§ 1.1 Что такое робот и робототехника?

С обывательской точки зрения мы привыкли, что в телепередачах и кинофильмах роботы предстают перед нами в виде человекоподобных машин, которых еще называют андроидами (в переводе с греческого языка - человекоподобный). Их конструкция обладает частями, которые присущи человеку: есть голова, глаза, руки, ноги. Функции и возможности этих машин тоже фактически повторяют человеческие. Например роботы выступают в боксерских поединках, как герои фильма «Живая сталь» (рис. 1.1.1). Могут вести более масштабную борьбу, как роботы из фильма «Звездные войны» (рис. 1.1.2) и робот Т800 из фильма «Терминатор». Не редко роботов в фильмах показывают совсем «очеловеченными», как например роботы из фильма «Я робот» (рис. 1.1.3). В данном кинопроизведении один из роботов не только видел и говорил подобно человеку, но и пытался осмыслить свое существование.

 

Рис. 1.1.1 Роботы «Атом» и «Зевс» - герои кинофильма «Живая сталь».

 

Рис. 1.1.2 Сцена сражения дронов из кинофильма «Звезные войны».

 

Рис. 1.1.3 Герои кинофильма «Я Робот».

 

Некоторые компании из реального, а не кинематографического мира, тоже создают роботов, похожих на человека, или в крайнем случае на животных. Примерами могут послужить робот Asimo от японской компании Honda (Рис. 1.1.4) или американские роботы от компании Boston Dynamics (рис. 1.1.5).

 

Рис. 1.1.4 Японский андроид по имени Асимо.

 

Рис. 1.1.5 Линейка шагающих роботов от всемирно известной компании Boston Dynamics

Но обязательно ли настоящий робот должен быть похожим на человека?

И что такое вообще робот?

Впервые понятие «Робот» было использовано в 1920 году чешским писателем Карелом Чапеком (рис. 1.1.6) в его пьесе «Россумские универсальные роботы». Автор в своем произведении называл роботами искусственных людей. Они не были механическими машинами и представляли собой биологические создания, но производились искусственно и предназначались исключительно для выполнения тяжелой работы.

 

Рис. 1.1.6. Карел Чапек — человек, который впервые придумал робота, как искусственного человека

 

Собственно, чешское слово «robota» как раз и обозначает каторгу, тяжёлую работу, барщину — бесплатный принудительный труд. Соответственно для того, чтобы назвать созданное специально для выполнения работы существо, от слова robota Чапек отделил последнюю букву «а» и получил слово «робот».

Далее термин «робот» стал популяризироваться и развиваться. Значение этого понятия становилось все шире и со временем стало включать в себя самые разнообразные устройства с очень большим количеством вариантов применения и функционального назначения. Но оставалось неизменным одно — робот предназначен для выполнения работы, чаще всего физической.

К настоящему времени термину «робот» можно дать простое обобщенное определение.

Робот - это устройство, которое предназначено для самостоятельного (автоматического) выполнения работы или производственных операций взамен человека, и которое действует по заранее заложенной программе с учетом информации о внешнем мире, получаемой с помощью датчиков.

Под робототехникой в этом случае понимается прикладная наука, которая занимается принципами и методами создания роботов.

Выполнение работы взамен человека с учетом информации о внешнем мире получаемой, с помощью датчиков... Очевидно, что это ровно та же работа, что выполняет человек. Это может быть уборка помещений, перенос предметов, уборка снега, строительные работы, сельскохозяйственные и тысячи видов другой работы. Понятно, что любой из нас, из людей, выполнять такую работу будет с помощью своих рук и ног, опираясь на то, что видит с помощью зрения и своих тактильных ощущений. А следовательно, чтобы робот выполнил работу, ему тоже нужны ноги, руки, голова с глазами. То есть он должен быть создан по подобию человека. Ведь постоянно надо брать в руки инструмент, надо перемещаться в пространстве (ходить) и видеть что делаешь.

Именно так размышлял писатель-фантаст Карел Чапек, а позже Айзек Азимов и другие авторы фантастических литературных произведений и фильмов о роботах.

Однако инженерному мировому сообществу при первых попытках создания робототехнических машин очень быстро стало понятно, что создание полноценных андроидных роботов — это невероятно сложная техническая и технологическая задачи. Так было в середине прошлого века.

К веку 21-му многое изменилось, но создание массово производимых андроидов по-прежнему представляется трудно реализуемой задачей. Вы это в полной мере прочувствуете где-то к середине нашего учебного курса, когда речь пойдет о манипуляционной робототехнике. Даже один манипулятор — это достаточно сложный объект для управления и программирования. А у андроида таких манипуляторов по сути 4 - две руки и две ноги, не считая еще пальцев рук, которые тоже являются миниманипуляторами. И все они должны взаимодействовать между собой и функционировать слаженно. Для этого необходим очень мощный и быстродействующий вычислительный центр. В конечном итоге это приводит к тому, что человекоподобный робот выходит очень дорогим и не может конкурировать ни с традиционными средствами механизации труда, ни с работником в виде человека.

Именно поэтому самые масштабные и передовые разработки в направлении создания антропоморфных роботов очень далеки от того, чтобы у каждого из нас дома появился механический человекоподобный помощник, который сможет стирать, гладить, делать уборку и готовить пищу вместо нас. А если такие машины в обозримом будущем всё-таки появятся в свободной продаже, то поначалу будут стоить так много, что очень редкие люди смогут их себе позволить.

И что, неужели все так безнадежно?

Ничего подобного!

Уже сегодня роботы относительно широко распространены и их может приобрести любой желающий. Просто они являются машинами, при создании которых применяются принципы, оптимальные с точки зрения функционального назначения и стоимости. Проще говоря, разрабатываются и производятся роботы, которые специализируются на выполнении строго определенной работы. Например домашние роботы-пылесосы Первыми модели таких роботов практически одновременно в еще 2002 году начали выпускать американская компания iRobot Corporation и шведский концерн Electrolux (иллюстрация 1.1.7). А сейчас они уже стали вполне стандартными образцами бытовой техники, их производят десятки компаний по всему миру, и они продаются в каждом магазине.

 

Рис.1.1.7. Первопроходцы серийной бытовой робототехники: роботы-пылесосы Electrolux Trilobite и iRobot Roomba

 

Поскольку функция робота-пылесоса сводится исключительно к сбору пыли с пола, его конструкция содержит только те детали, которые необходимы для достижения указанной цели. Робот состоит из простого корпуса, колес, щеток, приводящих все это в движение электродвигателей и управляющей электронной платы. Никаких манипуляторов и шагающих механизмов. Ничего лишнего, всё оптимизировано. Это позволило добиться того уровня стоимости робота, которая является приемлемой для большинства потребителей. При этом аппарат очень качественно справляется со своими обязанностями. Современные модели роботов-пылесосов способны убирать с пола до 95% пыли, если их настроить на ежедневную уборку.

Тем не менее, даже такая упрощенная самобеглая коробочка со щетками все равно представляет собой сложную робототехническую машину и стоит в разы дороже традиционного пылесоса, не говоря уже про обычный веник. Однако, она всетаки много проще, чем конструкции роботов манипуляционного и тем более проще мобильно-манипуляционных комплексов. Поэтому с такого типа автоматических машин, т. е. с мобильных роботов, мы и начнем изучение робототехники.

 

 

 

 

Написать отзыв

Ваше Имя:


Ваш отзыв: Внимание: HTML не поддерживается! Используйте обычный текст.

Оценка: Плохо           Хорошо

Введите код, указанный на картинке: