«МЕХАНИЧЕСКИЕ РУКИ»

   История механических рук начинается с… атомной физики. Дело в том, что многие материалы, с которыми приходится иметь дело в этой области науки, обладают радиоактивностью — свойством выделять в окружающее пространство опасные для здоровья человека лучи. Механические руки стали устанавливать там, куда доступ человека нежелателен, а сам он, управляющий руками, располагался в другом, безопасном помещении. Можно сказать, что в этих копирующих манипуляторах была использована та же идея, что и в известных всем куклах — марионетках (рис. 3). Оператор, работающий на манипуляторе, рукой приводит в движение управляющий механизм, звенья которого соединены с соответствующими звеньями исполнительного механизма, повторяющего все движения руки оператора.   При работе с радиоактивными веществами расстоянии от оператора до исполнительных рук манипулятора может доходить до десятков метров, при работах в подводном мире — до тысяч метров. При применении манипуляторов в космическом пространстве это расстояние будет измеряться сотнями тысяч, миллионами километров… Надёжное и точное управление на значительном расстоянии — вот первое требование, которое предъявляют к любой конструкции копирующего манипулятора. Первое, но не единственное.   Рис. 3. Кукла — марионетка

Пожарные роботы

При упоминании «пожарный робот» большинство из нас представляет себе робота, которого привезут с собой пожарные и направят его в самое пекло, куда не один пожарный не может войти. То есть робот такой обшитый броней, на гусеницах, которому не страшны огонь и пламя… Одним словом «супермен» среди роботов, герой для посудомоечных машин и умных кофеварок.
Но есть и другие пожарные роботы, вернее роботизированные пожарные комплексы, которые устанавливаются в помещениях для тушения пожара на ранних стадиях. Вот про них и будет речь.
Устанавливаются такие комплексы после строительства или ремонта здания – они являются основной штатной системой пожаротушения. «Искусственный интеллект» нужен для того, что бы не срабатывать почем зря и тушить только пожар, а не заливать все помещение. Такие комплексы выгодно устанавливать в крупных помещениях – с площадью более 5-10 тыс. км. м. и с потолками выше 8 м (хотя есть и исключения).

Каким будет дом будущего

Энтузиазм в отношении домашних роботов легко понять. Фактически, многие стартапы уже продают роботов в виде домашних помощников в той или иной форме. В целом, тем не менее, они пока избегают чрезвычайно сложной задачи создания полностью способного гуманоидного робота — задачу, от которой отказался даже отдел Google.

Понятно, почему: нужно гораздо больше исследований и разработок для того, чтобы эти домашние роботы можно было использовать надежно и по разумной цене. Потребители с ожиданиями, завышенными годами насыщения научной фантастикой, могут оказаться разочарованными, если роботы не будут в состоянии выполнять основные задачи.

Вместо этого, попытки создать домашних роботов попадают в одну из двух категорий. Есть роботы, специализирующиеся на выполнении домашних задач, вроде Roomba от iRobot, который стал пылесосом и остается самым успешным домашним роботом по сей день.

Эти задачи не обязательно должны быть простыми: прикольная и дорогая автоматическая кухня использует самые ловкие руки в мире для приготовления блюд, при условии, что она сможет распознать ингредиенты. Другие роботы сосредотачиваются на взаимодействии человека с роботом, например, Jibo: они по сути объединяют в себе способности голосового помощника, такого как Siri, Cortana или Alexa, отвечают на простые вопросы и выполняют онлайн-задания в дружественной, динамичной среде робота.

Таким образом, будущее домашней автоматизации начинает больше походить на умные дома, нежели на роботов или слуг. Общая робототехника сложна настолько же, насколько и общий искусственный интеллект; конкурировать с людьми, величайшими универсалами, очень сложно. Однако достижение сверхчеловеческой производительности в частных задания вполне возможно.

Кадр из научно-фантастического фильма 2014 года “Из машины”

Отдельные стартапы без финансовой мощи Google или Amazon могут разрабатывать специализированных роботов, таких как робот-прачечная от Seven Dreamers, и надеяться, что однажды они станут частью сети автономных роботов, каждый из которых будет играть свою роль в домашнем хозяйстве.

Зачем нужны соревнования по робототехнике?

Основатель фонда «Вольное дело» Олег Дерипаска говорит, что вся техника, которая окружает нас сегодня, придумана и создана инженерами, у которых было любопытство, желание узнавать неизведанное. «Именно от инженеров и технических специалистов зависит то, каким будет наш завтрашний день. Их идеи, основанные на творческом подходе, прочных знаниях и постоянном стремлении к новаторству, заставляют мир двигаться вперед», — считает он.

Будущее российской и мировой робототехники сейчас находится в руках детей, которые интересуются этой наукой, создают свои первые проекты, привозят их на соревнования, чтобы показать свои работы и посмотреть на чужой опыт.

Здесь трудно переоценить вклад программы «Робототехника» фонда «Вольное дело», в рамках которой с 2009 года организуются общероссийские инженерно-технические соревнования, которые завершаются всероссийским фестивалем PROFEST (до 2017-го он назывался «Робофест») . Победители PROFEST уже отправляются представлять нашу страну на международных соревнованиях. Глава фонда «Вольное дело» Олег Дерипаска считает, что результат невозможен без опыта — развития, тренировки ума и талантов:

Сейчас в программе «Робототехника» участвует более 15 тысяч школьников и студентов из 69 регионов России. За десять с лишним лет создано 500 ресурсных региональных центров, подготовлено более тысячи аттестованных инструкторов. С программой сотрудничают 27 вузов и 8 предприятий-партнеров.

За время существования программы в фестивале PROFEST участвовали более 100 тысяч школьников. Каждый третий из них впоследствии поступил в технический вуз.

Анастасия Сигинова вспоминает своих подопечных на детских соревнованиях, которых годы спустя она встречала в Сколково на конкурсах по созданию автономного беспилотного автомобиля, в составе команд крупных компаний или в качестве студентов факультетов робототехники. «Это очень приятно», — делится она.

Подписи к слайдам:

Слайд 1

« Роботы – неоценимые помощники человека»

Слайд 2

Цель проекта : доказать, что робототехника может быть не просто игрой, а серьёзным занятием, которое может в дальнейшем стать профессией. Задачи: Изучить историю роботов. Узнать, где может пригодиться робототехника. Провести анкетирование, чтобы выяснить насколько популярной является робототехника, среди ребят моего возраста. Собрать из конструктора Lego Mindstorms изделие и сделать его подвижным. Сформулировать выводы. Гипотеза : я предполагаю, что робототехнику можно использовать в разных сферах современного общества.

Слайд 3

1495 г. – Леонардо да Винчи создает проект механического рыцаря, чтобы показать, что машина может двигаться, как человек. Это изобретение эпохи Возрождения считается первым в истории роботом.

Слайд 4

1801 г. – Жозеф Жаккар представляет в Париже ткацкий станок, который сам изготавливает полотно. Для управления узорами на тканях используется перфокарта – бумажный носитель данных, моделирующий работу механизма. 1890-е – Никола Тесла изобретает пульт дистанционного управления. Без этого устройства многих современных роботов невозможно было бы привести в движение. В 1898 г. Тесла испытал радиоуправляемое судно, после чего шествие роботов по миру было уже не остановить.

Слайд 5

1927 г. – на Всемирной выставке в Нью-Йорке инженер Д. Уэксли продемонстрировал простейшего робота, способного выполнять команды человека. 1976 г. – космические зонды «Викинг-1» и «Викинг-2», оснащенные встроенными роботами-манипуляторами, берут на Марсе пробы грунта.

Слайд 6

2000 г. – японские компании «Хонда» и «Сони» выпускают роботов-гуманоидов, умеющих повторять движения людей. 2004 г. – Марк Тилден , канадский физик и разработчик робототехники, создает игрушку « Робосапиен » — робота-гуманоида для массовой продажи.

Слайд 7

Робот-манипулятор Робот-гуманоид Робот на колёсах Роботы-ортезы

Слайд 8

Роботы на рельсах

Слайд 9

Анкетирование. 1. Вы любите играть в конструктор? — да, — нет 2. «ЛЕГО — это…………………………………………………………………… 3. «Ты хорошо умеешь строить игрушки из Лего ?» 4. «Хотел бы ты, чтобы в школе появился предмет Робототехника?». 5. «Если бы ты стал изобретателем, то какого робота ты бы создал?»

Слайд 15

Спасибо за внимание