Робот

ASIMO (2000) на выставке Expo 2005

Шарнирно-сочлененные сварочные роботы, используемые на заводе, представляют собой промышленные роботы.

Четвероногие военный робот Cheetah , эволюция BigDog ( на снимке), была разгоняли , как быстро одноногий робот в мире в 2012 году, побив рекорд , установленный с помощью MIT двуногого робота в 1989 году ^[1]

Робот является машина -особенно один программируемый с помощью компьютера - способен выполнять сложную серию действий автоматически. ^[2] Роботами можно управлять с помощью внешнего устройства управления, или управление может быть встроено в него. Роботы могут быть сконструированы по образцу человеческих форм , но большинство роботов - это машины, предназначенные для выполнения задачи безотносительно к их эстетике.

Роботы могут быть автономными или полуавтономная и варьируются от гуманоидов , таких как Honda «s Advanced Step в Innovative Mobility ( ASIMO ) и TOSY » ы TOSY пинг - понг Игра Робот ( TOPIO ) для промышленных роботов , медицинские операционные роботы , пациент помощь роботов, собаки терапевтические роботы, коллективно программируемые роевые роботы , беспилотные летательные аппараты, такие как General Atomics MQ-1 Predator , и даже микроскопические нанороботы. Имитируя реалистичный внешний вид или автоматизируя движения, робот может передать чувство интеллекта или собственное мышление . Ожидается, что в ближайшее десятилетие количество автономных устройств будет распространяться ^[3], причем домашняя робототехника и автономный автомобиль станут одними из основных драйверов. ^[4]

Отрасль технологии, которая занимается проектированием, конструированием, эксплуатацией и применением роботов ^[5], а также компьютерных систем для их управления, сенсорной обратной связи и обработки информации, - это робототехника . Эти технологии имеют дело с автоматизированными машинами, которые могут заменять людей в опасных средах или производственных процессах или напоминать людей по внешнему виду, поведению или познанию. Многие из сегодняшних роботов вдохновлены природой, внося свой вклад в область био-робототехники . Эти роботы также создали новую отрасль робототехники: мягкую робототехнику .

Со времен древней цивилизации существовало множество описаний настраиваемых пользователем автоматических устройств и даже автоматов, похожих на животных и людей, предназначенных в первую очередь для развлечения. По мере развития механических технологий в индустриальную эпоху появилось больше практических приложений, таких как автоматизированные машины, дистанционное управление и беспроводное дистанционное управление .

Термин происходит от славянского корня робот- , значение которого связано с трудом. Слово «робот» впервые был использован для обозначения вымышленный гуманоида в 1920 чешский язык игры рублей (Rossumovi Univerzální Roboti - Россум Универсальный роботов) на Карела Чапека , хотя это был брат Карел в Йозеф Чапек , который был истинным изобретателем слова. ^{[6] [7] [8]} Электроника превратилась в движущую силу развития с появлением первых электронных автономных роботов, созданных Уильямом Греем Уолтером в Бристоле , Англия в 1948 году, а также компьютерного числового управления (ЧПУ)станки в конце 1940-х Джоном Т. Парсонсом и Фрэнком Л. Стуленом . Первый коммерческий, цифровой и программируемый робот был построен Джорджем Деволом в 1954 году и получил название Unimate . Он был продан General Motors в 1961 году, где использовался для подъема кусков горячего металла из машин для литья под давлением на заводе Inland Fisher Guide в районе Западного Трентона города Юинг, штат Нью-Джерси . ^[9]

Роботы заменили людей ^[10] в выполнении повторяющихся и опасных задач, которые люди предпочитают не выполнять или не могут выполнять из-за ограничений по размеру, или которые выполняются в экстремальных условиях, таких как космическое пространство или дно моря. Есть опасения по поводу все более широкого использования роботов и их роли в обществе. Роботов обвиняют в росте технологической безработицы, поскольку они заменяют рабочих во все большем количестве функций. ^[11] Использование роботов в боевых действиях вызывает этические проблемы. Возможности автономности роботов и возможные последствия обсуждались в художественной литературе и могут стать реальной проблемой в будущем.

Резюме

Слово робот может относиться как к физическим роботам, так и к виртуальным программным агентам , но последние обычно называются ботами . ^[12] Нет единого мнения о том, какие машины могут считаться роботами, но среди экспертов и общественности существует общее мнение, что роботы, как правило, обладают некоторыми или всеми из следующих способностей и функций: принятие электронного программирования, обработка данных или физическое восприятие в электронном виде , действуют до некоторой степени автономно, перемещаются, управляют физическими частями себя или физическими процессами, ощущают окружающую среду и манипулируют ею, а также демонстрируют разумное поведение, особенно поведение, которое имитирует людей или других животных. ^{[13] [14]}Тесно связана с концепцией робота область синтетической биологии , которая изучает сущности, природа которых больше сопоставима с существами, чем с машинами.

История

Идея автоматов зародилась в мифологиях многих культур по всему миру. Инженеры и изобретатели из древних цивилизаций, в том числе древнего Китая , ^[15] Древняя Греция и Птолемеи Египет , ^[16] попытались построить самостоятельно работающие машины, некоторые напоминающие животными и люди. Ранние описания автоматов включают искусственных голубей Archytas , ^[17] искусственных птиц Mozi и Lu Ban , ^[18] «говорящий» автомат Героя Александрии , автомат умывальника Филона Византии и человеческий автомат, описанный в тоЛи Зи . ^[15]

Раннее начало

Многие древние мифологии и большинство современных религий включают искусственных людей, таких как механические слуги, построенные греческим богом Гефестом ^[19] ( Вулкан для римлян), глиняные големы из еврейских легенд и глиняные гиганты из скандинавских легенд, а также Галатея , ожившая мифическая статуя Пигмалиона . Так как около 400 г. до н.э., мифы Крита включают Талоса , человек из бронзы , которые охраняли остров от пиратов.

В Древней Греции греческий инженер Ктесибий (ок. 270 г. до н.э.) «применил знания пневматики и гидравлики для создания первых органов и водяных часов с движущимися фигурами». ^{[20] [21]} В 4 веке до нашей эры греческий математик Архит из Тарента постулировал механическую птицу, приводимую в действие паром, которую он назвал «Голубь». Герой Александрии (10–70 гг. Н.э.) , греческий математик и изобретатель, создал множество настраиваемых пользователем автоматических устройств и описал машины, приводимые в действие давлением воздуха, пара и воды. ^[22]

Локапаннатти XI века рассказывает о том, как мощи Будды были защищены механическими роботами (бхута вахана янта) из царства Рома вишая (Рим); пока они не были разоружены королем Ашокой . ^{[23] [24]}

В древнем Китае текст Ли Цзы 3-го века описывает рассказ о гуманоидных автоматах, включающий гораздо более раннюю встречу между китайским императором Королем Чжоу Му и инженером-механиком, известным как Ян Ши, «изобретателем». Янь Ши с гордостью подарил королю человеческую фигуру в натуральную величину, созданную его механической «работой» из кожи, дерева и искусственных органов. ^[15] Есть также сообщения о летающих автоматах в Хань Фэй Цзы и других текстах, которые приписывают философу- могисту 5-м веку до н.э. Моцзы и его современнику Лу Баню изобретение искусственных деревянных птиц ( ма юань ), которые могли успешно летать.^[18]

В 1066 году китайский изобретатель Су Сун построил водяные часы в виде башни с механическими фигурками, отбивающими часы. ^{[25] [26] [27]} Его механизм имел программируемую драм-машину с штифтами ( кулачками ), которые врезались в маленькие рычаги , управляющие ударными инструментами. Барабанщика можно было заставить играть разные ритмы и разные паттерны ударных, перемещая колышки в разные места. ^[27]

Самарангана Сутрадхара , санскритский трактат Бходжи (11 век), включает главу о создании механических приспособлений ( автоматов ), в том числе механических пчел и птиц, фонтанов в форме людей и животных, а также кукол мужского и женского пола, которые заполняли масляные лампы, танцевали. , играли на инструментах и ​​воспроизводили сцены из индуистской мифологии. ^{[28] [29] [30]}

Мусульманский ученый 13 века Исмаил аль-Джазари создал несколько автоматизированных устройств. Он построил автоматических движущихся павлинов, управляемых гидроэнергетикой. ^[31] Он также изобрел самые ранние известные автоматические ворота, приводимые в движение гидроэлектростанциями, ^[32] создал автоматические двери как часть своих сложных водяных часов . ^[33] Одним из гуманоидных автоматов аль-Джазари была официантка, которая могла подавать воду, чай или напитки. Напиток хранился в резервуаре с резервуаром, откуда напиток капал в ведро, а через семь минут - в чашку, после чего из автоматической дверцы показывалась официантка, разносящая напиток. ^[34] Аль-Джазари изобрел средство для мытья рук.автомат со смывным механизмом, который сейчас используется в современных унитазах со смывом . На нем изображена женщина- гуманоид-автомат, стоящая у тазика с водой. Когда пользователь нажимает на рычаг, вода стекает, и женский автомат наполняет таз. ^[35]

Марк Э. Росхайм резюмирует достижения в области робототехники, достигнутые мусульманскими инженерами, особенно аль-Джазари, следующим образом:

В отличие от греческих образцов, эти арабские образцы демонстрируют интерес не только к драматическим иллюзиям, но и к манипулированию окружающей средой для комфорта человека. Таким образом, самым большим вкладом арабов, помимо сохранения, распространения и развития работы греков, была концепция практического применения. Это был ключевой элемент, которого не хватало греческой робототехнике. ^[36]

В эпоху Возрождения в Италии Леонардо да Винчи (1452–1519) набросал планы робота-гуманоида примерно в 1495 году. В записных книжках да Винчи, вновь открытых в 1950-х годах, содержались подробные чертежи механического рыцаря, известного теперь как робот Леонардо , способного сидеть и размахивать руки и двигать головой и челюстью. ^[38] Дизайн, вероятно, был основан на анатомических исследованиях, записанных в его Витрувианском человеке . Неизвестно, пытался ли он его построить. Согласно Британской энциклопедии , Леонардо да Винчи, возможно, находился под влиянием классических автоматов аль-Джазари. ^[31]

В Японии сложные животные и человеческие автоматы были построены в период с 17 по 19 века, многие из них описаны в Каракури дзуи 18 века (« Иллюстрированные машины» , 1796). Одним из таких автоматов была каракури нингё , механизированная марионетка . ^[39] Существовали различные варианты каракури: каракури Бутай , которые использовались в театре , каракури Дзасики , которые были маленькими и использовались в домашних условиях, и каракури Даши, которые использовались на религиозных фестивалях, где куклы использовались для представления реконструкция традиционных мифов и легенд .

Во Франции между 1738 и 1739 годами Жак де Вокансон выставил несколько автоматов в натуральную величину: флейтист, трубач и утка. Механическая утка могла махать крыльями, вытягивать шею и глотать пищу из руки экспонента, и это создавало иллюзию переваривания пищи, выделяя материю, хранящуюся в скрытом отсеке. ^[40]

Системы дистанционного управления

Дистанционно управляемые машины были продемонстрированы в конце 19 века в виде нескольких типов дистанционно управляемых торпед . В начале 1870 - х видел дистанционно управлять торпедами от John Ericsson ( пневматический ), Джон Луи Lay (электрический провод направляется) и Виктор фон Scheliha (электрический провод направляется). ^[41]

Бреннан торпеда , изобретенный Луи Бреннан в 1877 году, была приведена в действии два вращающихся в противоположных направлениях , винта , которые были спром денных путем быстрого вытаскивания провода от барабанов наматывают внутри торпеды . Дифференциальная скорость на проводах , подключенных к береговой станции позволила торпеде ориентироваться на свою цель, что делает его «первым в мире практического Ракетный». ^[42] В 1897 году британский изобретатель Эрнест Уилсон получил патент на торпеду, дистанционно управляемую «герцевскими» (радиоволнами) ^{[43] [44],} а в 1898 году Никола Тесла публично продемонстрировал торпеду с беспроводным управлением, которую он надеялся продать. в ВМС США. ^{[45] [46]}

Арчибальд Лоу , известный как «отец систем радионаведения», за его новаторские работы по управляемым ракетам и самолетам во время Первой мировой войны . В 1917 году он продемонстрировал самолет с дистанционным управлением Королевскому летному корпусу и в том же году построил первую ракету с управляемым проводом.

Происхождение термина «робот»

«Робот» был впервые использован как термин для обозначения искусственных автоматов в пьесе « RUR» 1920 года чешского писателя Карела Чапека . Тем не менее, Йозеф Чапек был назван своим братом Карел настоящим изобретателем термина «робот». ^{[7] [8]} Само слово «робот» не было новым, поскольку в славянском языке оно использовалось как робот (подневольный рабочий), термин, который классифицировал крестьян, обязанных нести обязательную службу в рамках феодальной системы (см. Патент на роботов ). ^{[47] [48]} Художественная история Чапека постулировала технологическое создание искусственных человеческих тел без души и старую тему феодальногоКласс роботов красноречиво соответствовал воображению нового класса искусственно созданных рабочих.

Английское произношение этого слова эволюционировало относительно быстро с момента его появления. В США в конце 30-х - начале 40-х годов второй слог произносился с длинной буквы «О», как «гребная лодка». ^{[49] [ нужен лучший источник ]} К концу 50-х - началу 60-х некоторые произносили это слово с короткой «U», как «ряд-но», в то время как другие использовали более мягкую «О», например, «рядовые». ^[50] К 70-м годам преобладающим стало его нынешнее произношение «гребешок».

Ранние роботы

В 1928 году один из первых роботов-гуманоидов, Эрик , был выставлен на ежегодной выставке Общества инженеров моделей в Лондоне , где выступил с речью. Рама робота, изобретенная У.Х. Ричардсом, состояла из алюминиевого корпуса с одиннадцатью электромагнитами и одним двигателем, работающим от источника питания на двенадцать вольт. Робот мог двигать руками и головой, им можно было управлять с помощью пульта дистанционного управления или голосового управления. ^[51] И Эрик, и его «брат» Джордж путешествовали по миру. ^[52]

Компания Westinghouse Electric Corporation построила Televox в 1926 году; это был картонный вырез, подключенный к различным устройствам, которые пользователи могли включать и выключать. В 1939 году робот-гуманоид, известный как Elektro, был представлен на Всемирной выставке 1939 года в Нью-Йорке . ^{[53] [54]} Семь футов (2,1 м) и веса 265 фунтов (120,2 кг), он мог ходить по голосовой команде, говорить около 700 слов (используя проигрыватель со скоростью 78 оборотов в минуту ), курить сигареты, надувать воздушные шары, и двигать головой и руками. Кузов состоял из стальной шестерни, кулачка и моторного каркаса, покрытого алюминиевой обшивкой. В 1928 году биолог Макото Нисимура разработал и сконструировал первого японского робота Гакутенсоку .

Современные автономные роботы

Первые электронные автономные роботы со сложным поведением были созданы Уильямом Греем Уолтером из Неврологического института Бэрдена в Бристоле , Англия, в 1948 и 1949 годах. Он хотел доказать, что богатые связи между небольшим количеством клеток мозга могут вызывать очень сложное поведение - По сути, секрет того, как работает мозг, заключается в том, как он устроен. Его первые роботы, названные Элмер и Элси , были сконструированы между 1948 и 1949 годами и часто описывались как черепахи из-за их формы и медленной скорости движения. Трехколесные роботы-черепахи были способны к фототаксису., с помощью которой они могли найти путь к зарядной станции, когда у них разряжен заряд батареи.

Уолтер подчеркнул важность использования чисто аналоговой электроники для моделирования процессов в мозге в то время, когда его современники, такие как Алан Тьюринг и Джон фон Нейман, все обращались к взглядам на психические процессы с точки зрения цифровых вычислений . Его работа вдохновила последующие поколения исследователей робототехники, таких как Родни Брукс , Ханс Моравек и Марк Тилден . Современные воплощения черепах Уолтера можно найти в виде робототехники BEAM . ^[55]

Первый программируемый робот с цифровым управлением был изобретен Джорджем Деволом в 1954 году и в конечном итоге получил название Unimate . Это в конечном итоге заложило основы современной индустрии робототехники. ^[56] Devol продала первый Unimate компании General Motors в 1960 году, а в 1961 году он был установлен на заводе в Трентоне, штат Нью-Джерси, для подъема горячих металлических изделий из машины для литья под давлением и их штабелирования. ^[57] Патент Девола на первую программируемую роботизированную руку с цифровым управлением представляет собой основу современной индустрии робототехники. ^[58]

Первый робот- палетоукладчик был представлен в 1963 году компанией Fuji Yusoki Kogyo. ^[59] В 1973 году робот с шестью осями с электромеханическим приводом был запатентован ^{[60] [61] [62]} компанией KUKA robotics в Германии, а программируемая универсальная манипуляторная рука была изобретена Виктором Шейнманом в 1976 году, и эта конструкция была продана компании. Unimation .

В настоящее время широко используются коммерческие и промышленные роботы, выполняющие работу дешевле или с большей точностью и надежностью, чем люди. Они также используются для работы, которая слишком грязная, опасная или унылая, чтобы подходить для людей. Роботы широко используются в производстве, сборке и упаковке, транспорте, исследовании земли и космоса, хирургии, вооружении, лабораторных исследованиях и массовом производстве потребительских и промышленных товаров. ^[63]

Будущее развитие и тенденции

Внешнее видео
Атлас, следующее поколение

Появились различные методы развития науки о робототехнике и роботах. Один из методов - это эволюционная робототехника , в которой на испытания проходят несколько различных роботов. Те, которые работают лучше всего, используются в качестве модели для создания следующего «поколения» роботов. Другой метод - это развивающая робототехника , которая отслеживает изменения и развитие в рамках одного робота в областях решения проблем и других функций. Совсем недавно был представлен еще один новый тип роботов, который действует как смартфон и робот, и называется RoboHon. ^[64]

По мере того, как роботы становятся более продвинутыми, со временем может появиться стандартная компьютерная операционная система, предназначенная в основном для роботов. Операционная система роботов - это набор программ с открытым исходным кодом, разрабатываемый, в частности, в Стэнфордском университете , Массачусетском технологическом институте и Техническом университете Мюнхена , Германия. ROS предоставляет способы программирования навигации и конечностей робота независимо от конкретного задействованного оборудования. Он также предоставляет команды высокого уровня для таких элементов, как распознавание изображений.и даже открывающиеся двери. Когда ROS загружается на компьютер робота, он получает данные об атрибутах, таких как длина и движение конечностей роботов. Он будет передавать эти данные в алгоритмы более высокого уровня. Microsoft также разрабатывает систему «Windows для роботов» с помощью Robotics Developer Studio, доступной с 2007 года ^[65].

Япония надеется на полномасштабную коммерциализацию сервисных роботов к 2025 году. Многие технологические исследования в Японии проводятся под руководством японских правительственных агентств, в частности Министерства торговли. ^[66]

Многие будущие приложения робототехники кажутся людям очевидными, хотя они намного превосходят возможности роботов, доступных на момент прогнозирования. ^{[67] [68]} Еще в 1982 году люди были уверены, что когда-нибудь роботы будут: ^[69] 1. Очищать детали, удаляя опалубку 2. Распылять краску на автомобили без присутствия человека 3. Упаковывать вещи в коробки - например, ориентировать и кладите шоколадные конфеты в коробки для конфет 4. Сделайте жгут электрического кабеля 5. Загрузите коробки в грузовики - проблема с упаковкой 6. Работайте с мягкими товарами, такими как одежда и обувь 7. Стригите овец 8. Протез 9. Готовьте фаст-фуд и работайте в другом Сфера услуг 10. Бытовой робот.

Обычно такие прогнозы излишне оптимистичны по срокам.

Новые функции и прототипы

В 2008 году компания Caterpillar Inc. разработала самосвал, который может двигаться самостоятельно без участия человека. ^[70] Многие аналитики считают, что беспилотные грузовики со временем могут произвести революцию в логистике. ^[71] К 2014 году у Caterpillar появился самосвал с автоматическим управлением, который, как ожидается, существенно изменит процесс добычи полезных ископаемых. В 2015 году эти самосвалы Caterpillar активно использовались на горнодобывающих предприятиях в Австралии горнодобывающей компанией Rio Tinto Coal Australia . ^{[72] [73] [74] [75]} Некоторые аналитики считают, что в течение следующих нескольких десятилетий большинство грузовиков будет самоуправляемым. ^[76]

Грамотный или «читающий робот» по имени Мардж обладает интеллектом, который исходит от программного обеспечения. Она может читать газеты, находить и исправлять слова с ошибками, узнавать о банках, таких как Barclays, и понимать, что одни рестораны лучше, чем другие. ^[77]

Baxter - это новый робот, представленный в 2012 году, который обучается под руководством. Рабочий может научить Бакстера выполнять задание, двигая руками в желаемом направлении и запоминая их. На руке Baxter имеются дополнительные циферблаты, кнопки и элементы управления для большей точности и функциональности. Любой штатный работник может запрограммировать Бакстера, и это займет всего несколько минут, в отличие от обычных промышленных роботов, которые требуют обширных программ и кодирования для использования. Это означает, что Baxter не нуждается в программировании для работы. Никаких программистов не требуется. Это также означает, что Бакстера можно научить выполнять несколько более сложных задач. Sawyer был добавлен в 2015 году для более мелких и точных задач. ^[78]

Этимология

Слово « робот» было представлено публике чешским писателем межвоенного периода Карел Чапеком в его пьесе « RUR» (Универсальные роботы Россума) , опубликованной в 1920 году. ^[79] Игра начинается на фабрике, которая использует химический заменитель протоплазмы для производства живых, упрощенно люди называли роботов. В пьесе нет подробного описания технологии, лежащей в основе создания этих живых существ, но по своему внешнему виду они прообразуют современные представления об андроидах., существа, которых можно принять за людей. Эти массовые рабочие изображаются эффективными, но бесчувственными, неспособными к оригинальному мышлению и равнодушными к самосохранению. Проблема заключается в том, эксплуатируются ли роботы, и в последствиях зависимости человека от товарного труда (особенно после того, как ряд специально разработанных роботов достигли самосознания и побудили роботов по всему миру восстать против людей).

Сам Карел Чапек это слово не придумал. Он написал короткое письмо со ссылкой на этимологию из Оксфордского словаря английского языка, в котором назвал своего брата, художника и писателя Йозефа Чапека , в качестве его действительного создателя. ^[79]

В статье, опубликованной в чешском журнале Lidové noviny в 1933 году, он объяснил, что изначально хотел называть существ labři («рабочие», от латинского « труд» ). Однако ему не понравилось это слово, и он попросил совета у своего брата Йозефа, который предложил «роботи». Слово robota буквально означает « барщинный », «крепостной труд» и в переносном смысле «тяжелая работа» или «тяжелая работа» на чешском языке, а также (в более общем смысле ) «работа», «труд» на многих славянских языках (например, болгарском , русском , Сербский , словацкий ,Польский , македонский, Украинский , архаичный чешский , а также робот на венгерском ). Традиционно Робота (венгерский робот ) была работа период крепостным ( барщина ) должен был отдать за своего господина, как правило , 6 месяцев в году. Происхождение слова - старославянское ( староболгарское ) rabota «рабство» («работа» в современном болгарском и русском языках ), которое, в свою очередь, происходит от протоиндоевропейского корня * orbh- . Робот является родственным с немецким корнемАрбейт (работа). ^{[80] [81]}

Слово « робототехника» , используемое для описания этой области исследований, ^[5] было придумано писателем-фантастом Исааком Азимовым . Азимов создал « Три закона робототехники».", которые являются постоянной темой в его книгах. С тех пор они использовались многими другими для определения законов, используемых в художественной литературе. (Три закона - чистая выдумка, и ни одна из созданных технологий не способна понять их или следовать им, и на самом деле большинство роботов служат в военных целях, что совершенно противоречит первому закону, а часто и третьему закону ». Люди думают о законах Азимова, но они были созданы, чтобы указать, как простая этическая система не работает. истории, каждая из которых посвящена неудаче, и они абсолютно непрактичны », - сказала д-р Джоанна Брайсон из Университета Бата. ^[82] )

Современные роботы

Мобильный робот

Мобильные роботы ^[83] имеют возможность перемещаться в своей среде и не привязаны к одному физическому месту. Примером мобильного робота, который широко используется сегодня, является автомобиль с автоматическим управлением или автомобиль с автоматическим управлением (AGV). AGV - это мобильный робот, который следует по маркерам или проводам на полу, использует видение или лазеры. ^[84] AGV обсуждаются позже в этой статье.

Мобильные роботы также используются в промышленности, в военной сфере и в сфере безопасности. ^[85] Они также появляются как потребительские товары, для развлечения или для выполнения определенных задач, таких как уборка пылесосом. Мобильные роботы являются предметом большого количества текущих исследований, и почти в каждом крупном университете есть одна или несколько лабораторий, которые специализируются на исследованиях мобильных роботов. ^[86]

Мобильные роботы обычно используются в жестко контролируемой среде, например на сборочных линиях, потому что им сложно реагировать на неожиданные помехи. Из-за этого большинство людей редко сталкивается с роботами. Однако домашние роботы для уборки и обслуживания все чаще встречаются в домах и вокруг них в развитых странах. Роботов также можно найти в военном деле . ^[87]

Промышленные роботы (манипуляторы)

Промышленные роботы обычно состоят из шарнирной руки (многосвязного манипулятора) и концевого эффектора , прикрепленного к неподвижной поверхности. Одним из наиболее распространенных типов концевых эффекторов является захватный узел.

Международная организация по стандартизации дает определение манипулирует промышленный робот в ISO 8373 :

«Автоматически управляемый, перепрограммируемый, многоцелевой манипулятор, программируемый по трем или более осям, который может быть либо фиксированным на месте, либо мобильным для использования в приложениях промышленной автоматизации». ^[88]

Это определение используется Международной федерацией робототехники , Европейской исследовательской сетью робототехники (EURON) и многими национальными комитетами по стандартам. ^[89]

Сервисный робот

Чаще всего промышленные роботы представляют собой стационарные роботизированные манипуляторы и манипуляторы, используемые в основном для производства и распределения товаров. Термин «сервисный робот» имеет менее четкое определение. Международная федерация робототехники предложила предварительное определение, «Робот сервиса является роботом , который работает полу- или полностью автономно выполнять услуги , полезные для благополучия людей и оборудования, за исключением производственных операций.» ^[90]

Обучающие (интерактивные) роботы

Роботы используются в качестве помощников учителей. С 1980-х годов в школах использовались такие роботы, как черепахи, и их программировали на языке логотипов . ^{[91] [92]}

Существуют наборы роботов, такие как Lego Mindstorms , BIOLOID , OLLO от ROBOTIS или Образовательные роботы BotBrain, которые могут помочь детям узнать о математике, физике, программировании и электронике. Робототехника также вошла в жизнь учеников начальной и старшей школы в форме соревнований роботов с компанией FIRST (За вдохновение и признание науки и технологий). Эта организация является фундаментом для соревнований FIRST Robotics Competition , FIRST LEGO League , Junior FIRST LEGO League и FIRST Tech Challenge .

Были также роботы, такие как обучающий компьютер Leachim (1974). ^[93] Leachim был одним из первых примеров синтеза речи с использованием метода синтеза Diphone . 2-XL (1976) был игровой / обучающей игрушкой в ​​форме робота, основанной на переходе между звуковыми дорожками на 8-дорожечном магнитофоне , изобретенными Майклом Дж. Фриманом . ^[94] Позже 8-трековая была преобразована в кассеты с магнитной лентой, а затем в цифровую.

Модульный робот

Модульные роботы - это новое поколение роботов, которые предназначены для увеличения использования роботов за счет модульного построения их архитектуры. ^[95] Функциональность и эффективность модульного робота легче повысить по сравнению с обычными роботами. Эти роботы состоят из одного типа идентичных, нескольких разных одинаковых типов модулей или модулей схожей формы, которые различаются по размеру. Их архитектурная структура допускает гипер-избыточность для модульных роботов, поскольку они могут иметь более 8 степеней свободы (DOF). Создание программирования, обратной кинематикиа динамика для модульных роботов более сложна, чем у традиционных роботов. Модульные роботы могут состоять из L-образных модулей, кубических модулей, а также U- и H-образных модулей. Технология ANAT, ранняя модульная роботизированная технология, запатентованная Robotics Design Inc., позволяет создавать модульные роботы из U- и H-образных модулей, которые соединяются в цепочку и используются для формирования гетерогенных и однородных модульных робототехнических систем. Эти «роботы ANAT» могут быть спроектированы с «n» степенями свободы, поскольку каждый модуль представляет собой законченную моторизованную роботизированную систему, которая складывается относительно модулей, соединенных до и после него в своей цепочке, и, следовательно, один модуль допускает одну степень свободы. Чем больше модулей подключено друг к другу, тем больше у него будет степеней свободы. Г-образные модули также могут быть построены в цепочку,и должен становиться все меньше по мере увеличения размера цепи, поскольку полезные нагрузки, прикрепленные к концу цепи, создают большую нагрузку на модули, расположенные дальше от основания. H-образные модули ANAT не страдают от этой проблемы, так как их конструкция позволяет модульному роботу равномерно распределять давление и удары между другими присоединенными модулями, и, следовательно, грузоподъемность не уменьшается с увеличением длины руки. Модульные роботы можно перенастроить вручную или самостоятельно, чтобы сформировать другого робота, который может выполнять разные приложения. Поскольку модульные роботы одного и того же типа архитектуры состоят из модулей, составляющих разных модульных роботов, робот со змеиными руками может объединяться с другим, образуя двухручный или четырехрукий робот, или может разделяться на несколько мобильных роботов, а мобильные роботы могут разделяться на несколько более мелких,или объединить с другими в больший или другой. Это позволяет одному модульному роботу быть полностью специализированным для решения одной задачи, а также специализироваться для выполнения нескольких различных задач.

Модульная робототехника в настоящее время применяется в гибридных транспортных средствах ^[96], промышленной автоматизации ^[97], очистке воздуховодов ^[98] и транспортировке. Многие исследовательские центры и университеты также изучали эту технологию и разработали прототипы.

Совместные роботы

Совместный робот или cobot это робот , который может безопасно и эффективно взаимодействовать с человеческими работниками во время выполнения простых производственных задач. Тем не менее, рабочие органы и другие условия окружающей среды могут создавать опасность, и поэтому оценка рисков должна выполняться перед использованием любого промышленного приложения для управления движением. ^[99]

Коллаборативные роботы, которые сегодня наиболее широко используются в промышленности, производятся Universal Robots в Дании. ^[100]

Компания Rethink Robotics, основанная Родни Бруксом , ранее работавшая в iRobot, представила компанию Baxter в сентябре 2012 года; как промышленный робот, предназначенный для безопасного взаимодействия с соседними людьми-работниками и программируемый для выполнения простых задач. ^[101] Бакстеры останавливаются, если обнаруживают человека на пути своих роботизированных рук и имеют заметные выключатели. Предназначенные для продажи малому бизнесу, они продвигаются как роботизированный аналог персонального компьютера. ^[102] По состоянию на май 2014 ^[update]года 190 компаний в США купили Baxters, и они используются в коммерческих целях в Великобритании. ^[11]

Роботы в обществе

Примерно половина всех роботов в мире находится в Азии, 32% - в Европе, 16% - в Северной Америке, 1% - в Австралии и 1% - в Африке. ^[105] 40% всех роботов в мире находятся в Японии , ^[106] что делает Японию страной с наибольшим количеством роботов.

Автономия и этические вопросы

По мере того как роботы становятся все более продвинутыми и сложными, эксперты и ученые все чаще исследуют вопросы, какие этические нормы могут определять поведение роботов ^[108], и могут ли роботы претендовать на какие-либо социальные, культурные, этические или юридические права. ^[109] Одна научная группа заявила, что вполне возможно, что мозг робота будет существовать к 2019 году. ^[110] Другие предсказывают прорыв в области интеллекта роботов к 2050 году. ^[111] Последние достижения сделали поведение роботов более сложным. ^[112] Социальное влияние интеллектуальных роботов является предметом документального фильма 2010 года под названием Plug & Pray . ^[113]

Вернор Виндж предположил, что может наступить момент, когда компьютеры и роботы будут умнее людей. Он называет это « сингулярностью ». ^[114] Он предполагает, что это может быть в некоторой степени или, возможно, очень опасно для человека. ^[115] Это обсуждается философией под названием сингулярность .

В 2009 году эксперты посетили конференцию, организованную Ассоциацией по развитию искусственного интеллекта (AAAI), чтобы обсудить, смогут ли компьютеры и роботы получить какую-либо автономию и насколько эти способности могут представлять угрозу или опасность. Они отметили, что некоторые роботы приобрели различные формы полуавтономии, в том числе способность самостоятельно находить источники энергии и возможность самостоятельно выбирать цели для атаки с помощью оружия. Они также отметили, что некоторые компьютерные вирусы могут уклоняться от уничтожения и достигли «тараканьего интеллекта». Они отметили, что самосознание, описанное в научной фантастике, вероятно, маловероятно, но есть и другие потенциальные опасности и подводные камни. ^[114]Различные источники средств массовой информации и научные группы отметили отдельные тенденции в разных областях, которые вместе могут привести к большей функциональности и автономности роботов, и которые вызывают некоторые внутренние проблемы. ^{[116] [117] [118]} В 2015 году было показано, что роботы Nao alderen обладают способностью к некоторой степени самосознания. Исследователи из Лаборатории искусственного интеллекта и рассуждений в Политехническом институте Ренсселера в Нью-Йорке провели эксперимент, в ходе которого робот осознал себя и исправил свой ответ на вопрос, как только понял это. ^[119]

Военные роботы

Некоторые эксперты и ученые подвергают сомнению использование роботов в военных действиях, особенно когда таким роботам дается некоторая степень автономности. ^[120] Есть также опасения по поводу технологий, которые могут позволить управлять некоторыми вооруженными роботами в основном другими роботами. ^[121] ВМС США профинансировали отчет, в котором указывается, что по мере того, как военные роботы становятся более сложными, следует уделять больше внимания последствиям их способности принимать автономные решения. ^{[122] [123]} Один исследователь утверждает, что автономные роботы могут быть более гуманными, поскольку они могут принимать решения более эффективно. Однако другие эксперты сомневаются в этом. ^[124]

В частности, один робот, EATR , вызвал обеспокоенность общественности ^[125] своим источником топлива, поскольку он может постоянно заправляться, используя органические вещества. ^[126] Хотя двигатель EATR разработан для работы на биомассе и растительности ^[127], специально выбранных его датчиками, которые он может найти на полях сражений или в других местных средах, в проекте заявлено, что куриный жир также можно использовать. ^[128]

Мануэль де Ланда отметил, что «умные ракеты» и автономные бомбы, оснащенные искусственным восприятием, можно считать роботами, поскольку они принимают некоторые из своих решений автономно. Он считает, что это представляет собой важную и опасную тенденцию, когда люди передают важные решения машинам. ^[129]

Отношение к безработице

На протяжении веков люди предсказывали, что машины сделают рабочих устаревшими и увеличат безработицу , хотя обычно считается, что причины безработицы связаны с социальной политикой. ^[130]

Недавний пример замены людей связан с тайваньской технологической компанией Foxconn, которая в июле 2011 года объявила о трехлетнем плане замены рабочих большим количеством роботов. В настоящее время компания использует десять тысяч роботов, но в течение трех лет планирует увеличить их количество до миллиона. ^[131]

Юристы предположили, что рост числа роботов на рабочем месте может привести к необходимости улучшения законов о сокращении штатов. ^[132]

Кевин Дж. Делани сказал: «Роботы занимают рабочие места у людей. Но Билл Гейтс считает, что правительства должны облагать налогом их использование компаниями, чтобы хотя бы временно замедлить распространение автоматизации и профинансировать другие виды занятости». ^[133] налог робота также поможет платить гарантированный прожиточный минимум для уволенных работников.

В Докладе Всемирного банка о мировом развитии за 2019 год приводятся свидетельства того, что, хотя автоматизация вытесняет рабочих, технологические инновации создают больше новых отраслей и рабочих мест. ^[134]

Современное использование

В настоящее время существует два основных типа роботов в зависимости от их использования: автономные роботы общего назначения и специализированные роботы.

Роботы могут быть классифицированы по их специфичности цели. Робот может быть сконструирован так, чтобы очень хорошо выполнять одну конкретную задачу или менее хорошо выполнять ряд задач. Все роботы по своей природе могут быть перепрограммированы на другое поведение, но некоторые из них ограничены своей физической формой. Например, заводской робот-манипулятор может выполнять такие работы, как резка, сварка, склеивание или выступать в роли ярмарочного аттракциона, в то время как робот-подбирающий робот может заполнять только печатные платы.

Автономные роботы общего назначения

Автономные роботы общего назначения могут независимо выполнять множество функций. Автономные роботы общего назначения, как правило, могут независимо перемещаться в известных пространствах, удовлетворять собственные потребности в подзарядке, взаимодействовать с электронными дверями и лифтами и выполнять другие основные задачи. Как и компьютеры, роботы общего назначения могут связываться с сетями, программным обеспечением и аксессуарами, что увеличивает их полезность. Они могут узнавать людей или предметы, разговаривать, поддерживать дружеские отношения, следить за качеством окружающей среды, реагировать на сигналы тревоги, брать припасы и выполнять другие полезные задачи. Роботы общего назначения могут выполнять множество функций одновременно или выполнять разные роли в разное время суток. Некоторые такие роботы пытаются имитировать людей и даже внешне могут напоминать людей; этот тип роботов называется гуманоидным роботом.Роботы-гуманоиды все еще находятся на очень ограниченной стадии, так как ни один робот-гуманоид пока не может перемещаться по комнате, в которой он никогда не был.^{[ необходима цитата ]} Таким образом, гуманоидные роботы действительно весьма ограничены, несмотря на их разумное поведение в хорошо известной среде.

Заводские роботы

Производство автомобилей

За последние три десятилетия на автомобильных заводах преобладали роботы. Типичный завод содержит сотни промышленных роботов, работающих на полностью автоматизированных производственных линиях, с одним роботом на каждые десять человек-рабочих. На автоматизированной производственной линии шасси транспортного средства на конвейере сваривается , склеивается , окрашивается и, наконец, собирается на последовательности роботизированных станций.

Упаковка

Промышленные роботы также широко используются для паллетирования и упаковки промышленных товаров, например, для быстрого извлечения картонных коробок с напитками с конца конвейерной ленты и их укладки в ящики или для загрузки и разгрузки обрабатывающих центров.

Электроника

Печатные платы массового производства (ПП) почти исключительно производятся роботами-разборщиками, обычно с манипуляторами SCARA , которые удаляют крошечные электронные компоненты с лент или лотков и с большой точностью помещают их на ПП. ^[135] Такие роботы могут размещать сотни тысяч компонентов в час, намного превосходя человека по скорости, точности и надежности. ^[136]

Автоматизированные управляемые машины (АГВ)

Мобильные роботы, следящие за маркерами или проводами в полу или использующие зрение ^[84] или лазеры, используются для транспортировки товаров вокруг крупных объектов, таких как склады, контейнерные порты или больницы. ^[137]

Ранние роботы в стиле AGV

Ограничено задачами, которые можно было точно определить и которые нужно было выполнять каждый раз одинаково. Требовалось очень мало обратной связи или интеллекта, а роботам требовались только самые простые экстероцепторы (датчики). Ограничения этих AGV заключаются в том, что их пути нелегко изменить, и они не могут изменить свой путь, если препятствия блокируют их. Если один AGV выходит из строя, он может остановить всю работу.

Промежуточные технологии AGV

Разработано для развертывания триангуляции с маяков или сеток штрих-кода для сканирования на полу или потолке. На большинстве заводов системы триангуляции, как правило, требуют обслуживания от среднего до высокого, такого как ежедневная очистка всех радиомаяков или штрих-кодов. Кроме того, если высокий поддон или большое транспортное средство блокирует маяки или поврежден штрих-код, AGV могут потеряться. Часто такие AGV предназначены для использования в среде, свободной от людей.

Интеллектуальные AGV (i-AGV)

Такие как SmartLoader, ^[138] SpeciMinder, ^[139] ADAM, ^[140] Tug ^[141] Eskorta, ^[142] и MT 400 с Motivity ^[143] разработаны для рабочих мест, удобных для людей. Они ориентируются, узнавая природные особенности. 3D-сканеры или другие средства измерения окружающей среды в двух или трех измерениях помогают устранить совокупные ошибки в точных расчетах текущего положения AGV. Некоторые AGV могут создавать карты своего окружения, используя сканирующие лазеры с одновременной локализацией и картированием (SLAM), и использовать эти карты для навигации в реальном времени с другим планированием пути.и алгоритмы обхода препятствий. Они могут работать в сложных средах и выполнять неповторяющиеся и непоследовательные задачи, такие как транспортировка фотошаблонов в полупроводниковой лаборатории, образцов в больницах и товаров на складах. Для динамических областей, таких как склады, заполненные поддонами, для AGV требуются дополнительные стратегии с использованием трехмерных датчиков, таких как времяпролетные или стереокамеры .

Грязные, опасные, унылые или недоступные задачи

Есть много работ, которые люди предпочли бы оставить роботам. Работа может быть скучной, например, уборка дома или разметка линий спортивного поля , или опасной, например, исследование вулкана . ^[144] Другие работы физически недоступны, например, исследование другой планеты , ^[145] чистка внутренней части длинной трубы или выполнение лапароскопической хирургии. ^[146]

Космические зонды

Почти каждый когда-либо запущенный беспилотный космический зонд был роботом. ^{[147] [148]} Некоторые из них были запущены в 1960-х годах с очень ограниченными возможностями, но их способность летать и приземляться (в случае Луны 9 ) указывает на их статус роботов. Сюда входят , среди прочего, зонды "Вояджер" и "Галилео".

Telerobots

Дистанционно управляемые роботы , или телероботы, - это устройства, которые дистанционно управляются человеком-оператором, а не следуют заранее определенной последовательности движений, но которые имеют полуавтономное поведение. Они используются, когда человек не может присутствовать на объекте для выполнения работы, потому что он опасен, находится далеко или недоступен. Робот может находиться в другой комнате или в другой стране или может иметь совсем другой масштаб по сравнению с оператором. Например, робот для лапароскопической хирургии позволяет хирургу работать внутри пациента-человека в относительно небольших масштабах по сравнению с открытой операцией, что значительно сокращает время восстановления. ^[146] Их также можно использовать, чтобы не подвергать рабочих опасным и тесным пространствам, таким как воздуховоды.уборка. При обезвреживании бомбы оператор отправляет небольшого робота, чтобы вывести ее из строя. Некоторые авторы использовали устройство под названием Longpen для удаленной подписи книг. ^[149] Дистанционно управляемые самолеты-роботы, такие как беспилотный летательный аппарат Predator , все чаще используются в вооруженных силах. Эти беспилотные дроны могут исследовать местность и стрелять по целям. ^{[150] [151]} сотни роботов , таких как IROBOT «S PackBot и Фостер-Миллер TALON используются в Ираке и Афганистане на американских военных , чтобы разрядить придорожных бомб или самодельных взрывных устройств(СВУ) в деятельности, известной как обезвреживание боеприпасов (EOD). ^[152]

Автоматизированные машины для сбора урожая фруктов

Роботы используются для автоматизации сбора фруктов в садах по цене ниже, чем сборщики-люди.

Домашние роботы

Домашние роботы - это простые роботы, предназначенные для выполнения одной задачи в домашних условиях. Они используются в простых, но часто нежелательных работах, таких как уборка пылесосом , мытье полов и стрижка газонов . Примером домашнего робота является Roomba .

Военные роботы

Военные роботы включают робота SWORDS, который в настоящее время используется в наземных боях. Он может использовать различное оружие, и есть некоторые дискуссии о предоставлении ему некоторой степени автономии в ситуациях на поле боя. ^{[153] [154] [155]}

Беспилотные боевые летательные аппараты (БЛА), представляющие собой модернизированный вариант БПЛА , могут выполнять широкий спектр задач, включая боевые. Разрабатываются БЛА, такие как BAE Systems Mantis, которые будут иметь возможность летать сами, выбирать свой собственный курс и цель и принимать большинство решений самостоятельно. ^[156] BAE Таранис является UCAV построенный Великобритании , которая может летать через континенты без пилота и имеет новые средства , чтобы избежать обнаружения. ^[157] Ожидается, что летные испытания начнутся в 2011 году. ^[158]

AAAI изучал эту тему в глубину ^[108] , а его президент поручил провести исследование , чтобы посмотреть на этот вопрос. ^[159]

Некоторые высказали предположение о необходимости создания « Дружественного ИИ », что означает, что достижения, которые уже происходят с ИИ, также должны включать в себя попытку сделать ИИ по своей сути дружественным и гуманным. ^[160] Некоторые такие меры, как сообщается, уже существуют, в странах с тяжелыми роботами, такими как Япония и Южная Корея ^[161] , начали принимать правила, требующие, чтобы роботы были оснащены системами безопасности, и, возможно, наборы «законов», сродни трем законам Азимова. робототехники . ^{[162] [163]} В 2009 году Комитет по политике в области робототехники правительства Японии опубликовал официальный отчет. ^[164]Китайские официальные лица и исследователи выпустили отчет, предлагающий набор этических правил и набор новых юридических рекомендаций, получивших название «Робототехнические исследования». ^[165] Некоторая озабоченность была выражена по поводу возможного появления роботов, говорящих очевидную ложь. ^[166]

Горные роботы

Горные роботы предназначены для решения ряда проблем, с которыми в настоящее время сталкивается горнодобывающая промышленность, включая нехватку навыков, повышение производительности за счет снижения содержания руды и достижение экологических целей. Из-за опасного характера горных работ, в частности подземных горных работ , в последнее время значительно возросло распространение автономных, полуавтономных и дистанционно управляемых роботов. Ряд производителей транспортных средств предоставляют автономные поезда, грузовики и погрузчики, которые будут загружать материал, транспортировать его на рудник к месту назначения и выгружать без вмешательства человека. Одна из крупнейших горнодобывающих корпораций в мире, Rio Tinto , недавно расширила свой парк автономных грузовиков до самого большого в мире, состоящего из 150 автономных грузовиков.Грузовики Komatsu , работающие в Западной Австралии . ^[167] Точно так же BHP объявила о расширении своего парка автономных буровых установок до 21 самой большой в мире автономной буровой установки Atlas Copco . ^[168]

Бурение, лава и rockbreaking машины теперь также доступны в качестве автономных роботов. ^[169] Система управления буровой установкой Atlas Copco может автономно выполнять план бурения на буровой установке , перемещая буровую установку в нужное положение с помощью GPS, настраивая буровую установку и проводя бурение до заданной глубины. ^[170] Аналогичным образом, система Transmin Rocklogic может автоматически планировать путь для размещения камнолома в выбранном пункте назначения. ^[171] Эти системы значительно повышают безопасность и эффективность горных работ.

Здравоохранение

Роботы в здравоохранении выполняют две основные функции. Те, которые помогают человеку, например, страдающему таким заболеванием, как рассеянный склероз, и те, которые помогают в общих системах, таких как аптеки и больницы.

Домашняя автоматизация для пожилых людей и инвалидов

Роботы, используемые в домашней автоматизации , со временем развились от простых базовых роботов-помощников, таких как Handy 1 , ^[172], до полуавтономных роботов, таких как FRIEND, которые могут помогать пожилым людям и инвалидам с общими задачами.

Население стареет во многих странах, особенно в Японии, а это означает, что растет число пожилых людей, о которых необходимо заботиться, но относительно меньше молодых людей, которым необходимо заботиться о них. ^{[173] [174]} Люди являются лучшими помощниками, но там, где они недоступны, постепенно внедряются роботы. ^[175]

FRIEND - это полуавтономный робот, предназначенный для поддержки людей с ограниченными возможностями и пожилых людей в их повседневной жизни, например, при приготовлении и подаче еды. FRIEND позволяет пациентам с параличом нижних конечностей , мышечными заболеваниями или серьезным параличом (из-за инсульта и т. Д.) Выполнять задачи без помощи других людей, таких как терапевты или медперсонал.

Аптеки

Script Pro производит робота, предназначенного для помощи аптекам в отпуске по рецептам, которые состоят из твердых пероральных препаратов или лекарств в форме таблеток. ^{[176] [ нужен лучший источник ]} фармацевтом или аптека техниквводит информацию о рецепте в свою информационную систему. Система, определив, есть ли лекарство в роботе, отправит информацию роботу для наполнения. Робот имеет 3 флакона разного размера, которые необходимо заполнить в зависимости от размера таблетки. Техник-робот, пользователь или фармацевт определяет необходимый размер флакона на основе планшета, когда робот находится на складе. После наполнения флакона его подносят к конвейерной ленте, которая доставляет его к держателю, который вращает флакон и прикрепляет этикетку пациента. После этого его устанавливают на другой конвейер, который доставляет флакон с лекарством пациента в щель, на которой на светодиодном индикаторе отображается имя пациента. Затем фармацевт или технический специалист проверяет содержимое флакона, чтобы убедиться, что оно 's правильный препарат для правильного пациента, затем запечатывают флаконы и отправляют его на прием.

McKesson's Robot RX - это еще один продукт робототехники для здравоохранения, который помогает аптекам ежедневно отпускать тысячи лекарств с небольшими ошибками или без них. ^[177] Робот может быть десять футов в ширину и тридцать футов в длину и может содержать сотни различных видов лекарств и тысячи доз. Аптека экономит много ресурсов, таких как персонал, которые иначе недоступны в отрасли с дефицитом ресурсов. Он использует электромеханическую головку, соединенную с пневматической системой, для захвата каждой дозы и доставки ее в место хранения или выдачи. Голова движется по одной оси, поворачиваясь на 180 градусов, чтобы тянуть лекарства. Во время этого процесса используется штрих-код.технология для проверки правильности его вытягивания. Затем он доставляет лекарство в специальный контейнер для пациента на конвейерной ленте. После того, как бункер заполнен всеми лекарствами, которые нужны конкретному пациенту и которые хранятся в запасе робота, контейнер освобождается и возвращается на конвейер технику, ожидающему загрузки его в тележку для доставки на пол.

Роботы-исследователи

В то время как сегодня большинство роботов устанавливаются на фабриках или в домах, выполняя работу или спасая жизнь, многие новые типы роботов разрабатываются в лабораториях по всему миру. Большая часть исследований в области робототехники сосредоточена не на конкретных промышленных задачах, а на исследованиях новых типов роботов, альтернативных способов мышления или проектирования роботов и новых способов их производства. Ожидается, что эти новые типы роботов смогут решать проблемы реального мира, когда они наконец будут реализованы. ^{[ необходима цитата ]}

Бионические и биомиметические роботы

Один из подходов к созданию роботов - основывать их на животных. BionicKangaroo был разработан и спроектирован путем изучения и применения физиологии и методов передвижения кенгуру.

Нанороботы

Наноробототехника - это развивающаяся технологическая область создания машин или роботов, компоненты которых имеют микроскопический масштаб нанометра ( ^10-9 метров) или близкий к нему . Также известные как «наноботы» или «наниты», они будут построены из молекулярных машин . До сих пор исследователи в основном производили только части этих сложных систем, такие как подшипники, датчики и синтетические молекулярные двигатели , но также были созданы работающие роботы, такие как участники конкурса Nanobot Robocup. ^[178]Исследователи также надеются создать целых роботов размером с вирусы или бактерии, которые могли бы выполнять задачи в крошечном масштабе. Возможные применения включают микрохирургию (на уровне отдельных ячеек ), промышленный туман , ^[179] производство, оружие и очистку. ^[180] Некоторые люди предполагают, что если бы существовали нанороботы, которые могли бы воспроизводиться, Земля превратилась бы в « серую слизь », в то время как другие утверждают, что этот гипотетический результат - нонсенс. ^{[181] [182]}

Реконфигурируемые роботы

Несколько исследователей изучали возможность создания роботов, которые могут изменять свою физическую форму для решения конкретной задачи ^[183], например, вымышленный Т-1000 . Однако настоящие роботы далеко не такие сложные, и в основном состоят из небольшого количества единиц кубической формы, которые могут двигаться относительно своих соседей. Разработаны алгоритмы на случай, если такие роботы станут реальностью. ^[184]

Операторы роботизированных и мобильных лабораторий

В июле 2020 года ученые сообщили о разработке мобильного робота-химика и продемонстрировали, что он может помочь в экспериментальных поисках. По словам ученых, их стратегия заключалась в автоматизации исследователя, а не инструментов - высвобождая время для исследователей-людей для творческого мышления - и позволяла определять смеси фотокатализаторов для производства водорода из воды, которые были в шесть раз более активными, чем исходные составы. Модульный робот может управлять лабораторными приборами, работать почти круглосуточно и автономно принимать решения о своих дальнейших действиях в зависимости от результатов экспериментов. ^{[185] [186]}

Мягкие роботы

Роботы с силиконовыми корпусами и гибкими исполнительными механизмами ( воздушные мускулы , электроактивные полимеры и феррожидкости ) выглядят и ощущаются иначе, чем роботы с жесткими скелетами, и могут вести себя иначе. ^[187] Мягкие, гибкие (а иногда даже мягкие) роботы часто предназначены для имитации биомеханики животных и других вещей, встречающихся в природе, что приводит к новым применениям в медицине, уходе, поиске и спасении, обработке пищевых продуктов и производстве, и научные исследования. ^{[188] [189]}

Рой роботов

Вдохновленные колониями насекомых, таких как муравьи и пчелы , исследователи моделируют поведение стаи тысяч крошечных роботов, которые вместе выполняют полезную задачу, например, находят что-то спрятанное, чистят или шпионят. Каждый робот довольно прост, но поведение роя более сложное. Весь набор роботов можно рассматривать как одну распределенную систему, точно так же, как колония муравьев может считаться суперорганизмом , проявляющим интеллект роя . Крупнейшие из созданных к настоящему времени роей включают рой iRobot, проект CentiBots SRI / MobileRobots ^[190]и рой проектов с открытым исходным кодом Micro-robotic Project, которые используются для исследования коллективного поведения. ^{[191] [192]} Рои также более устойчивы к неудачам. В то время как один большой робот может потерпеть неудачу и испортить миссию, рой может продолжаться, даже если несколько роботов потерпят неудачу. Это может сделать их привлекательными для миссий по исследованию космоса, отказ от которых обычно обходится очень дорого. ^[193]

Роботы с тактильным интерфейсом

Робототехника также находит применение в разработке интерфейсов виртуальной реальности . Специализированные роботы широко используются в сообществе тактильных исследователей. Эти роботы, называемые «тактильными интерфейсами», позволяют пользователю с сенсорным управлением взаимодействовать с реальным и виртуальным окружением. Роботизированные силы позволяют моделировать механические свойства «виртуальных» объектов, которые пользователи могут испытывать через осязание . ^[194]

Современное искусство и скульптура

Современные художники используют роботов для создания работ, включающих механическую автоматизацию. Существует множество областей робототехнического искусства, одна из которых - искусство роботизированных инсталляций , вид искусства инсталляции, который запрограммирован так, чтобы реагировать на взаимодействия зрителя с помощью компьютеров, датчиков и исполнительных механизмов. Таким образом, будущее поведение таких инсталляций может быть изменено при участии художника или участника, что отличает эти произведения искусства от других видов кинетического искусства .

Le Grand Palais в Париже организовал выставку «Художники и роботы», на которой были представлены произведения искусства, созданные более чем сорока художниками с помощью роботов в 2018 году. ^[195]

Роботы в популярной культуре

Литература

Роботизированные персонажи, андроиды (искусственные мужчины / женщины) или гиноиды (искусственные женщины) и киборги (также « бионические мужчины / женщины» или люди со значительными механическими усовершенствованиями) стали предметом научной фантастики.

Первое упоминание в западной литературе механических слуг появляется в Homer «s Илиады . В Книге XVIII Гефест , бог огня, создает новую броню для героя Ахилла с помощью роботов. ^[196] По словам Рьеперевод: «Золотые служанки поспешили помочь своему господину. Они были похожи на настоящих женщин и могли не только говорить и использовать свои конечности, но и были наделены умом и обучены ручной работе бессмертными богами». Слова «робот» или «андроид» не используются для их описания, но они, тем не менее, являются механическими устройствами, внешне похожими на человека. «Впервые слово« робот »было использовано в пьесе Карела Чапека« RUR »(Универсальные роботы Россума) (написанной в 1920 году)». Писатель Карел Чапек родился в Чехословакии (Чехия).

Возможно, самым плодовитым автором двадцатого века был Исаак Азимов (1920–1992) ^[197] , опубликовавший более пятисот книг. ^[198] Азимова, вероятно, больше всего помнят за его научно-фантастические рассказы, особенно о роботах, где он поместил роботов и их взаимодействие с обществом в центр многих своих работ. ^{[199] [200]} Азимов внимательно рассмотрел проблему идеального набора инструкций, которые могут быть даны роботам, чтобы снизить риск для людей, и пришел к своим « Трех законам робототехники».: робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред; робот должен подчиняться приказам людей, за исключением случаев, когда такие приказы противоречат Первому закону; и робот должен защищать свое собственное существование, пока такая защита не противоречит Первому или Второму закону. ^[201] Они были представлены в его рассказе 1942 года «Обход», хотя и были предвосхищены в нескольких более ранних рассказах. Позже Азимов добавил Нулевой закон: «Робот не может причинить вред человечеству или своим бездействием позволить человечеству причинить вред»; остальные законы изменяются последовательно, чтобы признать это.

Согласно Оксфордскому словарю английского языка, первый отрывок в рассказе Азимова « Лжец! » (1941), в котором упоминается Первый закон, является самым ранним зарегистрированным использованием слова « робототехника» . Азимов изначально не знал об этом; он предположил, что это слово уже существует, по аналогии с механикой, гидравликой и другими подобными терминами, обозначающими отрасли прикладного знания. ^[202]

Фильмы

Роботы появляются во многих фильмах. Большинство роботов в кино - вымышленные. Двумя самыми известными являются R2-D2 и C-3PO из франшизы « Звездные войны ».

Секс-роботы

Концепция секс-роботов- гуманоидов вызвала как общественное внимание, так и озабоченность. Противники концепции заявили, что разработка секс-роботов была бы морально неправильной. ^{[203] [204] [205] [206]} Они утверждают, что внедрение таких устройств было бы социально вредным и унизительным для женщин и детей. ^[204]

Проблемы, изображенные в массовой культуре

Страхи и опасения по поводу роботов неоднократно выражались в большом количестве книг и фильмов. Распространенной темой является создание господствующей расы сознательных и очень умных роботов, стремящихся захватить или уничтожить человечество. Франкенштейн (1818), часто называемый первым научно-фантастическим романом, стал синонимом темы робота или андроида, выходящего за рамки своего создателя.

Другие работы на похожие темы включают «Механический человек» , «Терминатор» , « Беглец» , « Робокоп» , « Репликаторы» в « Звездных вратах» , « Сайлоны» в « Звездном крейсере Галактика» , « Киберлюди и далеков» в « Докторе Кто» , «Матрица» , « Энтиран и я, робот» . Некоторые вымышленные роботы запрограммированы убивать и разрушать; другие получают сверхчеловеческий интеллект и способности, обновляя собственное программное обеспечение и оборудование. Примеры популярных СМИ, где робот становится злым: 2001: Космическая одиссея ,Красная планета и Энтиран .

Игра Horizon Zero Dawn 2017 года исследует темы робототехники в войне, этики роботов и проблемы управления искусственным интеллектом , а также положительное или отрицательное влияние, которое такие технологии могут оказать на окружающую среду.

Другой распространенной темой является реакция, которую иногда называют « сверхъестественной долиной », беспокойства и даже отвращения при виде роботов, слишком похожих на людей. ^[107]

Совсем недавно вымышленные изображения роботов с искусственным интеллектом в таких фильмах, как AI Artificial Intelligence и Ex Machina, а также в телеадаптации Westworld 2016 года, вызвали сочувствие аудитории к самим роботам.

Смотрите также

• Указатель статей по робототехнике
• Краткое описание робототехники
• Искусственный интеллект
• Уильям Грей Уолтер

Конкретные концепции робототехники

• Передвижение робота
• Одновременная локализация и отображение
• Тактильный датчик
• Teleoperation
• Жуткая долина
• машина фон Неймана
• Пробуждение робота
• Нейроморфная инженерия

Методы и категории робототехники

• Когнитивная робототехника
• Робот-компаньон
• Домашний робот
• Эпигенетическая робототехника
• Эволюционная робототехника
• Гуманоидный робот
• Автономный робот
• Микроботика
• Управление роботом

Конкретные роботы и устройства

• AIBO
• Автономный дрон-космодром
• Автомобиль без водителя
• Дружественная робототехника
• Семья Лели Юнона
• Робот для транспортировки жидкостей
• Патрульный бот
• РобоБи
• Робориор
• Магазин приложений для роботов

Другие статьи по теме

• Беспилотный автомобиль
• Автомобиль дистанционного управления
• Автоматизированная управляемая машина

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Посмотрите на эскизные рисунки этого гуманоидного робота-художника с поля зрения (CNN, видео, 2019)
• Чапек, Карел (1920). RUR , Авентинум, Прага.
• Марголиус, Иван. «Робот Праги», Информационный бюллетень, Друзья чешского наследия № 17, осень 2017, стр. 3–6. Https://czechfriends.net/images/RobotsMargoliusJul2017.pdf
• Глейзер, Хорст Альберт и Россбах, Сабина: Искусственный человек, Франкфурт / М., Берн, Нью-Йорк, 2011 «Трагическая история»
• Серия статей TechCast, Джейсон Рупински и Ричард Микс, «Отношение общества к Android : пол, задачи и цены роботов»
• Чейни, Маргарет [1989: 123] (1981). Тесла, человек вне времени . Дорсет Пресс. Нью-Йорк. ISBN 0-88029-419-1 
• Крейг, Дж. Дж. (2005). Введение в робототехнику , Пирсон Прентис Холл. Река Аппер Сэдл, штат Нью-Джерси.
• Gutkind, L . (2006). Почти человек: заставить роботов думать . Нью-Йорк: WW Norton & Company, Inc.
• Нидхэм, Джозеф (1986). Наука и цивилизация в Китае : Том 2 . Тайбэй: Caves Books Ltd.
• Сотбис Нью-Йорк. Коллекция игрушечных жестяных роботов Мэтта Вайса (1996)
• Цай, LW (1999). Робот-анализ . Вайли. Нью-Йорк.
• ДеЛанда, Мануэль . Война в эпоху интеллектуальных машин . 1991. Swerve. Нью-Йорк.
• Журнал полевой робототехники

внешняя ссылка

В Wikiquote есть цитаты, связанные с: Робот

• Робот в Британской энциклопедии
• Робототехника в Curlie