Робот

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Робот (від чеськ. robota) — пристрій, керований за допомогою електронної плати або комп'ютера, який можна запрограмувати на виконання певних операцій.

У більшості випадків сучасні роботи — це «руки», маніпулятори, закріплені на основі і призначені для виконання одноманітної роботи типу складання, переміщення. До роботів також відносяться пристрої, що працюють у важких для людини середовищах і керовані дистанційно, наприклад роботи, що виконують роботи на великих глибинах, у космосі, пристрої для доставки снарядів та ін., а також роботизовані іграшки.

Робот це електромеханічний, пневматичний, гідравлічний пристрій або їх комбінація, призначений для заміни людини в промисловості, небезпечних середовищах та ін. Прийнятий зараз у всьому світі термін був винайдений чеським письменником Карелом Чапеком та його братом Йозефом і вперше використаний в п'єсі Чапека «Р.У.Р.» («Россумські універсальні роботи» 1921). Спочатку для позначення істот було запропоновано слово похідне від латинського "labor" (робота), але потім Карел Чапек зупинився на похідній від чеського robota [1].

Робот-гуманоїд Honda

Робот може безпосередньо підкорятися командам оператора, може працювати по заздалегідь складеній програмі або слідувати набору загальних вказівок з допомогою технології штучного інтелекту. Ці завдання дозволяють полегшити або зовсім замінити людську працю на виробництві, в будівництві, при роботі з важкими вантажами, шкідливими матеріалами, а також в інших важких або небезпечних для людини умовах.

Походження терміну[ред.ред. код]

Вперше слово "робот" пролунало 1921 р. в п’єсі "Р.У.Р" ("Розумні універсальні роботи") чеського письменника Карела Чапека. Так він назвав механічних істот, які ззовні нагадували людей. Упродовж кількох наступних років п'єсу поставили у більшості великих міст світу. Чапек отримав славу та статки. А слово "робот" увійшло до словників багатьох мов.

У чорнових варіантах п'єси письменник замість слова "робот" вживав "лабор". Його він утворив від латинського слова "labor", що перекладається як "робота". Проте назва авторові не подобалася, а нову ніяк не вдавалося вигадати. Якось його брат Йозеф запропонував замінити слово "лабор" на "робот". Останнє походило від словацького "robota" — "праця". А чеською воно означало "важка робота", "каторжна робота". Це цілком відповідало змістові п'єси, у якій роботи виконували замість людей усю найважчу або рутинну працю.

1928-го в першому виданні "Оксфордського словнику англійської мови" при слові "робот" зазначалося, що його створив автор п'єси "Р.У.Р." Карел Чапек. Той одразу спростував інформацію — вказав, що насправді творцем слова є його брат Йозеф [1].

Функціональна схема робота[ред.ред. код]

У складі робота є механічна частина і система управління цією механічною частиною, яка у свою чергу отримує сигнали від сенсорної частини. Механічна частина робота ділиться на маніпуляційну систему і систему пересування.

Механічна частина[ред.ред. код]

Маніпуляційна система роботів[ред.ред. код]

Навчальний робот-маніпулятор SCORBOT-ER 4u

Маніпулятори для роботів — це аналог рук людини.

Маніпулятори включають рухомі ланки двох типів:

  • ланки, що забезпечують поступальну ходу
  • ланки, що забезпечують кутові переміщення

Поєднання і взаємне розташування ланок визначає ступінь рухливості, а також область дії маніпуляційної системи робота.

Для забезпечення руху в ланках можуть використовуватися електричний, гідравлічний або пневматичний привід.

Частиною маніпуляторів (хоч і необов'язковою) є захватні пристрої. Найбільш універсальні захватні пристрої аналогічні руці людини — захоплення здійснюється за допомогою механічних «пальців». Для захоплення плоских предметів використовуються захватні пристрої з пневматичним присоском. Для захоплення ж безлічі однотипних деталей (що зазвичай і відбувається при застосуванні роботів в промисловості) застосовують спеціалізовані конструкції.

Замість захватних пристроїв маніпулятор може бути оснащений робочим інструментом. Це може бути пульверизатор, зварювальна головка, викрутка тощо.

Система пересування роботів[ред.ред. код]

Для пересування по відкритій місцевості найчастіше використовують колісну або гусеничну, рідше — крокуючу систему пересування роботів. Це найуніверсальні види систем переміщення.

Робот на гусеничному ході

Для нерівних поверхонь створюються гібридні конструкції, що поєднують колісний або гусеничний хід з складною кінематикою руху коліс. Така конструкція була застосована в місяцеході.

Усередині приміщень, на промислових об'єктах використовуються пересування уздовж монорельсів, по підлоговій колії тощо.

Для переміщення по похилих, вертикальних площинах використовуються системи аналогічні «крокуючим» конструкціям, але з пневматичними присосками.

Система керування роботами[ред.ред. код]

Системи керування робототехнічними пристроями будуються на тому самому технічному базисі, що і всі інші автоматичні пристрої. Алгоритми систем керування роботами вивчаються у курсах теорії автоматичного керування, теоретичної механіки. Звичайно це лише найзагальніші курси, для глибшого вивчення рекомендується теорія навігаційних систем, наближена теорія гіроскопів, електротехніка, цифрова та аналогова схемотехніка та ін.

У сучасному світі, коли домінуючою течією є конвергенція технологій та наук, у керуванні роботами цікавих результатів досягають застосуванням знань людства з біології та моделей поведінки тварин.

Загальновизнаним є поділення методів керування на: програмне керування, адаптивне керування, інтелектуальне керування, напівавтоматичне або телекерування - тобто за участю людини.

Програмне керування[ред.ред. код]

Програмне керування — найпростіший тип системи керування, використовується для управління маніпуляторами на промислових об'єктах. У таких роботах відсутня сенсорна частина, всі дії жорстко фіксовані і регулярно повторюються.

Адаптивне керування[ред.ред. код]

Роботи з адаптивною системою керування оснащені сенсорною частиною. Сигнали, що передаються сенсорами, аналізуються і залежно від результатів ухвалюється рішення про подальші дії, перехід до наступної стадії дій тощо.

Інтелектуальне керування[ред.ред. код]

Інтелектуальний спосіб керування заснований на методах штучного інтелекту. Серед яких можна виділити, як найпоширінеші - нечітку логіку та нейронні мережі.

Управління за участю людини[ред.ред. код]

Управління роботом людиною за допомогою дистанційних систем керування. Прикладом такого робота є апарат для розмінування з дистанційним керуванням.

Огляд[ред.ред. код]

Сучасні роботи функціонують на основі принципів зворотного зв'язку, підлеглого управління і ієрархічності системи управління роботом.

Ієрархія системи управління роботом має на увазі ділення системи управління на горизонтальні шари, що управляють загальною поведінкою робота, розрахунком необхідної траєкторії руху маніпулятора, поведінкою окремих його приводів, і шари, що безпосередньо здійснюють управління двигунами приводів.

Концепція підлеглого управління служить для побудови системи управління приводом. Сенс концепції наступний:

Хай необхідно побудувати систему управління приводом по положенню (наприклад, по куту повороту ланки маніпулятора). Система замикається зворотним зв'язком по положенню, а усередині системи управління по положенню функціонує система управління за швидкістю з своїм зворотним зв'язком за швидкістю, усередині якої існує контур управління по струму з своїм зворотним зв'язком.

Сучасний робот оснащений не тільки зворотними зв'язками по положенню, швидкості і прискоренням ланок. При захопленні деталей робот повинен знати, чи вдало він захопив деталь. Якщо деталь крихка або її поверхня має високий ступінь чистоти, будуються складні системи із зворотним зв'язком по зусиллю, що дозволяють роботові схоплювати деталь, не ушкоджуючи її поверхню і не руйнуючи її.

Управління роботом може здійснюватися як людиною-оператором, так і системою управління промисловим підприємством (ERP-системою), що погоджують дії робота з готовністю заготовок і верстатів з ЧПУ до виконання технологічних операцій.

Серед найпоширеніших дій, що здійснюються промисловими роботами можна назвати такі:

  • переміщення деталей і заготовок від верстата до верстата або від верстата до систем змінних палет;
  • зварка швів і точкова зварка;
  • фарбування;
  • виконання операцій різання з рухом інструменту по складній траєкторії.

Промисловий робот є пристроєм, що проводить якісь маніпулятивні функції, схожі з функціями руки людини.

«Робот» взагалі — поняття невизначене, і тому до класу роботів можна віднести багато автоматичних пристроїв.

Промислові роботи є важливими компонентами автоматизованих гнучких виробничих систем, які дозволяють збільшити продуктивність праці. На жаль, повну і економічно виправдану автоматизацію виробництв ще не досягнуто.

Роботи, що працюють в спеціальних умовах (висока радіація, тиск, температура, підводний світ, космос) дозволяють, не ризикуючи життям людей, здійснювати різні операції як дослідницького, так і рятувального і антитерористичного характеру.

Історія[ред.ред. код]

Ідея штучних істот вперше згадується в старогрецькому міфі про Кадма, який, убивши дракона, розкидав його зуби по землі і заорав їх, із зубів виросли солдати, та в іншому старогрецькому міфі про Пігмаліона, який вдихнув життя в створену ним статую, Галатею. Також в міфі про Гефеста розповідається, як він створив собі різних слуг. Староєврейський міф розповідає про Голема, який був оживлений кабалістичною магією.

Схожий міф розповідається в скандинавському епосі Молодша Едда. Там розповідається про глиняного гіганта Місткалфе, створеного тролем Рунгнером для сутички з Тором, богом грому.

Перше креслення людиноподібного робота було зроблене Леонардо да Вінчі близько 1495 року. Записи Леонардо, знайдені в 1950-х, містили детальні креслення механічного лицаря, здатного сидіти, розводити руки, рухати головою і відкривати забрало. Дизайн швидше за все заснований на анатомічних дослідженнях, записаних у Вітрувіанській людині. Невідомо, чи намагався Леонардо побудувати робота.

Першого працюючого робота — андроїда, що грає на флейті, — створив в 1738 році французький механік і винахідник Жак де Вокансон. Він також виготовив механічних качок, які, як то кажуть, вміли клювати корм і випорожнюватися.

У 1969 році був створений перший робот, який здатний самостійно функціонувати та оцінювати власні дії - Робот Шекі. З розвитком технології люди все частіше бачили в механічних істотах щось більше, ніж просто іграшки. Література відобразила страхи людства, що люди можуть бути замінені своїми власними творіннями. Роман «Франкенштейн, або Сучасний Прометей» (1818) іноді називають першим науково-фантастичним твором, що втілює цю проблему. Пізніше Карел Чапек пише знамениту п'єсу «R.U.R.», у якій представлена ідея складальної лінії, на якій роботи збирають самих себе, твір мав економічний і філософський підтексти. Саме в цьому творі вперше вживається термін "робот". Надалі ці ідеї розвиваються в фільмах «Метрополіс» (1927), «Той, що біжить по лезу бритви» (1982) і «Термінатор» (1984). Як роботи з штучним інтелектом стають реальністю і взаємодіють з людиною, показано у фільмах «Штучний розум» (2001) режисера Стівена Спілберга і «Я, робот» (2004) режисера Алекса Пройяса.

У 1981 році Кензі Урада, робочий заводу Kawasaki став першою офіційною жертвою, загиблою від руки робота. З того часу число жертв роботів росте, не зважаючи на впровадження вдосконалених механізмів безпеки.

Роботи сьогодні[ред.ред. код]

Одним з перших прикладів вдалої масової промислової реалізації побутових роботів стала механічна собачка «Aibo» корпорації «Sony».

У вересні 2005 у вільний продаж вперше поступили перші людиноподібні роботи «Вакамару» виробництва фірми Mitsubishi. Робот вартістю $15 тис. здатний впізнавати особи, розуміти деякі фрази, давати довідки, виконувати деякі секретарські функції, стежити за приміщенням.

Індустріальні роботи[ред.ред. код]

Докладніше: Промисловий робот

Промислово-індустріальні роботи в останні десятиріччя майже повністю замінили людську працю в різноманітних галузях, особливо в технологічних процесах, де потрібна прецизійна точність, швидкість та одноманітність, повторюваність операцій - в машинобудуванні та обробці металів, в виробництві мікропроцесорів і навіть в таких галузях як виробництво або складання паперово-картонної тари.

Військові роботи[ред.ред. код]

Докладніше: Бойовий робот

Дослідний Центр Військово-морського флоту США опублікував концепцію використання бойових роботів.[2] На відміну від попередніх документів такого роду, що готуються з 1960-х років, у цьому вперше запропоновано кардинально новий принцип: машини повинні знищувати тільки інші машини.

У документі, що називається Концепція Операцій Збройних Автономних Систем підкреслюється, що за нинішніх умов головним завданням армій є не виграш війни, а виграш миру. У цих умовах украй небезпечно використовувати бойову техніку, що апріорі небезпечна для мирного населення. Знищення мирних жителів у ході легітимних воєнних операцій є практично неминучим. Небезпека убивства безневинних зростає у разі, якщо в бій йдуть бойові роботи, не здатні відрізнити, наприклад, бойовика з вибуховим пристроєм у руці від жінки з відром.

Виходячи з цього, автори концепції пропонують від самого початку налаштовував роботів на боротьбу не з носіями зброї, а із самою зброєю. Наприклад, з появою супротивника, озброєного автоматом, робот повинен цілитися не в людину, а в автомат. Якщо при цьому буде убито або поранено ворожого солдата чи повстанця, подібні огріхи можна буде розцінювати, як нестрашну помилку.

Посилання[ред.ред. код]

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]