Реферат роботы игрушки – Реферат — Робототехника в нашей жизни

Содержание

Робототехника — реферат

Государственный университет управления

Институт инновационного управления экономикой

Кафедра управления инновациями в реальном секторе экономики

Реферат на тему : « Робототехника »

Работу выполнила студентка

Наумова Ирина Анатольевна

М.М.-1-1

Москва

2012 г.

Содержание :

— Введение

-Основная часть

1)Раскрытие понятия и общие характеристики

2)История создания

3)Технологии

4)Использование в промышленности

-Заключение

— Список литературы

Введение

Современный человек в наши дни с трудом может представить свою обыденную жизнь без привычных удобств – результатов многочисленных достижений науки и техники. 21 век – эпоха бесчисленных возможностей , коммуникаций и новых технологий ; это такой период человеческой истории , когда с каждым годом жизнь людей значительно облегчается , все процессы механизируются ,прилавки супермаркетов заполняются экзотической пищей, в торговых комплексах появляются одежды из новейших материалов, а в гипермаркетах электроники и того дальше, невозможно угнаться за развитием новых изобретений. Все привычное старое стремительно сменяется на необыкновенное, новое, к которому так не просто привыкнуть.

На мой взгляд, выбранная тема , безусловно, актуальна в наши дни, и термин «робототехника» непосредственно связан со всеми характеристиками нашего быта , упомянутыми ранее.

Благодаря высокой профессиональности современных ученых физиков, безостановочно ведутся разработки в различных сферах. По последним данным, сегодня в мире работают 1,8 млн. самых различных роботов – промышленных, домашних, роботов-игрушек. Ежегодно на рынке робототехники «прокручивается» 5 — 6 миллиардов долларов, и эта цифра постоянно растет. Видимо, век накопления знаний и теоретической науки сменяется новой эпохой — когда всевозможные роботы и механизмы заполняют мир.

1)Раскрытие понятия и общие характеристики

Робототехника (от робот и техника; англ. robotics) — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику.

Слово «робототехника» было впервые использовано в печати Айзеком Азимовым в научно-фантастическом рассказе «Лжец», опубликованном в 1941 г. «Робототехника» базируется на слове «робот», придуманном в 1920 г. научным фантастом и Нобелевским лауреатом Карелом Чапеком для своей пьесы Р. У. Р.

В свою очередь робот (чеш. robot, от robota — подневольный труд или rob — раб) — автоматическое устройство, предназначенное для осуществления производственных и других операций, обычно выполняемых человеком (иногда животным). Использование роботов позволяет облегчить или вовсе заменить человеческий труд на производстве, в строительстве, при рутинной работе, при работе с тяжёлыми грузами, вредными материалами, а также в других тяжёлых или небезопасных для человека условиях.

Робот построен по компьютерной технологии, сознание робота — это вычислительная машина, с которой информация может быть считана и перенесена на отдельный носитель. Робот не лечится, а ремонтируется путем ввода соответствующих диагностических программ.

У робота отсутствует ассоциативное мышление. У него отсутствует любопытство – есть лишь программа по накоплению информации, которая ему необходима. Робот все понимает умом, душевные качества ему не присущи – все-таки он не имеет души.

Робот может выглядеть как угодно. В настоящее время в промышленном производстве широко применяются различные роботы, внешний вид которых (по причинам технического и экономического характера) далёк от «человеческого» .Но, тем не менее, в Японии не прекращаются разработки роботов, имеющих внешний вид, на первый взгляд неотличимый от него. 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 способен открывать и закрывать глаза, двигать губами и бровями, использовать руки и ноги. Подобные человекоподобные механизмы также умеют:

-ходить, бегать, подниматься по лестницам, перепрыгивать препятствия высотой до полуметра

-танцевать, ходить на лыжах, играть в футбол, кидать дротики;

-играть в шахматы, на музыкальных инструментах, дирижировать оркестром;

-делать уколы и хирургические операции;

-распознавать и синтезировать человеческую речь, вести беседу, пожимать руки, улыбаться;

-убираться по дому, выполнять функции секретаря, следить за детьми и животными, смешивать коктейли, подавать на стол;

-охранять дом, драться с другими механизмами.

Психологи установили, что идеальный робот-андроид не должен превышать ростом 1 метр 30 сантиметров. Более высокие механизмы уже вызывают у людей опасение.

Существуют следующие типы роботов, помимо андроидов :

Бытовые роботы

Одним из первых примеров удачной массовой промышленной реализации бытовых роботов стала механическая собачка AIBO корпорации Sony. В сентябре 2005 в свободную продажу впервые поступили первые человекообразные роботы «Вакамару» производства фирмы Mitsubishi. Робот стоимостью $15 тыс. способен узнавать лица, понимать некоторые фразы, давать справки, выполнять некоторые секретарские функции, следить за помещением. Всё большую популярность набирают роботы-уборщики, по своей сути — автоматические пылесосы, способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека.

Роботы , обеспечивающие безопасность

Одним из самых ярких примеров является Р-БОТ 001 — робот, использующийся для охраны общественного порядка в Перми с июня 2007 года. Разработан московской компанией Лаборатория Трёхмерного Зрения. Робот способен вести наблюдения за улицами города, выявлять правонарушения и обращаться к гражданам с призывами соблюдать закон.

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. 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.

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 открытие.

К роботам-ученым безусловно можно отнести роботов, с помощью которых исследовались вентшахты Большой Пирамиды Хеопса. С их помощью были открыты «дверки Гантенбринка» и «ниши Хеопса».

Также есть робот-игрушка, робот-официант, робот программа , робот хирург, робот экскурсовод , социальный робот транспортный робот и многие другие.

2)История создания

Идея искусственных созданий впервые упоминается в древнегреческом мифе о Кадме, который, убив дракона, разбросал его зубы по земле и запахал их, из зубов выросли солдаты, и в другом древнегреческом мифе о Пигмалионе, который вдохнул жизнь в созданную им статую — Галатею. Также в мифе про Гефеста рассказывается, как он создал себе различных слуг. Еврейская легенда рассказывает о глиняном человеке — Големе, который был оживлён пражским раввином (махараль ми-Праг) Йехудом Бен Бецалелем (1509-1609) при помощи каббалистической магии.Похожий миф излагается в скандинавском эпосе Младшая Эдда. Там рассказывается о глиняном гиганте Мисткалфе, созданном троллем Рунгнером для схватки с Тором, богом грома.

Очевидно, первыми прообразами роботов были механические фигуры, созданные арабским ученым и изобретателем Аль-Джазари (1136—1206). Так, он создал лодку с четырьмя механическими музыкантами, которые играли на бубнах, арфе и флейте.

Чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года. Записи Леонардо, найденные в 1950-х, содержали детальные чертежи рыцаря, способного сидеть, раздвигать руки, двигать головой и открывать забрало. Дизайн скорее всего основан на анатомических исследованиях, записанных в Витрувианском человеке. Неизвестно, пытался ли Леонардо построить робота.

С начала XVIII века в прессе начали появляться сообщения о машинах с «признаками разума», однако в большинстве случаев выяснялось, что это мошенничество. Внутри механизмов прятались живые люди или дрессированные животные.

Французский механик и изобретатель Жак де Вокансон создал в 1738 году первое работающее человекоподобное устройство (андроид), которое играло на флейте. Он также изготовил механических уток, которые, как говорили, умели клевать корм и «испражняться».

Хронология:

Конец XIX века — русский инженер Пафнутий Чебышёв придумал механизм — стопоход, обладающий высокой проходимостью.

1898 — Никола Тесла разработал и продемонстрировал миниатюрное радиоуправляемое судно.

1921 — Чешский писатель Карел Чапек представил публике пьесу под названием «Р. У. Р.» («Россумские Универсальные Роботы»), откуда и взяло начало слово «робот» (от словацк. robota).

1930-е — Появились конструкции

внешне напоминающих человека устройств, способных выполнять простейшие движения и воспроизводить фразы по команде человека. Первый такой «робот» был сконструирован американским инженером Д. Уэксли для Всемирной выставки в Нью-Йорке в 1927 году.

1950-е — Для работы с радиоактивными материалами стали разрабатывать механические манипуляторы, которые копировали движения рук человека, находящегося в безопасном месте.

1960 — Дистанционно управляемая тележка с манипулятором, телекамерой и микрофоном применялась для осмотра местности и сбора проб в зонах высокой радиоактивности.

1968 — Японская компания Kawasaki Heavy Industries, Ltd. получила лицензию на производство робота от американской фирмы Unimation Inc. и собрала своего первого промышленного робота. C тех пор Япония начала неуклонное движение к тому, чтобы стать мировой столицей роботов – с более чем 130 компаниями, вовлеченных в их производство. Изначально сконструированные в США, первые роботы Японии импортировались в малых количествах. Инженеры изучали их и применяли в производстве в таких специфических работах, как сварка и распыление. В 70-х годах были разработаны многочисленные возможности практического применения в данной области.

1979 — В МГТУ им. Н. Э. Баумана по заказу КГБ был сделан аппарат для обезвреживания взрывоопасных предметов — сверхлёгкий мобильный робот МРК-01.

1980– коммерческое начало для роботов, производимых на основе высоких технологий. С этого момента рынок начал расти, несмотря на обвал, произошедший в экономике Японии, и на то, что производство (в основном потребительская электроника) было перемещено за рубеж, что повлияло на уменьшение спроса внутри страны в 90-х годах. Постепенно японская экономика восстановилась, и с 2003 года опять наблюдается рост. В настоящее время на долю Японии приходится около 45% функционирующих в мире промышленных роботов. Если говорить об абсолютных цифрах, то к концу 2004 года в Японии было задействовано 356500 промышленных роботов, на втором месте со значительным отрывом шли Соединенные Штаты Америки (122000 промышленных роботов). Япония также занимает первое место в мире и по экспорту промышленных роботов. Ежегодно эта страна производит более 60 тысяч роботов, почти половина из которых идет на экспорт. Такой разрыв, безусловно, делает нашествие японских роботов еще более заметным.

1982 — 18-27 октября 1982 г. в Ленинграде, в выставочном комплексе в Гавани проходила, вероятно, первая в СССР, Международная выставка «Промышленные роботы-82».

1986 — в Чернобыле, впервые в СССР применены роботы для очистки радиоактивных отходов.

2005 — ВМФ России в Балтийском море проведены испытания подводного робота-разведчика «Гном».

2007 — МВД России в г. Перми проводило испытания тестового робота-милиционера Р-БОТ 001

2010 — в Америке в продажу поступили новые персональные роботы PR2- четырёхколёсные (все ведущие и управляемые) устройства ростом немного ниже человека. Эти аппараты обладают двумя руками и способны выполнять самые различные действия.

yaneuch.ru

Реферат по робототехнике

Московский Институт Радиотехники Электроники и Автоматики

(Технический Университет)

по предмету:	“Основы робототехники”

тема:	“Роботы-Строители”

Выполнил:

студент группы КС-5210

Вершинин Ярослав

Проверила:

ассистент кафедры ПУ

Александрова Р.И.

Москва – 2010 г.

Содержание.

Введение. Роботы в Строительстве.
1. Понятие «Робот»
Машины, используемые в строительстве. Их типы.

2.2. Строительные краны.

2.3. Пневматические вакуумные разгрузчики.

2.4. Пневматический транспорт.

2.5. Цепные конвейеры.

3. Интересные факты и сведения о роботах-строителях.

3.1. Робот-разрушитель от Husqvarna

3.2. Самый сильный промышленный робот в мире

3.3. Роботы-строители покоряют Луну

3.4. Мускулистый робот Core

4. Заключение.

5. Список используемой литературы.

Введение.

Роботы в строительстве.

Сегодня, роботы играют важную роль в развитии технологий строительства сооружений и разных объектов, и с течением времени они будут становиться все более и более используемыми в ежедневных делах.

Большинство строительных рабочих мест являются скучными, трудоемкими, и опасными – как раз то, что подходит для автоматизированных роботов. У роботов есть скорость, ловкость и сила, необходимая, чтобы перевести строительство на новый уровень, улучшить его. От закладки кирпичей, до работы с тонкими, хрупкими окнами, у них есть потенциал, для того чтобы стать ценной и основной частью будущего «строительства».

Роботы — идеальные рабочие, когда дело доходит до пакетирования и упаковывания строительных изделий. Некоторые роботы даже использовались, чтобы построить готовые стены. Некоторые полагают, что строительные роботы приведут к новой, инновационной архитектуре.

Понятие «Робот».

Робот — автоматическое устройство с антропоморфным действием, которое частично или полностью заменяет человека при выполнении работ в опасных для жизни условиях, при относительной недоступности объекта или для другого использования.

Робот может управляться оператором либо работать по заранее составленной программе. Использование роботов позволяет облегчить или вовсе заменить человеческий труд на производстве, в строительстве, при рутинной работе, при работе с тяжёлыми грузами, вредными материалами, а также в других тяжёлых или небезопасных для человека условиях.

Человекоподобный робот (после его создания) станет первым универсальным инструментом, так как сможет пользоваться широчайшим набором любых технических средств, уже сделанных человеком для себя.

Появление станков с числовым программным управлением (ЧПУ) привело к созданию программируемых манипуляторов для разнообразных операций по загрузке и разгрузке станков. Появление в 70-х гг. микропроцессорных систем управления и замена специализированных устройств управления на программируемые контроллеры позволили снизить стоимость роботов в три раза, сделав рентабельным их массовое внедрение в промышленности. Этому способствовали объективные предпосылки развития промышленного производства.

Машины, используемые в строительстве.

Строительные краны.

Строительные краны широко применяют в гражданском, промышленном, энергетическом и гидротехническом строительстве при выполнении монтажных работ, а также при вертикальном и горизонтальном перемещении грузов. Находят они также применение на складах и полигонах предприятий строительной индустрии. От других видов кранов башенные краны отличаются высоким расположением стрелы, что вместе с достаточным вылетом крюка обеспечивает большое подстреловое пространство, в котором может разместиться возводимое сооружение.

По конструктивному исполнению башенные краны могут быть разделены на три основные группы: самоходные по наземным подкрановым рельсовым путям; приставные краны с башней, прикрепляемой к возводимому сооружению; самоподъемные, опирающиеся на каркас сооружения. Для строительства зданий до 6 этажей применяют в основном самоходные башенные краны, перемещающиеся по наземным подкрановым (рельсовым) путям, а для более высоких зданий — приставные или же самоподъемные, опирающиеся на каркас здания. В строительстве применяются также краны, собираемые из стандартных сборочных единиц башенных кранов — это и краны-погрузчики и другие краны, отличающиеся уменьшенной высотой башни или ее отсутствием. Эти краны применяют при возведении подземной части здания, а краны-погрузчики — на предприятиях строительных конструкций (полигонах и складах заводов железобетонных изделий).

По конструктивному исполнению башенные краны делятся на краны с поворотной башней и краны с неповоротной башней. По способу изменения вылета крюка различают башенные краны с управляемой (маневровой) стрелой и краны с грузовой тележкой, перемещающейся по стреле. Металлоконструкции основных элементов башенных кранов могут быть решетчатые или сплошные трубчатые.

Пневматические вакуумные разгрузчики.

Пневматические вакуумные разгрузчики цемента применяются для разгрузки цемента из крытых вагонов. Вакуумный разгрузчик цемента состоит из самоходного заборного устройства, гибкого рукава цементовода, осадительной камеры с рукавными фильтрами, винтового питателя, воздуховода и вакуум-насоса.

В процессе разгрузки цемента самоходное заборное устройство разгрузчика заходит в вагон и подгребающими дисками подает цемент к всасывающему соплу; цемент под действием вакуума транспортируется по гибкому цементоводу в осадительную камеру. В осадительной камере цемент вследствие резкого падения скорости потока осаждается на дно. Воздух же, проходя рукавные фильтры, очищается от взвешенных частиц цемента и, пройдя по воздуховоду в вакуум-насос, выбрасывается в атмосферу. Цемент из осадительной камеры винтовым питателем передается в приемное устройство склада.

При монтаже вакуумного разгрузчика на месте эксплуатации осадительную камеру устанавливают в помещении прирельсового склада над приемным устройством для дальнейшего транспортирования цемента. Вакуум-насос с электродвигателем, шкаф с электроаппаратурой устанавливаются в отдельном отапливаемом помещении, смежном со складом. Производительность существующих пневматических вакуумных разгрузчиков от 15 до 60 т/ч.

Пневматический транспорт.

В установках пневматического транспорта материал перемещается потоком воздуха по трубопроводам во взвешенном состоянии или же в контейнерах (капсулах).

Пневмотранспортные установки применяются на предприятиях строительной индустрии для перемещения сыпучих материалов (цемента, сухого песка, мелкого угля, щепы, опилок). При использовании контейнеров могут перемещаться также щебень и другие материалы.

Преимуществом пневмотранспортных установок является возможность перемещать материалы в любом направлении и одновременно в несколько пунктов Они удобны и своей компактностью: транспортные линии можно располагать в траншеях, подвешивать на столбах, кронштейнах, не занимая много места в производственных помещениях. Благодаря герметичности трубопроводов потери транспортируемого материала незначительны. Высокая производительность и дальность транспортирования и относительно невысокие затраты на сооружение установок также являются их положительными качествами. Но вместе с тем у пневматических транспортных установок (за исключением аэрационных) высокий удельный расход энергии (в 3—6 раз больше, чем у конвейеров с механическим приводом) и быстрый износ трубопроводов при транспортировании абразивных материалов. Установки пневматического транспорта разделяются на всасывающие (вакуумные), нагнетательные и аэрационные.

Цепные конвейеры.

Тяговым органом у цепных конвейеров является бесконечная цепь, к которой присоединены пластины или скребки.

К цепным относятся пластинчатые и скребковые конвейеры. Пластинчатые конвейеры применяются в качестве основного транспортирующего устройства и в качестве питателя ленточного конвейера для перемещения тяжелых крупнокусковых материалов и штучных грузов.

Транспортирующий орган пластинчатых конвейеров состоит из отдельных металлических или деревянных пластин, прикрепленных к двум длиннозвеньевым цепям. Цепи огибают приводную и натяжную звездочки и и в пролете опираются своими роликами на гладкие направляющие станины. Цепи применяют длиннозвеньевые, втулочные, втулочно-роликовые и втулочно-колесные с гладкими или ребордными колесами. Для увеличения количества перемещаемого материала пластинчатые конвейеры делают с бортами, укрепленными на станине, или с ребрами, укрепленными на пластинах. Такие конвейеры называют лотковыми. Оснащенные пластинами волнистого или коробчатого профиля, они могут подавать грузы под углом до 30°.

Скребковые конвейеры применяются для перемещения кусковых и сыпучих грузов на короткие расстояния и под большим углом наклона. Они конструктивно просты и удобны для загрузки и. разгрузки материалов, но требуют большого расхода энергии и быстро изнашиваются.

Скребковый конвейер состоит из неподвижного желоба и движущегося в нем тягового органа в виде бесконечных цепей с прикрепленными к ним скребками. Материал, загружаемый в желоб, перемещается скребками по его дну и разгружается в конце желоба или в любом месте через донные отверстия.

Интересные факты и сведения о роботах-строителях.

Робот-разрушитель от Husqvarna.

«Ломать – не строить», но все же роботы-разрушители тоже важны для строительных робот. Речь идёт не об игрушках или шоу типа «драки роботов», компания Husqvarna представила первого в своём роде строительного робота-разрушителя, способного работать в труднодоступных или опасных для человека условиях. Специализация аппарата – демонтаж крупных строений и снос перегородок внутри здания. Роботизированная машина DXR 310 работает на основе гидравлики и электричества – её питает «экологически чистый» 22-киловаттный электромотор.

Устройство способно передвигаться самостоятельно (что очень хорошо, ибо весит машина без малого 2 тонны). Этого робота оснастили двумя гусеницами, которые могут сдвигаться для того, чтобы робот мог протиснуться в дверные проёмы шириной до 78 см. Для устойчивости на неровных поверхностях у робота DXR 310 есть четыре «лапы», позволяющих закрепиться для работы в стационарном режиме. Машина управляется дистанционно с помощью пульта ДУ и способно работать разнообразным навесным оборудованием: отбойным молотком, клешнями или ковшом экскаватора. Стоимость этой милой игрушки Husqvarna пока не уточнила.

Самый сильный промышленный робот в мире – KUKA KR 1000 “Titan”

Германская компания KUKA Roboter представила самого большого и сильного робота в мире: не какого-нибудь фантастического «гуманоида-переростка», а серийный промышленный манипулятор.

KUKA KR 1000 «Titan» может поднимать на вытянутой «руке» одну тонну. Он обладает досягаемостью в 3,2 метра по окружности (так что может переносить объекты на расстояние в 6,4 метра), а по высоте способен перемещать свою «кисть» на 4,2 метра.

Робот оснащён 9 моторами, которые могут вращать его сочленения по шести осям. По объёму рабочей зоны новый робот оставляет далеко позади другие промышленные манипуляторы.

Достигнутое сочетание скорости и точности с рекордной мощностью открывает перед промышленными предприятиями новые возможности. Например, этот манипулятор может в одиночку перемещать и поворачивать автомобильный кузов.

На других заводах «по плечам» новому роботу будет подъём тяжёлых отливок, стеклопакетов с суммарной толщиной в метр, крупных бетонных элементов будущих зданий.

Как сказано в пресс-релизе компании, робот может выдерживать статическую нагрузку на изгиб до 60 тысяч ньютон-метров.

Роботы строители покоряют луну.

Роботы могут быть первыми рабочими-строителями на луне согласно недавнему исследованию НАСА.

В сообщении говорится, что два робота с дистанционным управлением смогли построить посадочную площадку для лунной станции меньше чем за шесть месяцев — к тому же это более безопасно и более дешево, чем если бы строили люди.

НАСА планирует создать лунную станцию к 2024 году. Будет создано отличное человеческое жилье, с защитой от возможных метеоритов и космических аномалий.

Но все-таки существует проблема с посадкой пассажирского транспортного средства на специальные площадки, из-за неких «песчаных помех». «Проблема реальна, и вопрос состоит в том, как НАСА будет решать это» — сказал Дэвид Гамп, президент Astrobotic Technology, Inc., которая предпринимает новые исследования наряду с исследователями из Университета Карнеги-Меллона.

Исследователи пришли к заключению, что пара 330-фунтовых (150-килограммовых) роботов, размером примерно с газонокосилку, лучше всего сделали бы эту работу. Основная миссия роботов состояла бы в том, чтобы стабилизировать участки свободной лунной почвы и установить стены 8.5 футов (2.6 метра высотой) высотой вокруг этих специальных площадок.

Исследователи говорят, что они нуждаются в большей информации об условиях почвы в лунных полюсах — наиболее подходящих мест для станции — прежде, чем они смогут построить строительных роботов опытного образца.

Гамп оценивает, что два робота плюс транспортное средство будут стоить США, от 200 до 300 миллионов $ — и роботы смогут продолжить обеспечивать станцию даже после того, как посадочная площадка будет защищена. Например, он сказал, роботы «смогут быть перевозчиками, чтобы перемещать поставки или образцы с места на место и возвращать астронавтов на станцию.»

Мускулистый робот Core.

Очередная разработка японских ученых, которая поможет людям в строительных работах с тяжелыми грузами или в опасных для жизни местах и ситуациях. Возможно, в не столь отдаленном будущем мы сможем воочию увидеть грозных двуногих роботов, несущих в своем кузове пилота-человека. Или хотя бы роботизированных грузчиков – именно на такие мысли наводит последняя разработка fuRo, одного из подразделений Технологического института Чибы (Chiba Institute of Technology). Двухметровый робот под названием Core весит примерно 230 кг, а также располагает системой специально разработанных моторов и амортизаторов. Для чего такие ухищрения? А для того, чтобы без проблем брать «на борт» и переносить грузы массой до 100 кг.

Создатели позиционируют Core как базу для дальнейшей разработки машин-тяжеловесов, способных снять с человеческих плеч часть нагрузок на различных производственных линиях и погрузочно-разгрузочных работах.

Заключение.

В 21 веке информационных технологий наука о роботах стремительно развивается и растет. Роботы существуют для того, чтобы помогать людям, возможно даже учить их. Роботы-строители в ближайшем будущем станут незаменимыми помощниками в любых строительных работах, начиная от закладки кирпича и заканчивая сносом зданий.

Список используемой литературы:

Накано «Введение в робототехнику»
www.science.compulenta.ru
www.freeresearcher.net
www.mivs.ru
www.roboting.ru
www.nationalgeographic.com
www.youtube.com
www.robots.com
www.wikipedia.org

studfiles.net

Реферат Бытовые роботы

скачать

Реферат на тему:

План:

1 Коммерческие модели бытовых роботов
- 1.1 Роботы — игрушки
- 1.2 Социальные роботы
- 1.3 Роботы — помощники

Введение

Робот и девочка

Бытовой робот — робот, предназначенный для помощи человеку в повседневной жизни. Сейчас распространение бытовых роботов невелико, однако футурологи предполагают широкое их распространение в обозримом будущем. В 2006 году Билл Гейтс опубликовал статью «Робот в каждом доме» ^[1], рассуждающую о значительном потенциале роботов (включая домашних, или бытовых роботов) для социума.

1. Коммерческие модели бытовых роботов

1.1. Роботы — игрушки

Дети играют с роботом Sony AIBO

Одним из первых примеров удачной массовой промышленной реализации роботов-игрушек стала собачка AIBO корпорации Sony. В серии развивающих игрушек LEGO есть набор конструктора LEGO Mindstorms для создания программируемого робота. Так же существуют такие роботы-игрушки как шагающий робот Robosapien (англ.) от компании WowWee и робот-динозавр Pleo.

1.2. Социальные роботы

В сентябре 2005 в свободную продажу впервые поступили первые человекообразные роботы «Вакамару» производства фирмы Mitsubishi. Робот стоимостью $15 тыс. способен узнавать лица, понимать некоторые фразы, давать справки, выполнять некоторые секретарские функции, следить за помещением.

R.Bot 100 — социальный робот российской разработки. В ближайшем будущем предполагается его использование в социально значимых учреждениях ^[2]

1.3. Роботы — помощники

Отдельного упоминания заслуживают роботы-пылесосы, настолько вошедшие в массовую культуру, что многие люди ассоциируют любого колесного робота с пылесосом. Как правило они способны самостоятельно перемещаться в помещении, возвращаясь по мере необходимости на зарядную станцию. Эффективность их работы оценивается неоднозначно.

Робот-пылесос iRobot Roomba (2005 года выпуска)

Роботы-пылесосы:
- Роботы-пылесосы (с базой для зарядки аккумулятора):
  - CleanMate (производитель — Infinuvo)
  - IClebo (производитель — Yujin Robot)
  - Koolvac (производитель — Koolatron)
  - Orazio (производитель — Zuchetti)
  - Ottoro (производитель — Hanool robotics (англ.))
  - Roomba (производитель — iRobot)
  - Robo Maxx
  - RoboMaid
  - Electrolux Trilobite (англ.) (производитель — Electrolux)
  - V-R4000 (производитель — LG)
  - Hauzen VC-RE70V (производитель — Samsung)
  - V-bot RV10 (производитель — V-bot)
  - DC 06 (производитель — Dyson (англ.))
- Роботы-пылесосы (с базой для зарядки аккумулятора и обеспечения опорожнения мусоросборника робота-пылесоса):
  - Karcher RC3000 (производитель — Karcher)
  - Siemens VSR 8000 (производитель — Siemens)
Роботы-уборщики
- iRobot Dirt Dog (англ.) (производитель — iRobot)
Роботы для мытья пола (Роботы-полотёры):
- Scooba (производитель — iRobot)^[3]
Роботы для чистки бассейнов:
- Verro (производитель — iRobot)^[4]
Роботы для чистки водосточных желобов крыш:
- Looj (производитель — iRobot)^[5]
Роботы — газонокосилки:
- Evolution (производитель — ROBOTS AND RELAX)
- RoboMower (производитель — Friendly Robotics (англ.))
- Automower Solar Hybrid (производитель — Husqvarna)

Примечания

«Робот в каждом доме» — www.sciam.com/article.cfm?id=a-robot-in-every-home
Робот-экскурсовод и робот-врач появятся в библиотеке и больнице Москвы — www.rian.ru/moscow/20100813/264854377.html
Scooba Manual — www.irobot.com/images/consumer/cs/Scooba_Manual.pdf
Robot Stock News — robotstocknews.blogspot.com/2007/04/irobot-launches-verro-pool-cleaning.html
Создан робот для уборки осенних листьев из водостока — www.membrana.ru/lenta/?7708

wreferat.baza-referat.ru

Реферат по информатике «Роботы, проводящие операции»

ГБПОУ «Саткинский медицинский техникум»

Реферат по информатике

«Роботы, проводящие операции»

Работу подготовила:

студентка 2 курса

группа 22 «с»

Хамматова Диана

Руководитель:

преподаватель информатики

Дмитренко Р.Ф.

Сатка, 2017

В эпоху бурного развития науки и техники появляется множество различных нововведений в самых различных областях. Прилавки супермаркетов заполняются экзотической пищей, в торговых комплексах появляются одежды из новейших материалов, а в гипермаркетах электроники и того дальше, невозможно угнаться за развитием новых изобретений. Все привычное старое стремительно сменяется на необыкновенное, новое, к которому так не просто привыкнуть. Но если бы не было прогресса, то люди не познали бы множества загадок, которые еще не раскрыты, и природа тщательно скрывает их от нас. Несмотря на все это, благодарю высокой профессиональности современных ученых физиков, безостановочно ведутся разработки в различных сферах. Простой человек вряд ли озадачивался вопросом что же нового можно внести в этот и без того безгранично цивилизованный и прогрессивный мир. Для примера можно рассмотреть наш мир, каким он был даже одну сотню лет назад. Не было не телевизоров, не компьютеров, не бытовой техник, без которой современному человеку в быту просто не обойтись ли даже 10 лет назад, когда сотовые телефоны только –только вышли в свет и были громоздкими и очень малофункциональными, что касается и компьютерной техники. Наука движет мир вперед, и в любых областях жизнедеятельности человека нужны какие – либо нововведения. В данном примере хотелось бы выбрать как определенный аспект – область медицины, а точнее ее технического потенциала. Медицина так же не стоит на месте, появляются новее сложнейшие аппараты, для жизнеобеспечения человека, примером тому могут стать множество аппаратов, например аппарат для искусственной вентиляции легких, либо аппарат искусственной почки и т.п. Появились миниатюрные измерители сахара в крови, электронные измерители пульса и давления, этот список можно дополнить неоднократно. Конкретнее хочется остановиться на примере внедрения робототехники в медицинскую отрасль. Различные роботы создаются человеком примерно с конца 20 –ого века, за пройденное время они были значительно улучшены и модернизированы. На данный момент существуют роботы – помощники, военные разработки роботов, космические, бытовые и конечно медицинские. Далее стоит подробнее разобрать какие виды роботов и для какого применения существуют на данный момент времени.

Цель работы:

Задачи:

узнать, в каких областях медицины и с какими целями применяются роботы;
рассмотреть медицинские модели роботов.

Первый хирургический робот Unimate Puma 560 был создан в конце 1980-х в Америке. Этот робот, по сути, являлся большой рукой с двумя когтистыми отростками, которые могли вращаться друг относительно друга. Амплитуда движений – 36 дюймов. Робот имел довольно ограниченный спектр движений, использовался в нейрохирургии для удерживания инструментов при проведении стереотаксической биопсии.

В 1986 году Калифорнийский университет в Дэвисе и исследовательский центр Томаса Дж. Уотсона корпорации IBM начали совместную работу по созданию робота-хирурга. В 1992 году компания CUREXO Technology Company на основе результатов этих исследований создала систему помощника хирурга, которая так и называлась — Robodoc Surgical Assistant System. Спустя несколько лет CUREXO Technology Company была награждена престижной премией Computerworld Smithsonian Award в номинации Инновации в Искусстве и Науке в Медицине под названием Integrated Surgical System (ISS). К настоящему времени с использованием системы ROBODOC® проведено 24 000 операций, что показало меньшую травматичность и большую точность в сравнении с операциями, проводимыми вручную. ROBODOC® — хирургический робот предназначен для всех основных операций по артропластике — первичная полная артропластика тазобедренного сустава, ревизия тазобедренного сустава, полная артропластика коленного сустава.

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!

3 Виды медицинских роботов

Один из наиболее известных и прославленных достижений последнего времени стал робот под названием «Да Винчи», который, как можно догадаться был назван в честь великого инженера, художника и ученого Леонардо Да Винчи. Новинка позволяет хирургам выполнять самые сложные операции, не касаясь пациента и с минимальным повреждением его тканей. Робот, который может применяться в кардиологии, гинекологии, урологии и общей хирургии, был продемонстрирован медицинским центром и отделением хирургии университета штата Аризона.

Многорукий daVinci позволяет оперировать с большой точностью, а значит, и с минимальным вмешательством в организм пациента. В результате восстановление после операции происходит быстрее, чем обычно.
Врач управляет тонкими хирургическими инструментами, проникающими в тело пациента сквозь небольшие отверстия. Такие инструменты с дистанционным управлением можно использовать для точных операций на небольших и труднодоступных участках тела.

Доказательством необычайных возможностей “да Винчи” стал первый в мире полностью эндоскопический байпас, выполненный совсем недавно в Колумбийском Пресвитерианском медицинском центре в Нью-Йорке. Уникальную операцию провели директор центра по роботизированной кардиохирургии Майкл Аргензиано, и заведующий отделом кардиоторакальной хирургии доктор Крейг Смит. При этом они использовали всего лишь три небольших отверстия — два для манипуляторов и одно — для видеокамеры. Понять, что это значит, может только человек, хоть раз наблюдавший “традиционную” операцию на открытом сердце.

Действия бригады, “открывающей” грудную клетку пациента, производят на новичка (по журналистскому заданию мне как-то пришлось побывать в этой роли) неизгладимое впечатление. До сих пор помню мурашки по всему телу от жуткого визга разрезающей грудину дисковой пилы и огромную рану, в которой деловито сновали руки в окровавленных резиновых перчатках.

В Соединенных Штатах байпасили аортокоронарное шунтирование является самой распространенной операцией на открытом сердце. Ежегодно эту процедуру проходят здесь 375 тысяч человек. Широкое внедрение “да Винчи” могло бы значительно облегчить их судьбу, помогая пациентам быстрее поправляться после операции и раньше выписываться из госпиталей.

Главный хирург аризонского центра, где испытывают “да Винчи”, доктор Алан Гамильтон вообще уверен в том, что роботостроение произведет революцию в хирургии. Пока что эта революция только начинается, а вот в кино “да Винчи” уже произвел изрядный фурор. Хирургический робот сыграл роль в последнем кинофильме сериала о Джеймсе Бонде “Умри в другой день” (DieAnotherDay).
В начале фильма крупным планом показываются три механические руки, шарящие по телу захваченного врагами агента 007. “Хирурги и шпионы похожи друг на друга, поскольку они стремятся выполнить свои задачи без излишней суеты и с использованием новейших технологий, — сказал представитель лондонского Имперского колледжа, где трудится сейчас “да Винчи”. — Фильмы о Джеймсе Бонде всегда восхищали меня демонстрацией невиданных технических новинок. Но я никогда не думал, что когда-нибудь отдел, который я возглавляю, будет сотрудничать с производителями бондианы”.

“Да Винчи” — лишь один из примеров развития новой отрасли в медицине.
Другие роботы применяются в самых различных операциях, вплоть до хирургии головного мозга. Пока что эти устройства достаточно громоздки, но врачи надеются на появление и миниатюрных помощников. Прошлым летом, например, отдел энергетики американской Национальной лаборатории Sandia в Альбукерке уже построил самый маленький в мире робот высотой в один сантиметр. А британская корпорация NanotechnologyDevelopment разрабатывает крошку FractalSurgeon, который будет самостоятельно собираться из еще меньших блоков внутри человеческого тела, проводить там необходимые действия и саморазбираться.

Теперь же робота оснастили самыми продвинутыми «глазами» в мире(о чём свидетельствуетпресс-релизкомпании). Трёхмерное зрение было у него и раньше, а вот высокой чёткости добились только сейчас.

Новая версия позволяет следить за операцией сразу двум хирургам.Один из них может как ассистировать, так и учиться мастерству у старших коллег. На рабочем дисплее может быть отображена не только картинка с камер, но и два дополнительных параметра, например данные ультразвука и ЭКГ.

Многорукий daVinci позволяет оперировать с большой точностью, а значит, и с минимальным вмешательством в организм пациента. В результате восстановление после операции происходит быстрее, чем обычно.
Еще одна интересная новость. Сотрудники Университета Вандербильта (США) выступили с концепцией новой автоматической когнитивной системы TriageBot. Машины будут собирать медицинскую информацию, осуществлять основные диагностические измерения и в конечном итоге ставить предварительные диагнозы, пока люди занимаются более неотложными проблемами. В результате пациенты будут меньше ждать, а специалисты вздохнут свободнее и существенно снизят количество ошибок.«Последние достижения в области дизайна гуманоидных роботов, сенсорных технологий и архитектуры когнитивного контроля сделали такую систему возможной», — подчёркивает соавтор проекта Митч Уилкс.В США около 40% пациентов отделений экстренной помощи поступают туда в состоянии, опасном для жизни. Врачам приходится уделять им первоочередное внимание. Роботы могли бы заняться остальными 60%.Если проект окажется успешным, через пять лет возле стойки регистрации появятся электронные терминалы, подобные тем, что установлены в аэропортах, а также специальные «умные» стулья и мобильные роботы.При поступлении пациент должен прежде всего зарегистрироваться. В предлагаемой системе сопровождающее лицо сможет внести все необходимые данные через терминал с сенсорным экраном. Возможны голосовые подсказки. При этом автомат сможет распознавать наличие критической информации (например, острая боль ) и информировать о ней врача, чтобы пациентом занялись как можно скорее. В противном случае больного направят в зал ожидания. Задача Рози, — приготовление и распределение лекарств сотен наименований. Работает он круглосуточно, практически не делает перерывов и при этом совершенно не ошибается. За два с половиной года службы в больничной аптеке не было ни одного случая, когда бы пациенту отправили не то лекарство. Коэффициент точности работы Рози — 99,7 процентов, а это значит, что сортировка и дозировка прописанных препаратов никогда не отличаетсяот тех, что указаны в рецептах врачей.

Более того, Рози помог своевременно обнаружить множество ошибок. Рози никогда не отправит больному лекарство с истекшим сроком годности. Залогом его точности являются заложенные в электронный мозг машины государственные стандарты контроля качества. Между тем, согласно данным Национального института здоровья в Вашингтоне из-за ошибок с лекарствами в стране ежегодно умирают около 50 тысяч человек. Но приготовление и распределение лекарств — не единственная проблема, которую в Пресвитерианской больнице решили с помощью Рози. До его появления было очень сложно следить за отпуском наркотических средств: сотрудники тратили уйму времени, пересчитывая таблетки, чтобы ни одна из них не осталась неучтенной. Сегодня от этой рутинной работы их освободил робот Рози.

Но и это еще не все. Механической “рукой” скользящий по рельсу Рози собирает висящие вдоль стен маленькие пакетики с таблетками, на каждый из которых нанесен уникальный бар-код. Затем он вкладывает их в герметические конверты и отправляет пациентам.

На свет так же появились два робота помощника – это робот нянька, который ухаживает за больными людьми, в частности страдающими от болезни Альцгеймера, и робот физиотерапевт, позволяющий быстрее адаптироваться людям перенесшим инсульт.

Недавно американские пациенты с болезнью Альцгеймера получили помощника, который облегчает им общение с врачами и родственниками. Оборудованный камерой, экраном и всем необходимым для беспроводной связи через Интернет, робот Companion позволяет врачу контактировать с пациентом, который находится в специализированной клинике. Робот также используется для обучения персонала, помощи пациентам, имеющим проблемы с передвижением, общения пациентов с детьми. Как ни странно, пациенты, обычно неохотно принимающие все новое, отнеслись к механическому собеседнику совсем неплохо: показывали на него, смеялись, даже пытались заговаривать с ним.
По мнению исполнительного директора создавшей машину компании InTouchHealth Юлина Ванга, применение роботов при уходе за престарелыми людьми может снять остроту проблемы старения нации. Вусловиях, когда уже к 2010 году число пенсионеров в стране возрастет до 40, а к 2030 — до 70 миллионов, это очень важно. Пока же фирма собирается сдавать своих роботов в аренду домам престарелых. В будущем компания планирует создание роботов, которые смогут приводить в движение инвалидную коляску.
Настоящий шаг в будущее сделали инженеры из Массачусетского технологического института, заменившие врача-физиотерапевта роботом. Как известно, люди, перенесшие инсульт, надолго забывают о своей привычной жизни. В течение многих месяцев и даже лет они вновь учатся ходить, держать ложку в руках, совершать те обыденные действия, о которых раньше даже не задумывались. Теперь им могут помочь не только врачи, но и роботы.

Речь идет о сеансах физиотерапии, необходимых для восстановления координации движений рук. Сейчас пациенты обычно занимаются с врачами, которые показывают им соответствующие упражнения. В отделения реабилитации Бостонского городского госпиталя, где проводятся испытания новой установки, выздоравливающему от инсульта предлагается с помощью джойстика перемещать на экране по заданной траектории небольшой курсор. Если же человек не может этого сделать, управляемый компьютером джойстик с помощью встроенных электромоторов сам переместит его руку в необходимое положение.
Врачи остались довольны работой новинки. В отличие от человека, робот может совершать одни и те же движения тысячи раз в день и при этом не уставать. Что касается самих врачей, то им не стоит бояться безработицы: просто вместо того, чтобы часами сидеть с больными, они смогут разрабатывать новые, более эффективные программы тренировок.

Так как медицина является довольно обширной областью науки, не обошлось здесь и без вмешательства современных нанотехнологий. Вот что можно отметить в этом разделе.

Беспорядочно мельтешащие под микроскопомбактериивнезапно замирают на месте. Затем, будто сговорившись, начинают выстраиваться в ровную линию. Микробы за считаные секунды занимают свои места в колонне, и тут в движение приходит весь строй -бактериикак по команде синхронно поворачиваются налево.

Движениями микробов действительно управляют. Этим занимается сидящий за пультом ученый — профессор Политехнической школы Монреаля СильванМартель. Созданная канадским ученым установка контролирует перемещениебактерийс помощью магнитного поля с точностью до тысячных долей миллиметра. Недавно исследователь показал свой прибор в действии. 5000бактерийсогласованно передвигали в капле воды микроскопические полимерные блоки и сложили из них миниатюрное строение.
Это только начало испытаний. В ближайшем будущем такую «рабочую силу» можно будет применить с большей пользой — в медицине. Уже много лет в лабораториях по всему миру пытаются создатьМИКРОРОБОТОВ, которые смогли бы выполнять различные операции внутри организма пациентов. Дальше простейшихпрототипову инженеров дело пока не пошло. Теперь ученые получили возможность пойти обходным путем — на смену сложным и неэффективным устройствам приходят микроорганизмы.

Возведенное бактериямистроение можно разглядеть только под микроскопом. Оно напоминает египетскую пирамиду. Сходство не случайно. «Пирамиды — один из первых шагов человека к созданию действительно сложных конструкций, — рассказывает СильванМартель. — Мы подумали, что будет символично, если микроорганизмы выполнят именно такое задание». Настоящие пирамиды сооружали многие годы.Бактерииуправились с моделью за 15 минут. Это, несмотря на то, что строительные блоки были куда крупнее самих «рабочих».
Микроорганизмы работали сообща. Под микроскопом 5000бактерийвыглядели как сплошное темное облако. Вот этот рой нависает над одним из «кирпичей». В следующую секунду микробы начинают медленно, но верно толкать блок на заданное в чертеже место. «Мы пока только обкатываем технологию, — говорит Мартель. — В принципе, все то же самое можно делать значительно быстрее».

Секрет успеха — в выдающихся способностях этих микроорганизмов. Канадские ученые используют в работе бактерии Magnetospirillummagnetotacticum. «Оказалось, это настоящие рекордсмены, — объясняет Мартель. – Онидвижутся на порядок быстрее другихбактерий». Кроме того, эти микроорганизмы чувствительны к магнитным полям — они в больших количествах накапливают в себе соединения железа. Ученые пока не очень хорошо понимают, зачем это нужно самим микробам. Зато теперь понятно, как такую особенность может использовать человек. С помощью магнитного поля Мартель заставляетбактерииразворачиваться в нужную сторону. Дальше они двигаются самостоятельно — у них есть специальные жгутики, работающие, как гребные винты кораблей.

Они могут перемещаться не только в капле воды под микроскопом. Канадский ученый ввелбактериив кровь лабораторных крыс и с помощью магнитного поля заставил микробов маневрировать в сосудах. Оказалось, бактерии способны двигаться даже против течения. Правда, преодолевать поток им удавалось только в небольших капиллярах, где кровь циркулировала медленно. В крупных артериях «пловцов» безнадежно сносило — скорость жидкости там достигала нескольких десятков сантиметров в секунду. Размножаться в крови эти микробы не способны, поэтому на здоровье грызунов их присутствие не повлияло. Микроорганизмы некоторое время двигались по сосудам, а затем погибли.

Эффективности бактериальных двигателей позавидует любой инженер. «Главная проблема, о которую разбиваются попытки создать медицинскихМИКРОРОБОТОВ, — их габариты, — рассуждает Владимир Лобаскин, физик из Университетского колледжа Дублина. — Требования к размеру этих устройств таковы, что для них очень непросто создать достаточно мощный мотор». Сам Лобаскин занимается теоретическими расчетами эффективности как раз таких вот микроскопических двигателей. «Технические характеристики»бактерийМартеля произвели на физика большое впечатление: «Это практически готовая система для решения медицинских задач».

Именно поэтомубиотехнологииз корейского Национального университета Чуннам попробовали совместить в своей работе два противоположных подхода. Созданный имипрототипмедицинскогоМИКРОРОБОТАпостроен из синтетического полимера и клеток сердечной мышцы человека — кардиомиоцитов. Клетки натянуты на гибкий пластиковый каркас на специальных ножках. Сокращаясь, клетки приводят в движение всю конструкцию, и устройство начинает перебирать ногами. Разработчики предполагают, что в будущем подобныероботысмогут путешествовать по кровеносным сосудам человека, цепляясь за стенки. Функционировать такие изделия смогут очень долго — «клеточный двигатель» использует в качестве топлива растворенную в крови глюкозу.

«Всего несколько лет назад разговоры ороботах, доставляющих лекарства в определенные точки организма, казались фантазиями, — говорит Алексей Снежко, физик из Аргоннской национальной лаборатории (США). — Теперь понятно, что в самое ближайшее время их начнут испытывать на людях».

Как это будет выглядеть, понятно уже сейчас. В одном из последних опытов СильванМартель и его коллеги ввелибактериив организм больной раком крысы. А затем поместили ее в медицинский томограф. Эти приборы используют сильные магнитные поля для построения трехмерных карт организма пациента. После небольшой переделки установка превратилась в командный пункт для микробов. С ее помощью ученые провелибактериипо кровеносной системе грызуна прямо в район опухоли. Микроорганизмы доставили к пораженной области учебный груз — флуоресцирующее вещество. В итоге учёные получили эластичный материал, в структуру которого были включены нанопроводки, играющие роль транзисторов.
Поверх них исследователи нанесли изолирующий слой с периодическим рисунком из тонких отверстий, а ещё выше – чувствительную к прикосновению резину (PSR).Между резиной и нанопроводками при помощи фотолитографии навели проводящие мостики (для этого и понадобились отверстия в слое изолятора) и, наконец, сдобрили бутерброд тонкой алюминиевой плёнкой – финальным электродом. (Подробности авторы системы представили встатьев NatureMaterials).Такой эластичный набор способен определять и точно локализовать участки, к которым прикладывается давление.Имя эта кожа получила банальное и предсказуемое — e-skin. Новая технология позволяет использовать в качестве подложки множество материалов, от пластика до резины, а также включать в её состав молекулы различных веществ, например, антибиотиков (что может оказаться весьма важным).На опытном куске e-skin размером 7 х 7 сантиметров уместилась матрица 19 х 18 пикселей. В каждом из которых содержались сотни наноштырей. Такая система оказалась способна регистрировать давление от 0 до 15 килопаскалей. Примерно такие уровни нагрузки испытывает человеческая кожа при печатании на клавиатуре или удерживании на весу небольшого объекта.

Али Джавей (AliJavey), глава проекта e-skin в Беркли(фото UC Berkeley) Учёные указывают на вполне определённое преимущество своей разработки перед аналогами. Большинство проектов такого рода полагается на гибкие органические материалы, которым для работы требуется высокое напряжение.

Синтетическая кожа из Беркли — первая, изготовленная на основе монокристаллических неорганических полупроводников. Она функционирует при напряжении всего в 5 вольт. Но что ещё интереснее — опыт показал, что e-skin выдерживает до 2000 изгибаний с радиусом 2,5 миллиметра без потери чувствительности.

В качестве очевидной области применения в будущем такой кожи можно предположить чувствительные манипуляторы,способные оперироватьхрупкими предметами.

Робот-хирург будет производить операцию с помощью манипуляторов, подведенных к сердцу через небольшие отверстия в груди пациента. Технология визуализации «на лету» оцифровывает бьющееся сердце, демонстрируя хирургу трехмерную модель, по которой он может ориентироваться точно так же, как если бы смотрел на сердце через вскрытую грудную клетку.Основная сложность заключается в том, что сердце совершает большое количество движений за короткое время – но, по словам разработчиков, мощности современных вычислительных систем на базе графических процессоров NVIDIA хватит, чтобы визуализировать орган, синхронизируя движения инструментов робота с биением сердца. За счет этого создается эффект неподвижности – хирургу без разницы, «стоит» сердце или работает, ведь манипуляторы робота совершают аналогичные движения, компенсируя биение!

А Японские умельцы не перестают удивлять приятными новинками. Новый робот-медвежонок носит людей на руках.

Японцы остановились на «благоприятном имидже плюшевого медвежонка», посчитав, что человекоподобный робот будет только пугать пациентов (фото RIKEN, TokaiRubberIndustries). Японский институт физических и химических исследований (BMC RIKEN) и компанияTokaiRubberIndustries(TRI)вчера [26.08.09]представили «медвежеподобного» робота, предназначенного для оказания помощи медсёстрам в больницах. Новая машина буквально носит пациентов на руках.

Yurina, робот от японской компании JapanLogicMachine, который способен переносить лежачих пациентов на манер больничной каталки, только гораздо более плавно.

Что еще интереснее, Yurina может трансформироваться в инвалидное кресло, управляемое с тачскрина, контроллера или голосом. Робот достаточно ловок, чтобы перемещаться в узких коридорах, что делает его действительно неплохим помощником для настоящих врачей.От дельно стоит упомянуть видеодемонстрацию, которую обязательно стоит смотреть с включенным звуком. Чем руководствовались режиссеры ролика, сопровождая видеоряд такой зловещей музыкой, мы не узнаем никогда – однако сочетание «доброго робота» и совершенно неуместной звуковой дорожки точно обеспечит вам порцию здорового смеха.

Приятной новостью стало изобретение роботизированных инвалидных кресел, с помощью специальных датчиков этим креслом управлять гораздо удобнее, однако новинка требует неких доработок, которые в ближайшем будущем и будут осуществлены.

Одним из самых приятных дней в жизни собаковода можно считать такой, когда четвероногий любимец полностью освоит следование за хозяином и будет сопровождать его всегда и везде, не требуя постоянного одергивания поводком. А благодаря стараниям команды ученых из Университета Саитамы (SaitamaUniversity) подобную концепцию теперь можно применять и к… инвалидным креслам.

Роботизированное кресло несет на борту камеру и датчик определения расстояния, с помощью чего система отслеживает положение плеч человека, идущего рядом с креслом. За счет этих устройств кресло «понимает», в каком направлении двигается человек, соответственно повторяя его путь. Для сидящего в кресле такой способ перемещения получается более приятным, поскольку инвалидное кресло движется плавно, а не толкается вперед спутником.

Робо-кресло способно также огибать препятствия, правда, до определенной степени. Идея, несомненно, хороша, однако требует некоторой доработки. Представьте такую ситуацию: человек сидит в кресле, а помощник в это время с кем-то оживленно беседует и жестикулирует (соответственно, совершая движения туловищем, плечами и руками). Неужели кресло будет все время «елозить» из стороны в сторону, повторяя движения плеч помощника? Создателям определенно есть над чем поработать.

Значение роботов – помощников для человека.
Роботы помощники играют огромную роль в современной медицине. Эта отрасль еще достаточно молода и находится на начальном этапе развития, но, несмотря на это некоторые разработки введены уже во всем мире, они успешно функционируют и приносят незаменимую помощь сотрудникам медицинских учреждений. Главная проблемапо моему мнению, что если в развитых странах с устойчивой положительной экономикой эти нововведения будут введены сразу после официальной массовой роботизации, то в развивающихся странах они поступят гораздо позже, а в странах третьего мира эти разработки весьма запозднятся и в ближайшем будущем там точно не будет этих уникальных разработок. Дело в том, что вся эта продукция очень дорогостоящая и для ее покупки нужны будут немалые финансирования, которые далеко не всем странам по плечу. Поэтому в будущем нужно поставить вопрос о снижение стоимости данной аппаратуры в пределах разумного, при помощи определенных конференций и заседаний глав правительств.

Электронный ресурс «HI — NEWS.ru». Новости высоких технологий. Форма доступа: https://hi-news.ru/robots/sozdan-robot-xirurg-sposobnyj-provodit-slozhnejshie-operacii.html
Электронный ресурс «LiveMD — Медицина». Форма доступа: http://www.livemd.ru/tags/hirurgicheskie_roboty
Электронный ресурс «Айтиландия – страна талантов». Форма доступа: http://itlandia.by/blog/ispolzovanie-robotov-v-sovremennom-mire-noveyshie-razrabotki
Электронный ресурс «Сила знаний.ru». Форма доступа: http://robotix.by/blog

infourok.ru

Реферат Робототехника, манипуляторы и их будущее

ч. 1
ГБОУ города Москвы Гимназия №1505

«Московская городская педагогическая гимназия-лаборатория»

Реферат

Робототехника, манипуляторы и их будущее

Автор: ученица 9 класса «Б»

Котова Дарья

Руководитель: Ветюков Д.А.

Москва

2015

Введение.

Цель моего исследования довольно нестандартна для реферата на техническую тему. Моя цель – это не только улучшить уровень знаний и разобраться в строении манипуляторов. Для меня, как и для любого подростка и ученика старших классов, очень важно и необходимо найти свое место в жизни, определиться с интересами, приоритетами и будущим. Однако выбирать из того, о чем толком ничего не знаешь, очень трудно. Также полной неизвестностью является и то, на что ты подписываешься, выбирая тот или иной профиль, факультет, место работы. Для осознания темы нужно в нее погрузиться и разобраться. Поэтому цель моего реферата – не только изучить и описать устройство манипуляторов и их составляющих, но также определить, интересна ли мне карьера физика или робототехника, насколько сложным был бы для меня этот путь. Для этого я рассмотрю основные области применения и перспективы робототехники как науки. Я не рассчитываю окончательно определиться с карьерой к концу своего исследования, но я точно смогу добавить робототехнику к списку своих вариантов будущей профессии или, напротив, исключить ее, обладая необходимой для принятия решения информацией. Но не достаточно только знать о сферах применения роботов. Также необходимо иметь представление об их классификациях и устройстве. Меня заинтересовали именно манипуляционные роботы и непосредственно манипуляторы. Это наиболее распространенный и часто используемый вид роботов.

Надеюсь, что, разобравшись в принципах работы манипуляторов и познакомившись с данной областью хотя бы немного глубже, чем просто на обывательском уровне, я смогу составить обоснованное мнение о том, насколько для меня перспективно это направление с точки зрения выбора будущей профессии.

Так как метод моего исследования теоретический, то объектом моего исследования являются книги об устройстве роботов, в частности манипуляторов, как их важных частей, которые, в свою очередь — предмет моего исследования.

В список моих задач входят прочтение и анализ тематической литературы, создание иллюстраций, которые будут не только напрямую иллюстрировать реферат, но и помогут еще раз повторить и усвоить строение манипуляторов и значение связанных с ними характеристик. Но самая важная задача – это написание и структурирование текста, без которого не может существовать исследование. Написание и работа над рефератом помогают глуюже уйти в выбранную тему исследования.

Глава 1. Манипуляторы и их устройство.

Где можно встретить робота? В современном мире развитие робототехники идет полным ходом. Роботы используются везде, где это возможно: медицина, кинематограф, производство, оборона, транспорт, даже нынешние дети являются активными пользователями роботов, так как огромное количество разнообразных игрушек является их самыми настоящими представителями. То, что когда-то казалось роскошью и редкостью – сейчас обыденная составляющая жизни. Но задумывались ли вы, как они работают и к чему приведет технический прогресс? Помочь разобраться в этом поможет мое исследование.

Мобильные и манипуляционные роботы.

Роботы делятся на две основные категории: мобильные и манипуляционные.

Мобильный робот — автоматическая машина, в которой имеется движущееся шасси с автоматически управляемыми приводами. Мобильные роботы созданы для передвижения в пространстве, чаще всего для того, чтобы добраться в места, недоступные для человека. На данный момент роботы освоили практически все виды передвижения, встречающиеся в живой природе: ходьба (как на двух, так и на четырех ногах), плавание, летание, ползание, а некоторые даже способны ползать по стенам.

Манипуляционный робот – автоматическая машина (стационарная или передвижная), состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и устройства программного управления, которая служит для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. Такие роботы производятся в напольном, подвесном и портальном исполнениях. Сам манипулятор — это механизм для изменения пространственного положения объектов. Значение слова «манипулятор» закрепилось за словом с середины XX века, благодаря применению сложных механизмов для работы с опасными объектами в атомной промышленности.

Очень часто инженеры создают многофункциональные машины, относящиеся к смешанной категории: они могут и передвигаться, и выполнять какие-либо действия. Такие роботы активно используются в освоении космоса. В качестве примера можно привести луно- и марсоходы. Задача этих машин не ограничивается способностью к перемещению. Им также необходимо умение брать образцы почвы, делать снимки и проводить различные эксперименты и измерения.

Так как рассмотрения всех типов роботов оказалось слишком обширной задачей для рамок моего реферата, я решила сосредоточить свое исследование более детальном изучении устройства манипуляционных роботов и посвятила ему первую главу реферата.

Составляющие робота. Согласно учебнику для высших учебных заведений, написанному С. Л. Зенкевичем – «Основы управления манипуляционными роботами» — сам Именно эта система и называется манипулятором. Давайте разберемся, из чего они непосредственно состоят.

Устройство манипулятора.

Составляющие манипулятора. Манипуляционный механизм – это система тел, предназначенная для перемещения в пространстве объектов, находящихся в схвате манипулятора.

Манипулятор состоит из звеньев – несгибаемых частей, соединенных между собой шарнирами. Шарниры — части, соединяющие между собой звенья манипулятора, обеспечивая им возможность вращательного или линейное движение.

Различают несколько видов шарниров: цилиндрический, шаровой и шарнир угловых осей (см. рис. 1). Разные виды шарниров позволяют производить разные виды движения:

цилиндрический — вокруг общей оси;
шаровой — вокруг общей точки;
угловых осей — с равной угловой скоростью.

а

б

в

Рис. 1. Шарниры; а – цилиндрический, б – шаровой, в – угловых осей

Шарнир также является примером кинематической пары в манипуляторе.

б

а
Кинематические пары – это два соединенных между собой звена, допускающие какое-либо относительное перемещение. Кинематические пары образуют кинематические цепи, которые бывают замкнутыми и разомкнутыми (рис.2). Замкнутой цепью называют ту, все звенья которой входят в состав как минимум двух кинематических пар. Кинематическая цепь, в которой есть звенья, входящие лишь в одну пару, называется разомкнутой.

Рис. 2. Кинематические цепи; а – разомкнутая (открытая), б — замкнутая

Однако, вне зависимости от вида кинематической цепи, ее замыкает одно условное неподвижное звено. Один его конец неподвижно крепится к основанию робота, а его вторая половина соединена со следующим звеном, от которого идет еще одно, и так продолжается до самого «рабочего органа» манипулятора — его ключевой части.

Рабочий орган – это исполнительная система манипулятора, предназначенная для выполнения различных действий. Она может представлять собой сверло, схват, фрезу, что угодно, в зависимости от целевого назначения робота. У большинства оно предполагает изменение положения, но каждый робот имеет границы, предел возможностей. Это своеобразный контур, за пределами которого он не сможет работать, так как попросту туда не дотягивается. Пространство, находящееся внутри этого контура называется рабочей зоной манипулятора. На рисунке 3 это заштрихованная область, а линия, ограничивающая ее – траектория движения рабочего органа, когда угол между всеми звеньями равен 180^◦.

Рис. 3. Рабочая зона манипулятора

Ее размер зависит от количества звеньев и их степени подвижности. Параметр рабочей зоны манипулятора определяется системой координат, в которой может передвигаться исполнительная часть манипулятора во время работы. Таким образом, это фиксированное пространство, в котором может находиться рабочий орган манипулятора во всех доступных ему положениях, как это объясняется во втором издании книги Е.И. Юревича – «Основы робототехники».

Приводы. Но никакой рабочей зоны не было бы и в помине, не будь манипулятор подвижен. Движение роботу обеспечивают специальные приводы, расположенные внутри него или, иногда, на поверхности. Базовый состав привода – двигатель и устройство управления данным приводом. Также в состав привода могут входить механизмы для передачи и преобразования движения, тормоз и муфта. Главное качество частей привода – легкость. В движение исполнительную часть и звенья приводят двигатели. Их может быть несколько и расположены они в разных местах, так как расположение двигателя определяется рациональностью его нахождения в данной части робота. Малый вес и размер – очень важный элемент в построении хорошо функционирующего робота. Это связано с необходимостью размещения данных деталей на исполнительной части робота – манипуляторе – с минимальной затратой рабочей поверхности и излишней затраты энергии на перемещение двигателей. Например, если расположить мощный, но тяжелый двигатель прямо на схвате, то в лучшем случае его грузоподъемность уменьшится, а в худшем – сам манипулятор не выдержит веса двигателя и, грубо говоря, отвалится. В зависимости от требований, предъявляемых к роботу, предъявляются требования и к приводам: стоимость, способ и качество управления, удобство эксплуатации.

Различают пневматические, гидравлические и электрические приводы. Они различаются мощностью и стоимостью, зависящей от сложности рабочего принципа.

Пневматические приводы – приводят части манипулятора в движение посредством энергии сжатого воздуха. Они дешевые и надежные, применяются в роботах с низкой грузоподъемностью. Единственная отрицательная их черта – плохая управляемость, поэтому они применяются как нерегулируемые, с цикловым управлением. Смысл роботов с цикловым управлением в том, что они раз за разом выполняет заданное программой действие, а не управляются оператором в режиме реального времени, что очень удобно в фабричном производстве.

Гидравлические приводы – работают за счет гидравлической энергии. Они схожи с пневматическими, но вместо газа в поршень поставляется жидкость. Они самые дорогие и мощные, применяются в тяжелых и супертяжелых роботах с высокой грузоподъемностью и мощностью 5000-1000 Вт. Из-за хорошей управляемости они также применяются в роботах со средней грузоподъемностью, для которых важна динамичность и точность.

Электрический привод имеет простой подвод энергии, легко и хорошо управляем, удобен в эксплуатации, но имеет худшие массогабаритные характеристики, что значит, что он имеет очень маленькую грузоподъемность и занимает много пространства, что невыгодно и неудобно при создании робота.

Характеристики манипуляторов.

Степень свободы манипулятора. Для чего бы ни был предназначен манипулятор, его пригодность для совершения какой-либо функции определяет ряд характеристик, зависящих от его строения. Параметры каждого из них варьируются в зависимости от того, какое предназначение имеет робот, потому что в каждой сфере использования важна отдельная характеристика. Одна из них уже была упомянута выше: она определяет рабочую зону. Это степень свободы манипулятора. Она представляет собой возможность манипулятора изменять положение. Например, на рисунке 4 мы видим манипулятор, имеющий 5 степеней подвижности. Это значит, что его звенья могут двигаться в 5 разных направлениях: первое и третье (считая от рабочего органа – схвата) имеют 2 степени свободы. Они могут не только двигаться по прямой, но и вращаться вокруг своей оси. Последней способности нет у второго звена, оно может изменять свое положение толко вертикально.

Рис. 4. Степени свободы манипулятора

Степень подвижности манипулятора. Следующая характеристика напоминает первую названием, но отличается от нее смыслом. Любая кинематическая цепь обладает некоторым числом степеней подвижности. Эта характеристика определяет число свободы схвата манипулятора, т.е. сложность устройства рабочего органа. Для исполнения своей прямой обязанности у манипулятора должно быть не менее 6 степеней подвижности, а если их больше 6, то такую систему называют кинематической схемой с избыточностью. Увеличение степени подвижности объясняется специфическими факторами, влияющими на объект манипуляций. Например, роботу придется перемещать объект в ограниченном пространстве или по определенной траектории. Таким образом, число степеней подвижности манипулятора является одной из важнейших его характеристик.

Грузоподъемность. Однако, вне зависимости от подвижности манипулятора, каждый из них обладает своей грузоподъемностью, которая не менее, а в некоторых областях более важна при конструкции робота. Грузоподъемность показывает, насколько тяжелым грузом сможет оперировать робот, при этом не подвергая себя и манипулятор каким-либо механическим повреждениям и неполадкам. Этот параметр задается при создании робота и зависит от его размера, строения и предназначения. Для роботов разного назначения грузоподъемность разная, и может варьироваться от грамма до нескольких тонн. Манипуляторы с большой грузоподъемностью отличаются высокой мощностью двигателей и маленьким количеством прочных звеньев. Это делается с расчетом на то, что на каждое последующее звено, начиная с рабочего органа, приходится нагрузка предыдущего и вес привода. Если звеньев слишком много, а груз слишком тяжелый, то конструкция может не выдержать.

Кинематика. Внешний вид и способ, траектория движения манипулятора также могут повлиять на его работоспособность и практичность. Все это определяется понятием «кинематика». Кинематика – строение и движение робота, принцип устройства. У большинства манипуляторов кинематика антропоморфная. Это значит, что их строение напоминает строения тела человека. Так большинство манипуляторов построены по тому же принципу, что и руки человека.

Известная американская кампания Boston Dynamics уже очень долгое время работает над роботами, способными передвигаться как человек и животные. В линии Boston Dynamics есть роботы под названиями WildCat, Dog, Atlas и многие другие. Их кинематика максимально приближена к анатомии живых существ. Последний – Atlas – имеет форму человека и почти идеально приспособлен к сохранению равновесия, передвижению по неровной поверхности, ступеням, брусьям. Сейчас вносятся лишь некардинальные

изменения во внешний вид Atlas’а, работа идет над очеловечиванием внешнего вида робота. Корпус становится все более и более эстетичным и человекоподобным. Но подробнее о развитие роботов настоящем и будущем сказано во второй главе моего исследования.

Глава 2. Манипуляторы в жизни

Где используются роботы и куда они движутся.

Сферы использования роботов. Такие разработки как Atlas еще не вошли в нашу повседневную жизнь, но со стремительным развитием технологий роботы перестают быть редкостью, а без некоторых из них мы уже не представляем свою жизнь. Я рассмотрела основные схемы использования роботов, а также перспективные направления их развития. За списком перспективных направлений я обратилась к интернету. Меня заинтересовала статья на сайте tesla-tehnika.biz. В ней были перечислены такие направления, как групповая робототехника, медицинские роботы, киборги и – одно из важнейших – искусственный интеллект. Теперь подробнее о каждом.

Групповая робототехника. Согласно информации с сайта, групповая робототехника – это направление, в котором разрабатываются роботы некрупного размера, взаимодействующие друг с другом и окружающей средой, а достижению цели способствует самоорганизация роботов. Они работают в команде, что и отличает их от других.

Медицинская робототехника. Роботы в медицине – очень широкая группа. В нее входят машины, используемые для проведения операций, как, например, робот Да Винчи, о котором я узнала с сайта svagor.com. На этом сайте я нашла описание робота и принцип управления им: «Роботизированная хирургическая система «Да Винчи» состоит из двух основных блоков – первых из них – операционный – оснащен тремя или четырьмя манипуляторами-инструментами. Три операционных манипулятора представляют собой универсальные держатели хирургических и электрокоагуляционных инструментов, разработанных специально для этого робота, последний манипулятор оборудован двумя эндоскопическими видеокамерами, передающими изображение на операционную консоль хирурга, т.е. во второй блок. Во время операции хирург размещается у консольного блока, отслеживая ход оперативного вмешательства через стереоскопические (3D) окуляры, управляя двумя хирургическими манипуляторами при помощи рук, правой ногой – электрокоагуляционным манипулятором, левой – манипулятором с эндоскопическими камерами.»

Однако в медицине также начинают развиваться роботы ухаживающие за больными. Они могут работать в приемной для регистрации и проведения осмотров пациентов, а также для перемещения и ухода за больными, которым это необходимо постоянно, но невозможно или очень трудно обеспечить им круглосуточный присмотр, осуществляемый медсестрой или врачом.

Киборги. Как ни странно, создание киборгов тоже можно отнести к медицине. Стереотип, пришедший в сознание большинства обывателей из кинофильмов и книг – то, что киборги – это свирепые роботы-убийцы, беспощадные машины, используемые против человечества. Однако сейчас активно ведутся разработки роботизированных протезов, частично или полностью восстанавливающих функциональность заменяемой части тела. Деревянные и пластиковые ноги и руки уже позади, теперь активно развиваются протезы, которые сложно отличить от настоящей части тела. Они подчиняются мозговым сигналам человека, которому установлены, по принципу настоящих конечностей. Также популярной идеей среди ученых и инженеров стал протез человеческого глаза, который смог бы передавать сигналы в мозг и позволять действительно видеть, а не просто избавляющий человека от внешнего дефекта.

Одной из разновидностей протезирования в скором будущем может стать экзо-скелет. Эта система сможет усиливать движения человека, увеличивая силу настоящих мышц примерно в 300 раз. Двигается девайс в точности как человек, но при этом всю работу делает за него. Оператор экзо-скелета только управляет им, двигаясь внутри. Робот понимает, куда двигаться, ссылаясь на многочисленные сенсоры на поверхности, соприкасающейся с кожей управляющего. Они считывают малейшие его шевеления и заставляют машину следовать за ними. Благодаря экзо-скелетам утомляемость снизится, так как преодолевать огромные расстояния можно пешком, не прилагая для этого таких серьезных усилий, как это происходило бы без участия гаджета. Также этот девайс поможет человеку поднимать и перемещать предметы, вес которых во много раз превышает вес самого оператора. Такие девайсы могут пригодиться в обстоятельствах боевых сражений для повышения выносливости и работоспособности пеших солдат. Для этой же цели могут быть созданы более крупные роботы, управляемы как экзо-скелет, но имеющие более крупный размер и вооружение совсем другого уровня, если мы говорим о военных роботах.

То, как управляются такие роботы, напоминает телекинез – способность двигать предметы силой мысли, однако это не так. Прочитать человеческие мысли и познать всю сложность человеческого сознания до сих пор не представляется возможным. К этому прикладываются немалые усилия, как и к созданию искусственного интеллекта, о котором рассказано ниже.

Манипуляторы под управлением искусственного интеллекта. Помощниками не только для больных, но и для вполне здоровых, но занятых людей могут стать роботы с искусственным интеллектом. Наличие искусственного интеллекта означает, что робот способен обучаться, т.е. самостоятельно, по мере своего развития, изменять собственный программный код. Попытки создания ИИ – так коротко называют Искусственный Интеллект – предпринимаются долгие годы, однако никому еще не удалось сделать это в идеальном виде. Одним из примеров такого робота можно назвать Watson’а. Watson – робот, обладающий способностью учиться, однако у него все равно отсутствуют некоторые навыки, свойственные человеку. К таким навыкам можно отнести умение составлять ассоциативный ряд или понимание метафор и переносных значений слов. Робот был предназначен для игры в «Jeopardy!» — аналог «Своей игры» на российском телевидении. Робот достойно выстоял против живых игроков, однако проблемы у него возникали там, где именно переносное понимание вопроса было ключевым моментом. Например, робот не может понять, что когда в вопросе упоминаются 90-е, то имеются в виду 90-е года XX-го века, 1990-1999 гг, в то время как для человека это очевидно. Это одно из главных препятствий в создании искусственного разума – невозможность придать ему человеческую интуицию, логику, чувства, мораль.

Возможно, когда-нибудь роботы с ИИ станут такой же обыденной вещью, как для нас – манипуляторы на заводах, умные пылесосы, космические корабли и марсоходы. К сожалению, а может быть и к счастью, прогнозы ученых сводятся к тому, что произойдет это не скоро, несмотря на многочисленные исследования и эксперименты.

Вкупе с манипуляторами искусственный интеллект сможет заполнить производство, вытеснив операторов и рабочих. Некоторые научные эксперименты, особенно в области физики и химии, могут выполняться обученными роботами, которые смогут не только провести эксперимент, но и сделать какие-либо выводы или выяснить причину неудачи. Космическая программа также приобретет новые возможности. Расширятся пределы досягаемой части Солнечной системы, а возможно и не только. Роботы-космонавты смогут путешествовать по Галактике, исследовать планеты и звезды, при этом не нуждаясь в запасах пищи и кислорода.

Сейчас активно ведется работа над роботами-военными, которые могли бы заменять живых солдат на поле боя. Они должны уметь распознавать врага и самостоятельно принимать решение об уничтожении цели или прекращении операции по каким-либо причинам. Все это еще на стадии проекта в виде компьютерной графики, но разговоры об это уже идут всерьез. Существует много опасений о том, что роботы с ИИ могут выйти из-под контроля, если упустить мельчайшую деталь в процессе их «воспитания» или программирования, и исправить эту ошибку будет уже невозможно. Особенно это опасно, если «восстанут против человечества» роботы, предназначенные для серьезных боевых действий. Поэтому сейчас внимание больше уделяется роботам-помощникам, которые могут следить за домом, делать фотографии, общаться с хозяином и выполнять его запросы. Об одном из таких роботов я прочитала на сайте http://hi-news.ru/. Авторы статьи утверждают, что создатели робота, представленного в промо-ролике, вплотную приблизились к созданию настоящего искусственного интеллекта. Даже если это и так, то система все равно еще не доведена до толкового состояния. «Голос» робота еще не совершенен, графика дисплея оставляет желать лучшего. Но то, что этот робот способен распознавать эмоции по выражению лица, запоминать любимые продукты хозяина и составлять маршруты, основываясь на своем опыте, действительно приближает его к машинам с настоящим искусственным интеллектом.

Заключение.

Итак, мне удалось выяснить, что манипуляторы – это пространственные механизмы из кинематических цепей и звеньев, образующих кинематические пары с угловым или поступательным относительным движением и системой приводов, чаще всего раздельных для каждой степени подвижности. Манипулятор предназначен для перемещения объектов в рабочей зоне, доступной рабочему органу.

Мир уже привык к роботам, они стали неотъемлемой его частью. Медицинские роботы спасают жизни огромному количеству людей. Роботы в кинематографе не перестают удивлять нас своей реалистичностью. Промышленные роботы облегчают труд целых бригад рабочих, ускоряя и делая качественнее процесс изготовления продукции. Однажды роботы с искусственным интеллектом станут друзьями, помощниками и защитниками человечества.

Я справилась с поставленными в начале исследования задачами: я написала текст, основываясь на знаниях из различных источников, проиллюстрировала его и постаралась разобраться в устройстве манипуляторов. Мне было очень интересно искать информацию в книгах и прочих источниках, узнавать что-то новое для своего исследования. Подготовка текста реферата была достаточно сложной, но важной задачей, которая помогла осмыслить и систематизировать информацию, которую я нашла в источниках. Создание иллюстраций дало возможность найти пробелы в моих знаниях и понимании в теме и впоследствии устранить их. Благодаря тому, что я узнала о робототехнике и манипуляторах в течение этого года, наверняка сможет пригодиться мне в будущем. Даже если я не смогу стать настоящим робототехником или инженером, то мне все равно хотелось бы иметь хоть какую-нибудь возможность работать с роботами, не входящими в список обыденных устройств, присутствующих практически в каждом доме. Особенно меня заинтересовала тема искусственного интеллекта, так как она связана не только с программированием и физикой, но и с биологией, так как человеческий мозг – в первую очередь орган, который невозможно воспроизвести в виде программы, не изучив его работу в человеческом организме. Думаю, я смело могу добавлять робототехнику в список интересующих меня профессий.

Список литературы.

Юревич Е.И. Основы робототехники. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 416 с.: ил.
Зенкевич С.Л., Ющенко А.С. Основы управления манипуляционными роботами: Учебник для вузов. – 2-е изд., исправ. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004, — 480 с.: ил.
Корендясев А.И. Теоритические основы робототехники. – В 2 кн. – М.: Наука, 2006. – 383 с. (Кн.1).
Попов Е. П., Верещагин А. Ф., Зенкевич С. Л. Манипуляционные роботы: динамика и алгоритмы. — М.: Наука, 1978. — 400 с. https://ru.wikipedia.org, Робототехника.
Неизвестный автор, Робот-хирург Да Винчи. http://svagor.com/robot-xirurg
Медведев В. С., Лесков А. Г., Ющенко А. С. Системы управления манипуляционных роботов. — М.: Наука, 1978. — 416 с.
Д. Ловин. Создаем робота-андроида своими руками.: пер. с англ. Мельникова Г. – М.: Издательский дом ДМК-пресс, 2007 – 312 с.: ил.
Неизвестный автор, статья о перспективах робототехники, tesla-tehnika.biz
«NOVA: Самый умный робот», 2013 год, «Watson».
Артем Батогов, «Робот Atlas получил обновления и стал больше похож на человека»; Николай Хижняк, « Cyberlegs – перспективное разработка протезирования нижних конечностей», http://hi-news.ru/.

ч. 1

ansya.ru

Домашние роботы — Реферат

Дипломатическая академия МИД РФ

Кафедра государственного управления и информационных технологий.

Курсовая работа

на тему Домашние роботы.

Выполнил: студентка 1 курса дневного

отделения факультета Мировая

Экономика группы №3 Черникова Т.Г.

Проверил: профессор Ваньков Б.М.

Москва 2006

Содержание.

Введение………………………………………………………….…………3

Глава 1: Роботы для развлечения………………..………………………..4

Глава 2: Роботы-пылесосы………………………………..……………….7

Глава 3: Сторожевые или охранные роботы…………………..…………9

Глава 4: Андроиды…………………………..……………………………12

Глава 5: Умный дом………………………………………………………15

Заключение………………………………………………………………..26

Список используемой литературы……………………………………….27

Введение.

В своей курсовой работе я бы хотела рассмотреть тему домашних роботов и уделить некоторое внимание системе Умный дом, которая, на мой взгляд, в некоторой степени близка домашним роботам. В последнее время популярность роботов растет с небывалой скоростью. Роботизация домашнего хозяйства теперь не представляется нам чем-то из области фантастики, это вполне реально и даже облегчает нашу жизнь, избавляя от массы хлопот. К 2007 году количество домашних роботов превысит 4 миллиона, и они смогут охранять дома, мыть окна, чистить бассейны и заниматься мелкими хозяйственными делами. По словам специалистов, к концу 2010 года роботы будут ухаживать за пожилыми людьми и инвалидами, а также смогут заменить хирургов, пожарных, саперов и сантехников. Кроме того, появятся первые человекообразные роботы.

Глава 1: Роботы для развлечения.

SDR 4X.

В Японии создан 60-сантиметровый робот, который пляшет и поет. Синтетическое существо предназначено для удовлетворения потребности человека в общении. Возможно, поэтому робот тоже напоминает человека: у него есть ноги, голова, руки, которыми он жестикулирует и даже бедра, которыми он трясет в ритме исполняемой песни. Компания Sony, создавшая новое чудо техники, обещает, что существо, известное пока под не слишком привлекательным для маркетинга именем SDR 4X, вскоре научится распознавать лица, поддерживать нехитрый разговор и даже вставать на ноги после случайного падения.

Sony AIBO.

Sony уже торгует роботом-собакой по имени AIBO, стотысячная популяция которого уже распространилась по всему миру. Вы покупаете AIBO еще щенком, который почти ничего не умеет. Он ни в чем не уступает своим живым собратьям. Бросьте ему розовую косточку он найдет и принесет вам. Киньте мяч и он станет с ним играть. Заслышав музыку, щенок начнет танцевать, может и сам по вашей просьбе включить интернет-радио, mp3 или CD. И вот, проводя с вами день за днём, собака развивается: начинает узнавать вас в лицо, отличает ваш голос от голосов других людей, понимает новые слова, запоминает трюки, которым вы её обучили. AIBO подстраивается под ваш распорядок дня, не шаля по ночам и не тревожа ваш полуденный сон. Вам не понадобятся больше ни будильник, ни органайзер. Ведь электронная собачка предупредит вас обо всём звонком, музыкой или лаем. В ваше отсутствие она может слоняться по дому и, заметив что-то необычное, выслать вам фотографию или звук на мобильный телефон или электронную почту.

R100.

Небольшой R100 (высота 44 см, максимальный диаметр 28 см, вес 7,9 кг) больше всего похож на матрешку. У него три колеса (два передних и одно заднее колесо), на которых он движется со скоростью 60 см/сек, обходя препятствия. R100 ориентируется благодаря оптической системе из двух камер, что обеспечивает стереоскопический эффект и позволяет определить расстояние до объекта. Кроме того, у робота есть шесть датчиков, расположенных по периметру в горизонтальной плоскости. Они позволяют ему экстренно остановиться при угрозе столкновения с каким-нибудь объектом. Робот умеет распознавать лица знакомых ему людей и их голоса, понимает порядка 100 фраз, сам умеет произносить около 300 фраз. Направленные микрофоны R100 позволяют ему отыскивать источник звука. Поэтому он умеет поворачивать голову к собеседнику и может следовать за ним в течение разговора. Тактильные сенсоры, расположенные на голове робота, позволяют ему чувствовать прикосновения хозяев, определять их характер поглаживание или шлепок и вести себя соответственно. «Мозги» робота это маломощная система на базе Intel 486DX4-75, а все вычисления, связанные с распознаванием образов, речи, принятием решений выполняются на базовом персональном компьютере, с которым R100 связан по радиоканалу. В целом, никакой особой пользы, кроме хорошего настроения, от R100 нет, однако, он может включать и выключать свет, отопление, бытовую технику, если всё это подключено к домашнему контроллеру.

Глава 2: Роботы-пылесосы.

Trilobit
ROBOKING
Робот-пылесос от Panasonic

Пожалуй, самые распространённые сегодня, полезные каждой домохозяйке роботы — это пылесосы. Инфракрасные датчики следят, как за типом поверхности (паркет или ковёр), чтобы выбрать подходящую щётку или режим работы, так и за тем, чтобы пылесос не скатился кубарем вниз по лестнице. Можно купить робот-пылесос ROBOKING от LG. Свой вариант предлагает и Panasonic. Или, скажем, Trilobit от Electrolux за 1600 долларов — Робот-пылесос ориентируется в пространстве так же, как летучая мышь, при помощи ультразвука: покрытый тонкой золотой пластиной акустический локатор с большим количеством микрофонов улавливает вибрации на частоте 60 тысяч Гц, а полукруглая форма даёт роботу угол обзора в 180 градусов. Таким образом, Trilobite быстро определяет стены, ножки стульев, дверные проемы и ступеньки. Он легко преодолевает провода, кабели и границу «пол — ковёр». Внешне Trilobite больше всего похож на круглую диванную подушку, а его небольшие размеры (высота 13 см и диаметр 35 см) позволяют ему с лёгкостью убирать даже под кроватями и столами. Робот движется на двух колёсах, каждое из которых имеет свой двигатель, а всего у Trilobite четыре двигателя. Максимальная скорость уборки 40 квадратных сантиметров в секунду. Притом, что человек с пылесосом на самом деле убирает пыль только с 60% доступной площади, Trilobite охватывает 95%. Во время уборки в электронных «мозгах» робота-пылесоса формируется некая «карта местности». Кроме того, робот вычисляет, сколько времени ему потребуется для уборки. Когда аккумуляторы робота «садятся», Trilobite сам находит зарядное устройство (charging station) и едет заряжаться. Если батареи «сели» прежде, чем робот закончил чистку, Trilobite как только зарядится автоматически возобновляет уборку с того самого места, где он ее прекратил. К сожалению, робот не может сам выгрузить собранную пыль и, хотя мешки для сбора пыли не нужны есть «коробка многоразового использования для пыли» (reusable dust box) её хозяевам придётся вытряхивать самим. Управлять роботом-пылесосом нужно при помощи LCD-дисплея можно выбрать одну из трёх программ уборки: обычную, быструю и «местную», то есть на площади до двух квадратных метров.

Глава 3: Сторожевые или охранные роботы.

iRobot-LE.

iRobot Corporation представила универсального домашнего робота-тележку iRobot-LE, управлять которым можно из любой точки мира через любой web-браузер. iRobot-LE позволяет занятым профессионалам быть в двух местах одновременно, — говорит Хелен Грейнер (Helen Greiner), президент и соучредитель iRobot Co. — Вы управляете iRobot-LE через Интернет, видите изображение и слышите звуки, которые он получает, на своем компьютере. Вы можете бродить по своему дому в Бостоне, сидя перед ноутбуком в Сан-Франциско. Вы можете проверить, как справляется с детьми няня и увидеть своими глазами все, что происходит в доме в режиме реального времени. Для этого робот оборудован всем необходимым: видеокамерой, микрофонами, двигателем, позволяющим даже самостоятельно подниматься по стандартным лестницам, бортовым компьютером класса Pentium II, беспроводным доступом в Интернет, датчиками и сенсорами, предотвращающими столкновения и даже позволяющими почувствовать запах гари. В качестве бортовой операционной системы используется Linux.

MARON-1.

MARON-1 корпорации Fujitsu тоже имеет видеокамеру, инфракрасные датчики и подключение к Интернету. Он может управляться с телефона и работать, как телефон, подключаться к бытовой аппаратуре и сообщать владельцу о том, что обнаружил какое-то движение в квартире в его отсутствие. Цена робота — около 2500 долларов. Встроенная ОС — Windows CE 3.0.

ApriAlpha.

Основное предназначение шарообразного робота управление домашними сетями, в которые вскоре будут объединяться вся бытовая электроника и средства связи. Среди функциональных особенностей робота можно отметить способность читать вслух входящие электронные письма и распознавать лица 100 человек. Управлять роботом, а, следовательно,

www.studsell.com

Реферат: Роботы

Министерство образования и науки Украины

ДонГТУ

Кафедра АЭМС

Реферат

на тему: «Роботы»

Выполнил ст. гр. ЭМС-05-2

Бабичев С.А.

Проверил

Закутный А.С.

Алчевск 2008

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

2. ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ

3. РОБОТ CKBOT

4. РОБОТЫ AQUAJELLY И AIRJELLY

5. РОБОТ TETWALKER

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Робот (от чешск. robota) — автоматическое устройство с антропоморфным действием, которое частично или полностью заменяет человека при выполнении работ в опасных для жизни условиях или при относительной недоступности объекта.

Робот может управляться оператором либо работать по заранее составленной программе. Использование роботов позволяет облегчить или вовсе заменить человеческий труд на производстве, в строительстве, при работе с тяжёлыми грузами, вредными материалами, а также в других тяжёлых или небезопасных для человека условиях.

Промышленный робот — автономное устройство, состоящее из механического манипулятора и перепрограммируемой системы управления, которое применяется для перемещения объектов в пространстве в различных производственных процессах.

Промышленные роботы являются важными компонентами автоматизированных гибких производственных систем (ГПС), которые позволяют увеличить производительность труда.

Бытовые роботы

Одним из первых примеров удачной массовой промышленной реализации бытовых роботов стала механическая собачка AIBO корпорации Sony.

Всё большую популярность набирают роботы-уборщики, по своей сути — автоматические пылесосы, способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека.

Изобретатель Пит Редмонд (Pete Redmond) создал робота RuBot II, который может собрать кубик Рубика за 35 секунд.

Существует также направление моделизма, которое подразумевает создание роботов. Сейчас моделисты делают как радиоуправляемых роботов, так и автономных. Проводятся соревнование по нескольким основным направлениям. Среди соревнований автономных роботов стоит упомянуть бег на скорость по белой линии, борьбу сумо, робо-футбол.

Производители роботов

Известные коммерческие модели роботов

· Aibo

· ASIMO

· i-SOBOT

· REEM-B

· SCORBOT-ER 4u

· STAIR

· Twendy-One

· Wakamaru

2. ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ

История

Появление станков с числовым программным управлением (ЧПУ) привело к созданию программируемых манипуляторов для разнообразных операций по загрузке и разгрузке станков. В 1954 году американский инженер Д. Девол запатентовал способ управления погрузочно-разгрузочным манипулятором с помощью сменных перфокарт. Вместе с Д. Энгельбергом в 1956 г. он организовал первую в мире компанию по выпуску промышленных роботов. Ее название «Unimation» (Юнимейшн) является сокращением термина «Universal Automation»(универсальная автоматика).

В 1962 году в США были созданы первые промышленные роботы «Юнимейт» и «Версатран». Их сходство с человеком ограничивалось наличием манипулятора, отдаленно напоминающего человеческую руку. Некоторые из них работают до сих пор, превысив 100 тысяч часов рабочего ресурса.

«Юнимейт» имел 5 степеней подвижности с гидроприводом и двухпальцевое захватное устройство с пневмоприводом. Перемещение объектов массой до 12 кг осуществлялось с точностью 1,25 мм. В качестве системы управления использовался программоноситель в виде кулачкового барабана с шаговым двигателем, рассчитанный на 200 команд управления, и кодовые датчики положения. В режиме обучения оператор задавал последовательность точек, через которые должны пройти звенья манипулятора в течение рабочего цикла. Робот запоминал координаты точек и мог автоматически перемещаться от одной точки к другой в заданной последовательности, многократно повторяя рабочий цикл. На операции разгрузки машины для литья под давлением «Юнимейт» работал с производительностью 135 деталей в час при браке 2 %, тогда как производительность ручной разгрузки составляла 108 деталей в час при браке до 20 %.

Робот «Версатран», имевший три степени подвижности и управление от магнитной ленты, мог у обжиговой печи загружать и разгружать до 1200 раскаленных кирпичей в час. В то время соотношение затрат на электронику и механику в стоимости робота составляло 75 % и 25 %, поэтому многие задачи управления решались за счет механики. Сейчас это соотношение изменилось на противоположное, причем стоимость электроники продолжает снижаться. Предлагаются необычные кинематические схемы манипуляторов. быстро развиваются технологические роботы, выполняющие такие операции как высокоскоростные резание, окраска, сварка. Появление в 70-х гг. микропроцессорных систем управления и замена специализированных устройств управления на программируемые контроллеры позволили снизить стоимость роботов в три раза, сделав рентабельным их массовое внедрение в промышленности. Этому способствовали объективные предпосылки развития промышленного производства.

Функциональная схема промышленного робота

В составе робота есть механическая часть и система управления этой механической частью, которая в свою очередь получает сигналы от сенсорной части. Механическая часть робота делится на манипуляционную систему и систему передвижения.

Манипуляторы

Манипулятор — это механизм для управления пространственным положением орудий и объектов труда.

Манипуляторы включают в себя подвижные звенья двух типов:

· звенья, обеспечивающие поступательные движения

· звенья, обеспечивающие угловые перемещения

Сочетание и взаимное расположение звеньев определяет степень подвижности, а также область действия манипуляционной системы робота.

Для обеспечения движения в звеньях могут использоваться электрические, гидравлический или пневматический привод.

Частью манипуляторов (хотя и необязательной) являются захватные устройства. Наиболее универсальные захватные устройства аналогичны руке человека — захват осуществляется с помощью механических «пальцев». Для захвата плоских предметов используются захватные устройства с пневматической присоской. Для захвата же множества однотипных деталей (что обычно и происходит при применении роботов в промышленности) применяют специализированные конструкции.

Вместо захватных устройств манипулятор может быть оснащен рабочим инструментом. Это может быть пульверизатор, сварочная головка, отвёртка и т. д.

Система передвижения. Внутри помещений, на промышленных объектах используются передвижения вдоль монорельсов, по напольной колее и т. д.

Для перемещения по наклонным, вертикальным плоскостям используются системы аналогичные «шагающим» конструкциям, но с пневматическими присосками.

Управление

Управление бывает нескольких типов:

1. Программное управление — самый простой тип системы управления, используется для управления манипуляторами на промышленных объектах. В таких роботах отсутствует сенсорная часть, все действия жёстко фиксированы и регулярно повторяются. Для программирования таких роботов могут применяться среды программирования типа VxWorks/Eclipse или языки программирования например Forth, Оберон, Компонентный Паскаль, Си. В качестве аппаратного обеспечения обычно используются промышленные компьютеры в мобильном исполнении PC/104 реже MicroPC. Может происходить с помощью ПК или программируемого логического контроллера.

2. Адаптивное управление — роботы с адаптивной системой управления оснащены сенсорной частью. Сигналы, передаваемые датчиками, анализируются и в зависимости от результатов принимается решение о дальнейших действиях, переходе к следующей стадии действий и т. д.

3. Основанное на методах искусственного интеллекта.

4. Управление человеком (например, дистанционное управление).

Принципы управления

Современные роботы функционируют на основе принципов обратной связи, подчинённого управления и иерархичности системы управления роботом.

Иерархия системы управления роботом подразумевает деление системы управления на горизонтальные слои, управляющие общим поведением робота, расчётом необходимой траектории движения манипулятора, поведением отдельных его приводов, и слои, непосредственно осуществляющие управление двигателями приводов.

Подчинённое управление

Подчинённое управление служит для построения системы управления приводом. Если необходимо построить систему управления приводом по положению (например, по углу поворота звена манипулятора), то система управления замыкается обратной связью по положению, а внутри системы управления по положению функционирует система управления по скорости со своей обратной связью по скорости, внутри которой существует контур управления по току со своей обратной связью.

Современный робот оснащён не только обратными связями по положению, скорости и ускорениям звеньев. При захвате деталей робот должен знать, удачно ли он захватил деталь. Если деталь хрупкая или её поверхность имеет высокую степень чистоты, строятся сложные системы с обратной связью по усилию, позволяющие роботу схватывать деталь, не повреждая её поверхность и не разрушая её.

Управление роботом может осуществляться как человеком-оператором, так и системой управления промышленным предприятием (ERP-системой), согласующими действия робота с готовностью заготовок и станков с числовым программным управлением к выполнению технологических операций.

Действия промышленного робота

Среди самых распространённых действий, совершаемых промышленными роботами можно назвать следующие:

· перемещение деталей и заготовок от станка к станку или от станка к системам сменных палет;

· сварка швов и точечная сварка;

· покраска;

· выполнение операций резанья с движением инструмента по сложной траектории.

Промышленный робот является устройством, производящим некие манипулятивные функции, схожие с функциями руки человека.

Достоинства использования

· достаточно быстрая окупаемость

· исключение влияния человеческого фактора на конвейерных производствах, а также при проведении монотонных работ, требующих высокой точности;

· повышение точности выполнения технологических операций и, как следствие, улучшение качества;

· возможность использования технологического оборудования в три смены, 365 дней в году;

· рациональность использования производственных помещений;

· исключение воздействия вредных факторов на персонал на производствах с повышенной опасностью;

3. РОБОТ CKBOT

Если этого робота ударить ногой, он рассыплется на три части. Далее эти части оживут и, ползая как гусеницы, начнут сближаться. Через весьма приличное время трём кускам бота наконец удаётся состыковаться, после чего тот встаёт на ноги, готовый к дальнейшей работе

На выставке Wired NextFest 2008, прошедшей в конце сентября – начале октября в Чикаго, был показан забавный робот ckBot, которого можно было бы принять за художественный проект с техническим уклоном. Но он –часть серьёзной работы, чьи плоды однажды могут пригодиться сразу в нескольких прикладных областях.

Любопытно, что все три части робота идентичны (каждая построена из пяти блоков, обладающих моторизованным сочленением, допускающим поворот деталей на 180 градусов). Это не мешает им в нужный момент определиться, какие из них станут ногами, а какая — туловищем.

Американские инженеры назвали это умение «Самосборка после взрыва» (Self-reassembly After Explosion), впрочем, уточняя, что «взрыв» – это просто некое сильное воздействие, не важно, какой природы.

Построил эту машину Марк Йим (Mark Yim), адъюнкт-профессор инженерии в университете Пенсильвании (University of Pennsylvania) и его коллеги из лаборатории модульных роботов (Modular Robotics Lab).

Как вы уже, наверное, догадались, каждый модуль ckBot обладает своими «мозгами», батарейкой, электромоторчиками и системами связи.

Добавим лишь, что между собой части робота стыкуются при помощи магнитов, а ищут они друг друга благодаря встроенным цифровым камерам и мигающим светодиодным маякам. Кроме того, у каждой части есть акселерометр для «чувства равновесия» как при самостоятельном движении, так и в составе полного робота.

Легко представить, что оснащённый различными датчиками самособирающийся робот пригодится как военным (для разведки, например), так и учёным (изучение планет), или ремонтникам (проникновение в труднодоступные части больших установок).

Что может при этом робота «раскидать» — не вполне понятно. Да и неважно. Главное — рассыпавшись, бот может вернуть себе первоначальный вид. Правда, в нынешнем варианте дроида рановато выпускать на настоящее поле боя, пусть сперва набьёт шишек (смотрите видео до конца).

Логично спросить: «К чему такие сложности?» Дело в том, что, по общему замыслу проекта, ckBot и ему подобные машины должны собираться из куда большего количества модулей. При этом фигура, которую они образуют, зависит только от выбранной программы, а таковых внутри модулей может быть запасено немало. Хотите — получите «змею», желаете — «кошку» или «собаку».

Помните змейку Рубика (Rubik’s Snake)? Тот же принцип, только всё крутится само. Так что новый бот мог бы стать классной игрушкой. Но Марк видит для него другое поле деятельности.

Непрерывно трансформируемый робот («самореконфигурируемый» по определению создателей) пригодится там, где нужно проявлять гибкость в зависимости от ситуации. Скажем, в узкую щель может проползти «змея», какую-то механическую работу лучше поручить андроиду, а на большое расстояние путь катится «колесо».

Да, цепочка блоков ckBot может замкнуться и, меняя форму получившегося обода, катиться со скоростью до 1,6 метра в секунду. Это самый быстрый способ передвижения для ckBot, установили американские исследователи.

СkBot напомнил нам о целом ряде его идеологических предшественников. Вспомним, к примеру, робота из университета Корнелла (Cornell University).

Этот аппарат мог не просто собираться из абсолютно идентичных кусочков, но и строить свои копии. Правда, бот тот стоял на месте, а очередные детальки для сборки его собрата ему надо было класть в строго определённое место.

Получается, что группа под руководством Йима сумела «освободить» такого самосборщика, придав ему и его блокам не только способность к перемещению, но и умение находить друг друга. Осталось только научиться делать такие блоки всё более «умными» и мощными, и вперёд — отпускайте фантазию на волю.

4. РОБОТЫ AQUAJELLY И AIRJELLY

Природа не устает удивлять нас красотой своих «технологических» решений – а мы не устаем удивляться. Немудрено, что она то и дело вдохновляет дизайнеров и инженеров на то, чтобы, по возможности, не изобретать все с нуля, а воспользоваться ее дарами. Так поступили и разработчики «роботов-медуз», покоряющих воду и воздух с фантастической красотой и грацией.

Таким путем пошли и разработчики компании Festo, создатели интереснейших роботов – AquaJelly и AirJelly, обратившие свое внимание на древнейших представителей фауны, медуз. Разумеется, к этому приложены самые современные технологии, доступные человечеству.

AquaJelly, по сути, представляет собой искусственную медузу, которую приводит в движение электромотор и адаптивная механическая система. Она состоит из полупрозрачной полусферы и восьми щупалец, а центр ее занимает водонепроницаемая емкость, в которой укрыт и двигатель, и пара Li-Ion батарей, и сервоприводы.

По структуре своей каждое щупальце повторяет анатомию рыбьих плавников: оно «колышется» под влиянием перистальтических сил в заполняющих ее «сосудах», и совершает волнообразные движения. Движение же самой AquaJelly в трехмерном пространстве обеспечивает контролируемое перемещение центра ее тяжести. «Медуза» самостоятельно следить за состоянием своих аккумуляторов и поддерживает связь с зарядным устройством, при необходимости подзаряжаясь.

Связь поддерживается и с другими AquaJelly в пределах доступности. Находясь на поверхности воды, робот использует для коммуникации экономную радиосвязь – но основной способ связи под водой – это свет. Одиннадцать инфракрасных излучателей позволяют «медузам» взаимодействовать на расстояниях до 0,8 м. Это, конечно, не слишком далеко, но все же не позволяет медузам сталкиваться друг с другом.

В «нагрузку» к сенсорам, отслеживающим состояние окружающей водной среды, AquaJelly несет набор датчиков, следящих за ее внутренним состоянием, а чувствительный манометр позволяет роботу «осознавать» глубину своего погружения с точностью до нескольких миллиметров.

Но еще более интересна другая разработка инженеров из Festo – «воздушная медуза» AirJelly. Если AquaJelly чувствует себя в воде, как рыба, то AirJelly покоряет воздушную среду, используя похожие схемы. Конечно, для целей полета этот робот использует свой особый «пузырь», который заполняется легким гелием. В остальном он устроен примерно так же – хотя, на наш взгляд, впечатляет еще больше своего водного собрата.

5. РОБОТ TETWALKER

TETwalker – это пирамида из шести стержней, соединённых узлами.

В каждом узле находится электроника и электродвигатели, способные в широких пределах менять длину стержней.

Потому правильным тетраэдром данный робот является только находясь в покое. Зато когда робот хочет попутешествовать, он меняет свою форму, так, что центр тяжести выносится за предел опоры.

Тут же следует опрокидывание на бок. Но поскольку все стороны машины совершенно равнозначны – никакого «падения» нет – так робот и двигается.

Каждый узел в вершине пирамиды может нести камеры и сенсоры, так что перед нами работающий прототип робота для исследования других планет.

Его авторы считают, что подобный способ передвижения выгоден, так как этот робот принципиально не может опрокинуться на склоне.

Даже если он скатится в кратер, то спокойно продолжит работу. А если стенки не слишком крутые – сможет и подняться наверх. Надо ли говорить, что обычный марсоход (с колёсами), если перевернётся на камне, то тут же и заканчивает своё «выступление».

Однако, полагают создатели TETwalker, куда интереснее будет, когда нанотехнологии и микромеханика позволят уменьшить размеры такого тетраэдра в десятки, а может и в сотни раз.

Все технологические предпосылки к такому радикальному сокращению уже есть или намечаются в ближайшей перспективе.

И если каждый узел такого робота дополнить стыковочным механизмом – мириады подобных машин смогут формировать ту самую «живую амёбу», меняющую форму в зависимости от условий, а также заживляющую пробоины.

Она же сможет автоматически собираться в радиотелескоп или круглый планетоход типа «перекати-поле».

Миниатюрные и сравнительно простые процессоры таких модулей смогут объединяться в единый компьютер, возможно, похожий на нейронную сеть.

«Мы не жили бы долго, если бы наши тела работали, как современные космические корабли, — рассказал глава проекта доктор Стивен Кёртис (Steven Curtis). – Когда у нас возникает травма, новые клетки заменяют повреждённые. Подобным образом неповреждённые единицы роя объединятся, продолжая выполнение миссии, несмотря на обширное повреждение».

Да, авторы проекта предлагают называть такие корабли-роботы роями, хотя, учитывая, что его элементы будут соединены между собой, больше подошло бы определение многоклеточный организм.

Как бы то ни было, нынешний треугольный робот – наглядный пример, как может работать одна клетка такого робота-роя.

Он не только ходил (если можно применить к нему такое слово) по полу лаборатории в центре Годдарда, но уже успел побывать на испытаниях в Антарктиде.

В январе 2005 года машина оказалась на научной станции Макмердо (McMurdo), где условия во многом напоминают Марс.

Тест показал, что некоторые изменения улучшат работу робота. Например, размещение двигателей в середине распорок, а не в узлах, упростит конструкцию узлов и увеличит их надёжность.

Когда этот проект будет трансформироваться к микро— и наномасштабам, то телескопические стержни можно будет заменить на свёртывающиеся металлические ленточки или углеродные нанотрубки, что позволит «клеткам» будущей единой машины сжиматься почти до соприкосновения узлов, а значит, можно будет отправить на орбиту в одном запуске большее их количество.

Также в рамках данного проекта специалисты развивают новое программное обеспечение, позволяющее треугольникам собираться в «разумные» (до некоторой степени) машины.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/Робот

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Промышленный Робот

3. http://www.prorobot.ru/

4. http://www.membrana.ru/articles/technic/2008/10/20/192500.html

5. http://www.popularmechanics.ru/part/?articleid=4182&rubricid=4

6. http://www.membrana.ru/articles/technic/2005/03/30/203400.html

Реферат роботы игрушки – Реферат — Робототехника в нашей жизни

Робототехника — реферат

Реферат по робототехнике

Реферат Бытовые роботы

План:

Введение

1. Коммерческие модели бытовых роботов

1.1. Роботы — игрушки

1.2. Социальные роботы

1.3. Роботы — помощники

Примечания

Реферат по информатике «Роботы, проводящие операции»

Реферат Робототехника, манипуляторы и их будущее

Оглавление

Введение.

Глава 1. Манипуляторы и их устройство.

Мобильные и манипуляционные роботы.

Устройство манипулятора.

Характеристики манипуляторов.

Глава 2. Манипуляторы в жизни

Где используются роботы и куда они движутся.

Заключение.

Список литературы.

Домашние роботы — Реферат

Реферат: Роботы

Бытовые роботы

Производители роботов

Известные коммерческие модели роботов

История

Функциональная схема промышленного робота

Манипуляторы

Система передвижения. Внутри помещений, на промышленных объектах используются передвижения вдоль монорельсов, по напольной колее и т. д.

Управление

Принципы управления

Подчинённое управление

Действия промышленного робота

Достоинства использования

Добавить комментарий Отменить ответ