Современные роботы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сегодня миллионы роботов используются в мире. Применяют их в разных сферах деятельности. Роботы спускаются на дно океана и в жерла вулканов, управляют поездами и самолётами, спускаются в жерла вулканов, помогают в сборке автомобилей, производстве микрочипов и космической станции, используются для разведки и разминирования военными, охраняют здания, помогают искать людей под завалами. Не существует такой области, в котором человек не смог попытаться создать себе автоматического помощника.

Основная причина, заставляющая человека развивать новые сферы техники и науки, является присущее с давних пор стремление упростить свою жизнь и улучшить возможности взаимодействия с окружающей средой. Билл Гейтс, вождь компьютерной революции, предсказывал, что робототехника станет следующим популярнейшим направлением.

Чешский писатель Карел Чапек в 1921 году ввел слово робот, но люди еще за несколько тысячи лет до этого стали рисовать в своем воображении подобные устройства. Единого определения современных роботов не существует. В технической литературе определение робота звучит, как автономно универсальная функционирующая автоматическая машина, разработана для воспроизведения определенных умственных, двигательных и физических функций человека, имеющая определенными функциями обратной связи (зрением, слухом, осязанием и т.д.), а также наделенная способностями к адаптации и обучению. Например, из терминологии "Теория робототехнических систем. Терминология": Робототехника - это область науки и техники, связанная с исследованием, применением и созданием роботов. Робототехника включает вопросы программного обеспечения, проектирования, управления, очувствления роботов, а также роботизации непромышленной и промышленной индустрии. Робот - это многофункциональная программируемая устройство, для частичного или полностью автоматического выполнения двигательных функций схожи живыми организмами и некоторыми интеллектуальными особенностями человека.

В современной робототехнике основа лежит на компьютерных технологиях: роботы не сумели бы сделать десятой части того, что они могут, без компьютеров. Современные роботы разделяются на три категории: промышленные (т.е. сконструированные для служебных задач), военные и домашние.

Больше 80 % составляют промышленные роботы от всех существующих устройств. Они могут практически полностью работать за человека на многих предприятиях и заводах: например, всю сборочную работу автомобильных заводов, в покрасочных камерах, выполняют именно роботы, человеку только остается контролировать их. При таком раскладе много положительных плюсов: механические «рабочие» не устают, не допускают ошибок, тем более не нужно платить зарплату. Промышленных роботов давно и успешно используют на производстве.

Также военные активно применяют роботов. Например, саперы активно применяют их для дистанционного разминирования. Также сюда можно добавить безпилотников, шпионов. Помимо этого они используются в МЧС для поисковых работ людей, выживших в завалах.

Бытовой робот - это робот, предназначенный для упрощения роботы человеку в повседневной жизни. Сейчас распространение домашних "помощников" невелико, однако прогнозируют масштабное их распространение в ближайшем будущем. Билл Гейтс в 2006 году выпустил статью «Робот в каждом доме», там он рассуждал о важном потенциале роботов (включая бытовых или домашних бытовых роботов) для социума. Вскоре времени, именно в этом направлении все ждут важнейший прорыв. Использование бытовых роботов все больше распространяется в таких направлениях как:

1) Роботы - игрушки

В данное время реализуют много роботов - игрушек от самых элементарных до весьма сложных, умеющие понимать и различать разные голоса, разговаривать, различать цвета, ориентироваться в пространстве и проявлять эмоции. Первый пример в реализации роботов-игрушек была собачка AIBO корпорации Sony.

2) Социальные роботы

Социальные роботы служат для общения, помощи и взаимодействия с людьми. В сентябре 2005 фирма Mitsubishi презентовали первые человекообразные роботы «Вакамару». Робот стоил $15 тыс. и был способен узнавать лица, следить за помещением, давать справки, выполнять некоторые секретарские функции, понимать некоторые фразы.

Нетрудно догадаться, как роботы облегчили и обезопасили бы нашу жизнь, умея охранять наши дома, выполнять за нас хозяйственные работы и помогать нам на наших рабочих местах. Вот и мы хотим создать робота, который сможет контролировать и обезопасить наш дом от чрезвычайных ситуаций. Он будет ездить, онлайн транслировать обстановку хозяину по интернету, охранять дом от взлома, распознавать пожар и своевременно тушить его. Его миссия - охранять квартиру или офис, в случаи выявления пожара, взлома или других чрезвычайных ситуации посылать на сотовый телефон или адрес электронной почты запись любых "беспорядков".

Подключение к персональным компьютерам домашних роботов способно дать нам много преимуществ. Например, любой сотрудник офиса сможет проконтролировать, а также наблюдать, как себя чувствует его прикованный к постели дедушка, наблюдая за сетью домашнего робота при помощи настольного компьютера.

Робототехника - это увлекательное занятие для каждого в любом возрасте. Конструирование, программирование самодельного робота не только интересная работа, но и процесс познания таких наук, как: механика, электроника, программирование, материаловедение. Можно не быть программистом или инженером, чтобы создать робота. Реализовать домашнего помощника самостоятельно сможет даже и начинающий радиолюбитель. Для сбора робота нужно знать основные действия:

1. Для начала надо определить концепцию и основную идею создания робота.

2. Робот собирается из простых деталей (микроконтроллеры, электронные компоненты, двигатели и т.д.), так что следует выбрать и приобрести нужные материалы. Важным компонентом является выбор микроконтроллера, так как он является «мозгом» робота. Микроконтроллер (сокращенно МК) - это программируемая микросхема. Важнейшая особенность МК - это то, что исполняемые им функции не задается при производстве микросхемы, а определяется записанной в него программой. По сути, микроконтроллер - это компьютер из одной микросхемы. Обычный микроконтроллер состоит из памяти программ, процессора, набора устройств ввода-вывода и памяти данных.

3. Спроектировать и сконструировать робота и его компонентов. Выбрать тип или платформу для робота.

4. Создать схемы всех узлов робота, такие как схема простого программатора микроконтроллеров, схема основного блока управления на микроконтроллере, схема драйвера управления двигателями и схема сопряжения с главным блоком управления на основе материнской платы.

5. Написать программу управления роботом на языке Си.

6. Собрать все вышеуказанные компоненты робота в одно целое устройство. Проверить все узлы на готовом роботе.

Реализация интеллектуального робота (ИР) - это одна из важнейших целей робототехники. ИР - это роботы, для обеспечения, функционирования которых и выполнения определенных технологических операций используют искусственный интеллект (ИИ). Подразумеваются следующие функции:

- оценка внешней ситуации;

- обработка сенсорной информации;

- реализация этих планов путем управления движением робота;

- принятие адекватных решений по выбору целей поведения, планирование путей их достижения.

Применение искусственного интеллекта для выполнения некоторых второстепенных вспомогательных функций, не относящихся к основному назначению робота, не дает основанию считать его интеллектуальным. Так, сварочный промышленный робот относится к интеллектуальным, если искусственный интеллект используется для выполнения операции сварки. Если же эти операции выполняются, программно, но при этом ИИ используется связи с оператором, в системах энергопитания и т.п., такой робот остается по определению роботом с программным управлением.

На рис. 1 показана обобщенная схема интеллектуального робота, которая поясняет сферы применения искусственного интеллекта в системах робота. В центре схемы расположен блок памяти, который двусторонне связанный с другими системами, перерабатывающими информацию. В блок памяти входит база данных о внешней среде («модель мира»), самом роботе и об операциях, которые он может выполнять. Помимо этого, специализированные оперативные базы знаний и данных, связанные с центральной памятью, могут находиться и в отдельных системах робота.

Рис. 1. Функциональная схема интеллектуального робота

Наличие памяти с эффективно используемой базой знаний - обязательный признак ИР. Все другие блоки схемы также имеют иерархическую структуру, уровни которые соединены друг с другом по вертикали снизу вверх. В свою очередь, показанные на схеме соединения блоков в общем случае осуществляются многоканально между одноименными уровнями по горизонтали. Блок обработки сенсорной информации принимает из блока памяти приближенную информацию изменения состояний внешней среды, а передает в него коррекцию этого состояния на уровне непосредственной сенсорной картины среды. Блок оценки ситуации и блок планирования поведения принимают из блока памяти текущую модель внешней среды, а передают в него соответственно ее оценку по определенным критериям и синтезированный план управления движением робота. Важная функция этих блоков - осуществление самообучения, т.е. профессионального самоусовершенствования робота в процессе его функционирования.

Термин «искусственный (технический, машинный) интеллект» подразумевается, что обладающая им техническая система способна выполнять функции, которые, если бы их выполнял человек, считались бы интеллектуальными. Таким образом, искусственный интеллект имитирует естественный только в узкоспециальном профессиональном отношении (вождение транспорта, сварка и т.д.), и никаких более широких аналогий с естественным интеллектом и тем более с личностью человека он не имеет.

Однако сейчас появление робототехники, прогрессирует аналогично компьютерной отрасли 30 лет назад. Например: промышленные роботы, использующихся на сборке автомобильных конвейерах на место вчерашних больших ЭВМ. Роботы применяются в армии, хирургии и дома (роботы - пылесосы, роботы - пожарники, роботы - шпионы). Роботы - игрушки, служат для развлечения людей, которые имитируют персонажей, собак или, скажем, динозавров.

В 1970-х годах, когда зарождались идеи о масштабном внедрении персональных компьютеров в повседневную жизнь, сейчас невозможно точно предугадать, где именно роботы окажутся более востребованными. Вероятно всего, что "механические машины" сумеют стать помощниками инвалидов и престарелых людей, также сотрудничать с строителями, солдатами, рабочими и докторами, контролировать нефтепроводы в труднодоступных для человека местах, работать с опасными химическими веществами, обслуживать промышленное оборудование. Роботы помогают врачам выявлять диагноз и лечить пациентов, которые находятся за тысячи км от них, будут ключевыми помощниками при проведении поисково-спасательных операций и основой охранных систем.

По всей вероятности, существование роботов в нашей жизни станет практически неотъемлемой частью повседневной жизни. Считаю, что такие технологии, как определение голоса, беспроводная широкополосная связь, распределенная переработка данных, визуальное распознавание, откроют путь технике новейшего поколения, которая дозволит компьютерам еще лучше служить нам. Возможно, мы уже на пороге новейшей эры, где персональные компьютеры покинут свои столы и дадут нам вероятность слышать, видеть и осязать предметы, также править ими там, где мы не присутствуем физически.

Сегодня создатели роботов имеют все шансы применять еще чипы спутниковой навигационной системы (gps, global positioning system), камеры, матричные микрофоны (которые лучше обычных микрофонов распознают голос из фонового шума) и очень много дополнительных датчиков приемлемой цены. В данное время современные роботы способны, к примеру, почистить комнату пылесосом, следить за безопасностью квартиры или офиса или помочь обезвредить мину, то есть выполнять поручения такие, которые не смогли бы выполнять серийно выпускаемых машин такового рода, только несколько лет назад. В настоящее время в мире существует около 2 млн. роботов - военных, промышленных, игрушечных и домашних, причём реализации двух последних категорий очень быстро растут.

Конечно же, большое количество роботов используется в промышленности - около 1 млн. Примерно половина из них находятся в Японии. В Европе - 300 тыс., в Северной Америке - 150 тыс. главным образом промышленных роботов используют на сборочных конвейерах. Рост благосостояния, уровня жизни, заработной платы при одновременном снижении себестоимости роботов приводит в развитых странах к тому, что все больше и больше профессий становится выгодно оснащать роботами, а не использовать в них живых людей. Сейчас уже понятно, что следующий значительный рывок в науке и технике произойдет в робототехнике.

Список используемой литературы

робот промышленный индустрия

1. Афонин В.Л. «Интеллектуальные робототехнические системы» - М, 2005 г.

2. Юревич Е.И. «Основы робототехники» Петербург, 2005 г.

3. Юревич Е.И. «Интеллектуальные роботы» - М, 2007 г.

Размещено на Allbest.ru