Робототехника — это междисциплинарное исследование и практика проектирования, строительства, эксплуатации и использования роботов . [1]
В машиностроении робототехника — это проектирование и создание физических структур роботов, а в информатике робототехника фокусируется на алгоритмах автоматизации роботов. Другие дисциплины, способствующие робототехнике, включают электротехнику , управление , программное обеспечение , информацию , электронику , телекоммуникации , компьютеры , мехатронику , материаловедение и биомедицинскую инженерию.
Целью большинства робототехники является создание машин, которые могут помогать людям . Многие роботы созданы для выполнения работ, опасных для людей, таких как поиск выживших в нестабильных руинах, исследование космоса, шахт и затонувших кораблей. Другие заменяют людей на скучных, однообразных или неприятных работах, таких как уборка, мониторинг, транспортировка и сборка. Сегодня робототехника является быстро развивающейся областью, поскольку технологический прогресс продолжается; исследование, проектирование и создание новых роботов служат различным практическим целям.
Существует много типов роботов; они используются в самых разных средах и для самых разных целей. Хотя они разнообразны по применению и форме, все они имеют три основных аспекта, когда дело касается их дизайна и конструкции:
Поскольку все больше и больше роботов проектируются для конкретных задач, этот метод классификации становится все более актуальным. Например, многие роботы предназначены для сборочных работ, но их нелегко адаптировать для других применений. Их называют «роботами-сборщиками». Для шовной сварки некоторые поставщики предоставляют комплексные сварочные системы с роботом, то есть сварочным оборудованием, а также другими устройствами для обработки материалов, такими как поворотные столы и т. д., как единый блок. Такая интегрированная роботизированная система называется «сварочным роботом», хотя ее дискретный манипулятор может быть адаптирован для решения самых разных задач. Некоторые роботы специально разработаны для манипулирования тяжелыми грузами и имеют маркировку «роботы для тяжелых условий эксплуатации». [3]
Текущие и потенциальные области применения включают в себя:
В настоящее время в качестве источника питания используются преимущественно (свинцово-кислотные) аккумуляторы . В качестве источника питания для роботов можно использовать различные типы батарей. Они варьируются от свинцово-кислотных батарей, которые безопасны и имеют относительно длительный срок хранения, но довольно тяжелые по сравнению с серебряно-кадмиевыми батареями, которые намного меньше по объему и в настоящее время намного дороже. При проектировании робота с батарейным питанием необходимо учитывать такие факторы, как безопасность, срок службы и вес . Также можно использовать генераторы, часто некоторые виды двигателей внутреннего сгорания . Однако такие конструкции часто являются механически сложными, требуют топлива, отвода тепла и относительно тяжелы. Трос, соединяющий робота с источником питания, полностью отключит питание робота. Преимущество этого заключается в экономии веса и пространства за счет перемещения всех компонентов для выработки и хранения электроэнергии в другое место. Однако у этой конструкции есть недостаток: к роботу постоянно подключен кабель, с которым может быть сложно справиться. [15] Потенциальными источниками энергии могут быть:
Приводы — это « мышцы » робота, части, преобразующие накопленную энергию в движение. [16] На сегодняшний день наиболее популярными приводами являются электродвигатели, которые вращают колесо или шестерню, а также линейные приводы, которые управляют промышленными роботами на заводах. В последнее время появились некоторые достижения в области альтернативных типов приводов, работающих на электричестве, химикатах или сжатом воздухе.
Подавляющее большинство роботов используют электродвигатели , часто коллекторные и бесщеточные двигатели постоянного тока в портативных роботах или двигатели переменного тока в промышленных роботах и станках с ЧПУ . Этим двигателям часто отдают предпочтение в системах с меньшими нагрузками и где преобладающей формой движения является вращение.
Различные типы линейных приводов перемещаются внутрь и наружу вместо вращения и часто меняют направление быстрее, особенно когда необходимы очень большие усилия, например, в промышленной робототехнике. Обычно они приводятся в действие сжатым и окисленным воздухом ( пневматический привод ) или маслом ( гидравлический привод ). Линейные приводы также могут приводиться в действие электричеством, которое обычно состоит из двигателя и ходового винта. Другим распространенным типом является механический линейный привод, такой как реечная передача на автомобиле.
Последовательное упругое приведение в действие (SEA) основано на идее создания преднамеренной эластичности между приводом двигателя и нагрузкой для надежного управления силой. Благодаря результирующей более низкой отраженной инерции последовательное упругое срабатывание повышает безопасность при взаимодействии робота с окружающей средой (например, людьми или заготовками) или во время столкновений. [17] Кроме того, он также обеспечивает энергоэффективность и амортизацию (механическую фильтрацию), одновременно снижая чрезмерный износ трансмиссии и других механических компонентов. Этот подход успешно применяется в различных роботах, особенно в продвинутых производственных роботах [18] и шагающих роботах- гуманоидах . [19] [20]
Проектирование регулятора последовательного упругого привода чаще всего выполняется в рамках пассивности , поскольку обеспечивает безопасность взаимодействия с неструктурированной средой. [21] Несмотря на свою замечательную стабильность и надежность, эта структура страдает от жестких ограничений, налагаемых на контроллер, которые могут снизить производительность. Отсылаем читателя к следующему обзору, в котором обобщаются общие архитектуры контроллеров для SEA, а также соответствующие достаточные условия пассивности. [22] Одно недавнее исследование выявило необходимые и достаточные условия пассивности для одной из наиболее распространенных архитектур управления импедансом , а именно SEA с источником скорости. [23] Эта работа имеет особое значение, поскольку она впервые определяет неконсервативные границы пассивности в схеме SEA, что позволяет более широкий выбор коэффициентов усиления управления.
Пневматические искусственные мышцы, также известные как воздушные мышцы, представляют собой специальные трубки, которые расширяются (обычно до 42%), когда внутрь них нагнетается воздух. Они используются в некоторых приложениях роботов. [24] [25] [26]
Мышечная проволока, также известная как сплав с памятью формы, проволока Нитинол® или Флексинол®, представляет собой материал, который сжимается (менее 5%) при воздействии электричества. Они использовались для некоторых небольших роботов. [27] [28]
EAP или EPAM представляют собой пластиковый материал, который может существенно сжиматься (до 380% напряжения активации) от электричества и использовался в лицевых мышцах и руках человекоподобных роботов, [29] , а также для того, чтобы новые роботы могли плавать, [30] летать. , плавать или гулять. [31]
Недавними альтернативами двигателям постоянного тока являются пьезодвигатели или ультразвуковые двигатели . Они работают по принципиально другому принципу: крошечные пьезокерамические элементы, вибрирующие много тысяч раз в секунду, вызывают линейное или вращательное движение. Существуют разные механизмы работы; один тип использует вибрацию пьезоэлементов для вращения двигателя по кругу или по прямой. [32] Другой тип использует пьезоэлементы, чтобы вызвать вибрацию гайки или привести в движение винт. Преимуществами этих двигателей являются нанометровое разрешение, скорость и доступная сила для их размера. [33] Эти двигатели уже имеются в продаже и используются на некоторых роботах. [34] [35]
Эластичные нанотрубки — многообещающая технология создания искусственных мышц, находящаяся на ранней стадии экспериментальной разработки. Отсутствие дефектов в углеродных нанотрубках позволяет этим нитям упруго деформироваться на несколько процентов, при этом уровень запаса энергии для металлических нанотрубок составляет около 10 Дж /см 3 . Бицепс человека можно заменить проволокой из этого материала диаметром 8 мм. Такая компактная «мышца» может позволить будущим роботам обогнать и перепрыгнуть людей. [36]
Датчики позволяют роботам получать информацию об определенных измерениях окружающей среды или внутренних компонентов. Это важно для того, чтобы роботы могли выполнять свои задачи и реагировать на любые изменения в окружающей среде, чтобы рассчитать соответствующую реакцию. Они используются для различных форм измерений, для предупреждения роботов о безопасности или неисправностях, а также для предоставления информации в режиме реального времени о выполняемой задаче.
Современные роботизированные руки и протезы получают гораздо меньше тактильной информации, чем человеческая рука. Недавние исследования позволили разработать массив тактильных датчиков , имитирующий механические свойства и сенсорные рецепторы кончиков пальцев человека. [37] [38] Матрица датчиков представляет собой жесткий сердечник, окруженный проводящей жидкостью и эластомерной оболочкой. Электроды монтируются на поверхности жесткого сердечника и подключаются к устройству измерения импеданса внутри сердечника. Когда искусственная кожа касается объекта, путь жидкости вокруг электродов деформируется, вызывая изменения импеданса, которые отображают силы, получаемые от объекта. Исследователи ожидают, что важной функцией таких искусственных кончиков пальцев будет регулировка роботизированного захвата удерживаемых объектов.
В 2009 году ученые из нескольких европейских стран и Израиля разработали протез руки под названием SmartHand, который функционирует как настоящий, позволяя пациентам писать им, печатать на клавиатуре , играть на пианино и выполнять другие тонкие движения. Протез оснащен датчиками, которые позволяют пациенту ощущать настоящие чувства кончиками пальцев. [39]
Другие распространенные формы зондирования в робототехнике используют лидар, радар и гидролокатор. [40] Лидар измеряет расстояние до цели, освещая цель лазерным светом и измеряя отраженный свет с помощью датчика. Радар использует радиоволны для определения дальности, угла или скорости объектов. Сонар использует распространение звука для навигации, связи или обнаружения объектов на поверхности воды или под ней.
.jpg/1280px-Caught_Coding_(9690512888).jpg)
Определение роботизированной манипуляции было дано Мэттом Мэйсоном следующим образом: «манипуляция относится к контролю агента над окружающей средой посредством избирательного контакта». [41]
Роботам необходимо манипулировать объектами; подобрать, изменить, уничтожить, переместить или иным образом оказать влияние. Таким образом, функциональный конец руки робота, предназначенный для достижения эффекта (будь то рука или инструмент), часто называют концевыми эффекторами [42] , а «руку» называют манипулятором . [43] Большинство роботов-манипуляторов имеют сменные рабочие органы, каждый из которых позволяет им выполнять небольшой круг задач. У некоторых есть фиксированный манипулятор, который невозможно заменить, а у некоторых есть один манипулятор весьма общего назначения, например, гуманоидная рука. [44]
Одним из наиболее распространенных типов рабочих органов являются «захваты». В самом простом варианте он состоит всего из двух пальцев, которые могут открываться и закрываться, чтобы брать и отпускать множество мелких предметов. Пальцы можно, например, сделать из цепочки, через которую проходит металлическая проволока. [45] Руки, которые больше напоминают человеческую руку и работают как рука Тени , и рука Робонавта . [46] К рукам среднего уровня сложности относится делфтская рука. [47] [48] Механические захваты могут быть различных типов, в том числе фрикционными и охватывающими. Фрикционные губки используют всю силу захвата, чтобы удерживать объект на месте за счет трения. Обхватывающие челюсти удерживают объект на месте, используя меньше трения.
Всасывающие концевые рабочие органы, приводимые в действие вакуумными генераторами, представляют собой очень простые астрикционные [49] устройства, которые могут выдерживать очень большие нагрузки при условии, что захватывающая поверхность достаточно гладкая, чтобы обеспечить всасывание.
Роботы, подбирающие и размещающие электронные компоненты и крупные объекты, такие как ветровые стекла автомобилей, часто используют очень простые вакуумные рабочие органы.
Всасывающий тип рабочих органов широко используется в промышленности, отчасти потому, что естественная податливость мягких всасывающих рабочих органов может сделать робота более надежным в условиях несовершенного роботизированного восприятия. В качестве примера: рассмотрим случай системы машинного зрения робота, которая оценивает положение бутылки с водой, но имеет погрешность в 1 сантиметр. Хотя это может привести к тому, что жесткий механический захват проколет бутылку с водой, мягкий всасывающий концевой эффектор может просто слегка прогнуться и принять форму поверхности бутылки с водой.
Некоторые продвинутые роботы начинают использовать полностью гуманоидные руки, такие как Теневая Рука, МАНУС, [50] и рука Шунка. [51] Они обладают мощным интеллектом роботов (RDI) с 20 степенями свободы и сотнями тактильных датчиков. [52]
Для простоты большинство мобильных роботов имеют четыре колеса или несколько непрерывных гусениц . Некоторые исследователи пытались создать более сложных колесных роботов, имеющих всего одно или два колеса. Они могут иметь определенные преимущества, такие как более высокая эффективность и уменьшение количества деталей, а также возможность роботу перемещаться в ограниченных местах, чего не сможет сделать четырехколесный робот.
Балансирующие роботы обычно используют гироскоп, чтобы определить, насколько сильно робот падает, а затем пропорционально приводят колеса в одно и то же направление, чтобы уравновесить падение со скоростью сотни раз в секунду, основываясь на динамике перевернутого маятника . [53] Было разработано множество различных балансировочных роботов. [54] Хотя Segway обычно не считают роботом, его можно рассматривать как компонент робота, при использовании в качестве такового Segway называют их RMP (Роботизированная мобильная платформа). Примером такого использования был робот НАСА , установленный на сегвее. [55]
Одноколесный балансирующий робот — это расширение двухколесного балансирующего робота, позволяющее ему двигаться в любом двумерном направлении, используя круглый шар в качестве единственного колеса. Недавно было разработано несколько одноколесных балансирующих роботов, таких как « Ballbot » Университета Карнеги-Меллон, высота и ширина которого примерно соответствуют росту человека, и «BallIP» Университета Тохоку Гакуин . [56] Благодаря длинной, тонкой форме и способности маневрировать в ограниченном пространстве они могут функционировать лучше, чем другие роботы, в среде с людьми. [57]
Было предпринято несколько попыток с роботами, которые полностью находятся внутри сферического шара, либо путем вращения груза внутри шара, [58] [59] , либо путем вращения внешних оболочек сферы. [60] [61] Их также называют сферическими ботами [62] или шаровыми ботами. [63] [64]
Использование шести колес вместо четырех может обеспечить лучшее сцепление с дорогой на открытом воздухе, например, на каменистой грязи или траве.
Гусеницы танка обеспечивают еще большую тягу, чем шестиколесный робот. Гусеничные колеса ведут себя так, как будто они состоят из сотен колес, поэтому очень распространены для уличных и военных роботов, где роботу приходится передвигаться по очень пересеченной местности. Однако их сложно использовать в помещении, например, на коврах и гладких полах. Примеры включают городского робота НАСА «Урби». [65]
Ходьба – сложная и динамичная задача, которую необходимо решить. Было создано несколько роботов, которые могут надежно передвигаться на двух ногах, однако еще не создан ни один робот, столь же крепкий, как человек. Было проведено множество исследований ходьбы, вдохновленной человеком, например, в лаборатории AMBER, основанной в 2008 году факультетом машиностроения Техасского университета A&M. [66] Было создано множество других роботов, которые ходят более чем на двух ногах, поскольку этих роботов значительно проще построить. [67] [68] Шагающие роботы могут использоваться на неровной местности, что обеспечит лучшую мобильность и энергоэффективность, чем другие методы передвижения. Обычно роботы на двух ногах могут хорошо ходить по ровному полу и иногда подниматься по лестнице . Никто не может ходить по каменистой, неровной местности. Некоторые из опробованных методов:
Точка нулевого момента (ZMP) — это алгоритм, используемый такими роботами, как ASIMO от Honda . Бортовой компьютер робота пытается удержать общие силы инерции (сочетание силы тяжести Земли , ускорения и замедления ходьбы), которым точно противостоит сила реакции пола ( сила пола, отталкивающая ногу робота). Таким образом, две силы уравновешиваются, не оставляя момента (сила, заставляющая робота вращаться и падать). [69] Однако это не совсем то, как ходит человек, и разница очевидна для людей-наблюдателей, некоторые из которых отмечают, что ASIMO ходит так, как будто ему нужен туалет . [70] [71] [72] Алгоритм ходьбы ASIMO не статичен, и используется некоторая динамическая балансировка (см. ниже). Однако для ходьбы по-прежнему требуется гладкая поверхность.
Несколько роботов, созданных в 1980-х годах Марком Райбертом в Лаборатории ног Массачусетского технологического института, успешно продемонстрировали очень динамичную ходьбу. Первоначально робот, имеющий только одну ногу и очень маленькую ступню, мог оставаться в вертикальном положении, просто подпрыгивая. Движение такое же, как у человека на пого-палке . Когда робот падает набок, он слегка подпрыгивает в этом направлении, чтобы удержаться. [73] Вскоре алгоритм был обобщен на два и четыре этапа. Двуногий робот был продемонстрирован бегом и даже кувырком . [74] Также было продемонстрировано четвероногое животное , которое могло бежать рысью , бегать, шагать и прыгать. [75] Полный список этих роботов можно найти на странице «Роботы для лаборатории ног MIT». [76]
Более продвинутый способ ходьбы робота — использование алгоритма динамической балансировки, который потенциально более надежен, чем метод точки нулевого момента, поскольку он постоянно отслеживает движение робота и размещает ноги для поддержания устойчивости. [77] Эту технику недавно продемонстрировал робот Декстер компании Anybots , [78] который настолько стабилен, что может даже прыгать. [79] Другим примером является TU Delft Flame .
Возможно, наиболее многообещающий подход использует пассивную динамику , при которой для большей эффективности используется импульс качающихся конечностей . Было показано, что гуманоидные механизмы, полностью лишенные двигателя, могут спускаться по пологому склону, используя для движения только силу тяжести . Используя эту технику, роботу нужно лишь небольшое количество энергии двигателя, чтобы идти по плоской поверхности, или немного больше, чтобы подняться на холм . Эта технология обещает сделать шагающих роботов как минимум в десять раз более эффективными, чем шагающие ZMP, такие как ASIMO. [80] [81]
Современный пассажирский авиалайнер — это, по сути, летающий робот, которым управляют два человека. Автопилот может управлять самолетом на каждом этапе пути, включая взлет, обычный полет и даже посадку. [82] Другие летающие роботы необитаемы и известны как беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Они могут быть меньше и легче без пилота-человека на борту и летать на опасную территорию для выполнения задач военного наблюдения. Некоторые могут даже стрелять по целям под командой. Также разрабатываются БПЛА, которые могут вести огонь по целям автоматически, без необходимости команды человека. Другие летающие роботы включают крылатые ракеты , Entomopter и робот-микровертолет Epson . Такие роботы, как Air Penguin, Air Ray и Air Jelly, имеют тела легче воздуха, приводятся в движение лопастями и управляются гидролокатором.
BFR вдохновлены летающими млекопитающими, птицами и насекомыми. BFR могут иметь машущие крылья, создающие подъемную силу и тягу, или приводиться в движение гребным винтом. BFR с машущими крыльями имеют повышенную эффективность хода, повышенную маневренность и снижение энергопотребления по сравнению с BFR с винтовым приводом. [83] BFR, вдохновленные млекопитающими и птицами, имеют схожие летные характеристики и конструктивные особенности. Например, BFR, вдохновленные как млекопитающими, так и птицами, минимизируют трепетание кромок и скручивание законцовок крыльев, вызванное давлением, за счет увеличения жесткости кромок и законцовок крыла. BFR, вдохновленные млекопитающими и насекомыми, могут быть ударопрочными, что делает их полезными в загроможденных помещениях.
BFR, вдохновленные млекопитающими, обычно черпают вдохновение из летучих мышей, но белка-летяга также послужила вдохновением для создания прототипа. [84] Примеры BFR, вдохновленных летучими мышами, включают Bat Bot [85] и DALER. [86] BFR, вдохновленные млекопитающими, могут быть мультимодальными; следовательно, они способны как к полету, так и к передвижению по земле. Для уменьшения ударной нагрузки при приземлении вдоль крыльев можно установить амортизаторы. [86] В качестве альтернативы, BFR может наклоняться вверх и увеличивать сопротивление, которое он испытывает. [84] Увеличивая силу сопротивления, BFR будет замедляться и минимизировать воздействие при посадке на мель. Также могут быть реализованы различные модели походки по суше. [84]
BFR, вдохновленные птицами, могут черпать вдохновение из хищников, чаек и всего, что между ними. BFR, вдохновленные птицами, могут быть оперены, чтобы увеличить дальность угла атаки, на которой прототип может работать до сваливания. [87] Крылья BFR, вдохновленные птицами, допускают деформацию в плоскости, а деформацию крыла в плоскости можно регулировать для максимизации эффективности полета в зависимости от походки. [87] Примером BFR, вдохновленного хищником, является прототип Савастано и др. [88] Прототип имеет полностью деформируемые машущие крылья и способен нести полезную нагрузку до 0,8 кг при выполнении параболического набора высоты, крутого спуска и быстрого восстановления. Прототип, вдохновленный чайкой, разработанный Грантом и др. точно имитирует вращение локтя и запястья чаек, и они обнаружили, что подъемная сила максимальна, когда деформации локтя и запястья противоположны, но равны. [89]
BFR, вдохновленные насекомыми, обычно черпают вдохновение из жуков или стрекоз. Примером BFR, вдохновленного жуком, является прототип Фана и Парка [90], а BFR, вдохновленного стрекозой, является прототипом Ху и др. [91] Частота взмахов BFR, вдохновленных насекомыми, намного выше, чем у других BFR; это связано с аэродинамикой полета насекомых . [92] BFR, вдохновленные насекомыми, намного меньше, чем те, которые созданы млекопитающими или птицами, поэтому они больше подходят для плотной среды обитания.
Класс роботов, вдохновленных биологией, но не пытающихся имитировать биологию, — это такие творения, как Entomopter . Финансируемая DARPA , НАСА , ВВС США и Технологическим исследовательским институтом Джорджии и запатентованная профессором Робертом Майкельсоном для тайных наземных миссий, а также полетов в нижних слоях атмосферы Марса , летная двигательная установка Entomopter использует низкое число Рейнольдса. крылья похожи на крылья бражника (Manduca sexta), но взмахивают ими нетрадиционным способом «противостоящего крестообразного крыла», одновременно «выдувая» поверхность, чтобы увеличить подъемную силу на основе эффекта Коанды, а также для управления ориентацией транспортного средства и направление. Отработанные газы двигательной установки не только улучшают аэродинамику обдуваемого крыла, но и служат для создания ультразвукового излучения, подобного излучению летучей мыши , для обхода препятствий. Энтомоптер и другие роботы, вдохновленные биологией, используют особенности биологических систем, но не пытаются создавать механические аналоги.
Было успешно разработано несколько роботов -змей . Имитируя движение настоящих змей, эти роботы могут перемещаться по очень ограниченному пространству, а это означает, что однажды их можно будет использовать для поиска людей, оказавшихся в рухнувших зданиях. [93] Японский робот-змея ACM-R5 [94] может даже перемещаться как по суше, так и по воде. [95]
Разработано небольшое количество роботов -конькобежцев , один из которых представляет собой многорежимное устройство для ходьбы и катания на коньках. У него четыре ноги и колеса без привода, которые могут как передвигаться, так и катиться. [96] Другой робот, Плен, может использовать миниатюрный скейтборд или роликовые коньки и кататься по рабочему столу. [97]
Для разработки роботов, способных подниматься по вертикальным поверхностям, использовалось несколько различных подходов. Один подход имитирует движения человека- альпиниста по стене с выступами; регулируя центр масс и перемещая каждую конечность по очереди, чтобы получить рычаг. Примером этого является «Капуцин», [98] построенный Жуйсяном Чжаном в Стэнфордском университете, Калифорния. Другой подход использует специальный метод лазания по стенам гекконов с подушечками пальцев , которые могут бегать по гладким поверхностям, таким как вертикальное стекло. Примеры такого подхода включают Wallbot [99] и Stickybot. [100]
15 ноября 2008 года газета China's Technology Daily сообщила, что Ли Хиу Юнг и его исследовательская группа из компании New Concept Aircraft ( Zhuhai ) Co., Ltd. успешно разработали бионического робота-гекона под названием « Speedy Freelander ». По словам Юнга, робот-гекон мог быстро взбираться вверх и вниз по различным стенам зданий, перемещаться по земле и трещинам в стенах, а также ходить вверх ногами по потолку. Он также смог адаптироваться к поверхностям гладкого стекла, шероховатых, липких или пыльных стен, а также к различным типам металлических материалов. Он также может автоматически определять и обходить препятствия. Его гибкость и скорость были сравнимы с естественным гекконом. Третий подход — имитировать движение змеи, взбирающейся на шест. [40]
Подсчитано, что при плавании некоторые рыбы могут достигать двигательной эффективности более 90%. [101] Кроме того, они могут ускоряться и маневрировать гораздо лучше, чем любая искусственная лодка или подводная лодка , и производят меньше шума и волнений на воде. Поэтому многие исследователи, изучающие подводных роботов, хотели бы скопировать этот тип передвижения. [102] Яркими примерами являются роботизированная рыба-рыба G9 Университета Эссекса , [103] и робот-тунец, построенный Институтом полевой робототехники для анализа и математического моделирования грозообразных движений . [104] Aqua Penguin, [105] спроектированный и построенный компанией Festo из Германии, копирует обтекаемую форму и движение за счет передних «ласт» пингвинов . Компания Festo также создала модели Aqua Ray и Aqua Jelly, которые имитируют движение ската-манта и медузы соответственно.
В 2014 году iSplash -II был разработан аспирантом Ричардом Джеймсом Клэпхэмом и профессором Хуошэн Ху из Университета Эссекса. Это была первая роботизированная рыба , способная превзойти настоящую карангиформную рыбу с точки зрения средней максимальной скорости (измеренной в длине тела в секунду) и выносливости, то есть продолжительности поддержания максимальной скорости. [106] Эта конструкция достигла скорости плавания 11,6BL/с (т.е. 3,7 м/с). [107] Первая сборка, iSplash -I (2014 г.), была первой роботизированной платформой, в которой применялось плавательное движение во всю длину тела, которое , как было обнаружено, увеличивало скорость плавания на 27% по сравнению с традиционным подходом с использованием задней ограниченной формы волны. [108]
Роботы-парусники также были разработаны для проведения измерений на поверхности океана. Типичным роботом-парусником является Vaimos [109], созданный IFREMER и ENSTA-Bretagne. Поскольку для движения роботов-парусников используется ветер, энергия аккумуляторов используется только для компьютера, связи и приводов (для настройки руля и паруса). Если робот будет оснащен солнечными батареями, он теоретически сможет перемещаться вечно. Двумя главными соревнованиями парусных роботов являются WRSC , проходящие каждый год в Европе, и Sailbot.
Механическая структура робота должна контролироваться для выполнения задач. [110] Управление роботом включает три отдельные фазы – восприятие , обработку и действие ( робототехнические парадигмы ). [111] Датчики предоставляют информацию об окружающей среде или самом роботе (например, о положении его суставов или рабочего органа). Затем эта информация обрабатывается для сохранения или передачи, а также для расчета соответствующих сигналов исполнительным механизмам ( двигателям ), которые перемещают механическую конструкцию для достижения требуемого скоординированного движения или силового воздействия.
Этап обработки может варьироваться по сложности. На реактивном уровне он может преобразовывать необработанную информацию датчика непосредственно в команды привода (например, включение электронных затворов двигателя на основе сигналов обратной связи энкодера для достижения требуемого крутящего момента/скорости вала). Объединение датчиков и внутренние модели могут сначала использоваться для оценки интересующих параметров (например, положения захвата робота) на основе зашумленных данных датчиков. Из этих оценок иногда выводится немедленная задача (например, перемещение захвата в определенном направлении до тех пор, пока объект не будет обнаружен датчиком приближения). Методы теории управления обычно используются для преобразования задач более высокого уровня в отдельные команды, которые приводят в действие исполнительные механизмы, чаще всего с использованием кинематических и динамических моделей механической конструкции. [110] [111] [112]
В более длительных временных масштабах или при выполнении более сложных задач роботу, возможно, придется строить и рассуждать с помощью «когнитивной» модели. Когнитивные модели пытаются представить робота, мир и то, как они взаимодействуют. Распознавание образов и компьютерное зрение можно использовать для отслеживания объектов. [110] Методы картографии можно использовать для создания карт мира. Наконец, планирование движения и другие методы искусственного интеллекта могут использоваться, чтобы выяснить, как действовать. Например, планировщик может придумать, как выполнить задачу, не натолкнувшись на препятствия, не упав и т. д.
Современные коммерческие роботизированные системы управления очень сложны, включают в себя множество датчиков и исполнительных устройств, имеют множество взаимодействующих степеней свободы (DOF) и требуют операторских интерфейсов, инструментов программирования и возможностей работы в реальном времени. [111] Они зачастую подключены к более широким сетям связи и во многих случаях теперь одновременно поддерживают Интернет вещей и являются мобильными. [113] Прогресс в направлении открытой архитектуры, многоуровневых, удобных для пользователя и «интеллектуальных» взаимосвязанных роботов на базе датчиков возник из более ранних концепций, связанных с гибкими производственными системами (FMS), и существует несколько «открытых» или «гибридных» эталонных архитектур , которые помогают разработчикам. Было предложено программное и аппаратное обеспечение для управления роботами, чтобы выйти за рамки традиционных, более ранних представлений о «закрытых» системах управления роботами. [112] Говорят, что контроллеры с открытой архитектурой лучше удовлетворяют растущие потребности широкого круга пользователей роботов, включая разработчиков систем, конечных пользователей и ученых-исследователей, и лучше подходят для реализации передовых концепций робототехники, связанных с Индустрией 4.0 . [112] Помимо использования многих традиционных функций контроллеров роботов, таких как управление положением, скоростью и усилием концевых исполнительных органов, они также обеспечивают соединение Интернета вещей и реализацию более совершенных методов объединения датчиков и управления, включая адаптивное управление, нечеткое управление и Управление на основе искусственной нейронной сети (ИНС). [112] При реализации в режиме реального времени такие методы потенциально могут улучшить стабильность и производительность роботов, работающих в неизвестных или неопределенных условиях, позволяя системам управления учиться и адаптироваться к изменениям окружающей среды. [114] Существует несколько примеров эталонных архитектур контроллеров роботов, а также примеры успешных реализаций реальных контроллеров роботов, разработанных на их основе. Один из примеров общей эталонной архитектуры и связанной с ней реализации взаимосвязанных роботов и контроллеров с открытой архитектурой был разработан Майклом Шортом и его коллегами из Университета Сандерленда в Великобритании в 2000 году (на фото справа). [112] Робот использовался в ряде исследований и разработок, включая реализацию прототипа новых передовых и интеллектуальных методов управления и картографирования окружающей среды в режиме реального времени. [114] [115]
Системы управления также могут иметь различные уровни автономии.
Другая классификация учитывает взаимодействие между управлением человека и движениями машины.
Компьютерное зрение — это наука и технология машин, которые видят. Как научная дисциплина, компьютерное зрение занимается теорией, лежащей в основе искусственных систем, которые извлекают информацию из изображений. Данные изображения могут принимать разные формы, например, видеопоследовательности и изображения с камер.
В большинстве практических приложений компьютерного зрения компьютеры заранее запрограммированы для решения конкретной задачи, но методы, основанные на обучении, в настоящее время становятся все более распространенными.
Системы компьютерного зрения полагаются на датчики изображения, которые обнаруживают электромагнитное излучение, которое обычно имеет форму видимого или инфракрасного света . Датчики разработаны с использованием физики твердого тела . Процесс распространения и отражения света от поверхностей объясняется с помощью оптики . Сложные датчики изображения даже требуют квантовой механики , чтобы обеспечить полное понимание процесса формирования изображения. Роботы также могут быть оснащены несколькими видеосенсорами, чтобы лучше определять ощущение глубины окружающей среды. Как и человеческие глаза, «глаза» роботов также должны быть способны фокусироваться на определенной области интереса, а также приспосабливаться к изменениям интенсивности света.
В компьютерном зрении есть подраздел, в котором искусственные системы предназначены для имитации обработки и поведения биологических систем на разных уровнях сложности. Кроме того, некоторые методы обучения, разработанные в рамках компьютерного зрения, имеют биологическую основу.
Хотя значительный процент вводимых сегодня в эксплуатацию роботов либо управляется человеком, либо работает в статической среде, растет интерес к роботам, которые могут работать автономно в динамической среде. Этим роботам требуется некоторая комбинация навигационного оборудования и программного обеспечения , чтобы перемещаться по окружающей среде. В частности, непредвиденные события (например, люди и другие нестационарные препятствия) могут вызвать проблемы или столкновения. Некоторые высокотехнологичные роботы, такие как роботы ASIMO и Meinü , имеют особенно хорошее навигационное оборудование и программное обеспечение. Кроме того, самоуправляемые автомобили , беспилотный автомобиль Эрнста Дикманна и участники DARPA Grand Challenge способны хорошо воспринимать окружающую среду и впоследствии принимать навигационные решения на основе этой информации, в том числе с помощью роя автономных роботов. [118] Большинство этих роботов используют устройство GPS- навигации с путевыми точками, а также радар , иногда в сочетании с другими сенсорными данными, такими как лидар , видеокамеры и инерциальные системы наведения, для лучшей навигации между путевыми точками.
Уровень развития сенсорного интеллекта роботов должен будет вырасти на несколько порядков, если мы хотим, чтобы роботы, работающие в наших домах, не ограничивались чисткой полов пылесосом. Если роботы хотят эффективно работать в домах и других непромышленных средах, решающее значение будет иметь то, как им будут даны инструкции выполнять свою работу, и особенно то, как им будет приказано остановиться. Люди, которые с ними взаимодействуют, могут иметь мало или совсем не иметь подготовки в области робототехники, поэтому любой интерфейс должен быть чрезвычайно интуитивным. Авторы научной фантастики также обычно предполагают, что роботы в конечном итоге смогут общаться с людьми посредством речи , жестов и мимики , а не через интерфейс командной строки . Хотя речь могла бы быть наиболее естественным способом общения для человека, для робота она противоестественна. Вероятно, пройдет много времени, прежде чем роботы будут взаимодействовать так же естественно, как вымышленный C-3PO или Данные из «Звездного пути, следующего поколения» . Несмотря на то, что нынешнее состояние робототехники не может соответствовать стандартам этих роботов из научной фантастики, роботизированные персонажи средств массовой информации (например, Wall-E, R2-D2) могут вызывать симпатии аудитории, которые повышают готовность людей принять реальных роботов в будущем. [119] Принятие социальных роботов также, вероятно, возрастет, если люди смогут встретиться с социальным роботом в соответствующих условиях. Исследования показали, что взаимодействие с роботом путем просмотра, прикосновения или даже воображения взаимодействия с роботом может уменьшить негативные чувства, которые некоторые люди испытывают к роботам до взаимодействия с ними. [120] Однако, если ранее существовавшие негативные настроения особенно сильны, взаимодействие с роботом может усилить эти негативные чувства по отношению к роботам. [120]
Интерпретация непрерывного потока звуков , исходящих от человека, в реальном времени является сложной задачей для компьютера, главным образом из-за большой изменчивости речи . [121] Одно и то же слово, произнесенное одним и тем же человеком, может звучать по-разному в зависимости от местной акустики , громкости , предыдущего слова, простуды или нет и т. д. Это становится еще сложнее, когда у говорящего другой акцент . [122] Тем не менее, большие успехи были достигнуты в этой области с тех пор, как Дэвис, Биддульф и Балашек разработали в 1952 году первую «систему голосового ввода», которая распознавала «десять цифр, произносимых одним пользователем, со 100% точностью» в 1952 году. [123] В настоящее время , лучшие системы могут распознавать непрерывную, естественную речь со скоростью до 160 слов в минуту с точностью 95%. [124] Сегодня с помощью искусственного интеллекта машины могут использовать голос людей, чтобы определять их эмоции, например, удовлетворенность или злость. [125]
Существуют и другие препятствия, позволяющие роботу использовать голос для взаимодействия с людьми. По социальным причинам синтетический голос оказывается неоптимальным средством общения [126] , что делает необходимым развивать эмоциональный компонент голоса робота с помощью различных методов. [127] [128] Преимуществом дифонического разветвления является то, что эмоция, которую робот запрограммирован проецировать, может быть перенесена на голосовую ленту или фонему, уже заранее запрограммированную на голосовом носителе. Одним из самых ранних примеров является обучающий робот по имени Лихим, разработанный в 1974 году Майклом Дж. Фриманом . [129] [130] Лихим смог преобразовать цифровую память в рудиментарную устную речь на предварительно записанных компьютерных дисках. [131] Он был запрограммирован для обучения студентов в Бронксе, Нью-Йорк . [131]
Можно представить, что в будущем вы будете объяснять роботу-повару, как приготовить выпечку, или спрашивать дорогу у робота-полицейского. В обоих случаях жесты рук помогут словесному описанию. В первом случае робот будет распознавать жесты человека и, возможно, повторять их для подтверждения. Во втором случае робот-полицейский жестом укажет «вниз по дороге, затем поверните направо». Вполне вероятно, что жесты станут частью взаимодействия между людьми и роботами. [132] Для распознавания жестов рук человека было разработано множество систем. [133]
Выражения лиц могут обеспечить быструю обратную связь о ходе диалога между двумя людьми и вскоре, возможно, смогут сделать то же самое для людей и роботов. Роботизированные лица были созданы компанией Hanson Robotics с использованием эластичного полимера под названием Frubber , позволяющего создавать большое количество выражений лица благодаря эластичности резинового лицевого покрытия и встроенным подповерхностным двигателям ( сервоприводам ). [134] Покрытие и сервоприводы построены на металлическом черепе . Робот должен знать, как подойти к человеку, судя по выражению его лица и языку тела . То, счастлив ли человек, напуган или выглядит сумасшедшим, влияет на тип взаимодействия, ожидаемого от робота. Точно так же роботы, такие как Kismet и более поздняя модель Nexi [135] , могут воспроизводить различные выражения лица, что позволяет им осуществлять значимый социальный обмен с людьми. [136]
Также можно генерировать искусственные эмоции , состоящие из последовательности выражений лица или жестов. Как видно из фильма «Последняя фантазия: Духи внутри» , программирование этих искусственных эмоций сложно и требует большого количества человеческого наблюдения. Чтобы упростить это программирование в фильме, пресеты были созданы вместе со специальной программой. Это уменьшило количество времени, необходимое для создания фильма. Эти пресеты, возможно, можно будет перенести для использования в реальных роботах. Примером робота с искусственными эмоциями является робот Робин, разработанный армянской ИТ-компанией Expper Technologies, который использует одноранговое взаимодействие на основе искусственного интеллекта. Его основная задача – достижение эмоционального благополучия, т.е. преодоление стресса и тревоги. Робина научили анализировать мимику лица и использовать лицо для выражения эмоций в зависимости от контекста. Робот был протестирован на детях в клиниках США, и наблюдения показывают, что Робин повышал аппетит и бодрость детей после встреч и разговоров. [137]
Многие роботы из научной фантастики обладают индивидуальностью , что может быть желательным или нежелательным для коммерческих роботов будущего. [138] Тем не менее, исследователи пытаются создать роботов, которые обладают индивидуальностью: [139] [140] то есть они используют звуки, мимику и язык тела, чтобы попытаться передать внутреннее состояние, которое может быть радостью, грустью, или страх. Одним из коммерческих примеров является Плео , игрушечный робот-динозавр, который может проявлять несколько явных эмоций. [141]
Проксемика — это исследование личного пространства, и системы HRI могут пытаться моделировать и работать с ее концепциями для человеческих взаимодействий.
Большая часть исследований в области робототехники сосредоточена не на конкретных промышленных задачах, а на исследованиях новых типов роботов , альтернативных способов мышления или проектирования роботов, а также новых способов их производства. Другие исследования, такие как проект киберфлоры Массачусетского технологического института , почти полностью академические.
Для описания уровня развития робота можно использовать термин «Поколение роботов». Этот термин придуман профессором Гансом Моравецом , главным научным сотрудником Института робототехники Университета Карнеги-Меллон, для описания ближайшей эволюции робототехники. Роботы первого поколения , как предсказывал Моравец в 1997 году, должны иметь интеллектуальные способности, сравнимые, возможно, с ящерицей, и должны стать доступными к 2010 году . Улучшение по сравнению с первым и станет доступным к 2020 году, а его интеллект может быть сопоставим с интеллектом мыши . Робот третьего поколения должен иметь интеллект, сравнимый с интеллектом обезьяны . Хотя роботы четвертого поколения , роботы с человеческим интеллектом, предсказывает профессор Моравец, станут возможными, он не предсказывает, что это произойдет раньше 2040 или 2050 года. [142]
Изучение движения можно разделить на кинематику и динамику . [143] Прямая кинематика или прямая кинематика относится к расчету положения концевого эффектора, ориентации, скорости и ускорения , когда известны соответствующие значения сустава. Обратная кинематика относится к противоположному случаю, в котором требуемые значения суставов рассчитываются для заданных значений конечного эффектора, как это делается при планировании пути. Некоторые специальные аспекты кинематики включают обработку избыточности (различные возможности выполнения одного и того же движения), предотвращение столкновений и предотвращение сингулярностей . После того, как все соответствующие положения, скорости и ускорения рассчитаны с использованием кинематики , методы из области динамики используются для изучения влияния сил на эти движения. Прямая динамика подразумевает расчет ускорений робота после того, как известны приложенные силы. Прямая динамика используется в компьютерном моделировании робота. Обратная динамика относится к расчету сил привода, необходимых для создания заданного ускорения рабочего органа. Эту информацию можно использовать для улучшения алгоритмов управления роботом.
В каждой из упомянутых выше областей исследователи стремятся разрабатывать новые концепции и стратегии, совершенствовать существующие и улучшать взаимодействие между этими областями. Для этого необходимо разработать и внедрить критерии «оптимальной» производительности и способы оптимизации конструкции, конструкции и управления роботами.
Исследования в области робототехники с открытым исходным кодом направлены на поиск стандартов для определения, а также методов проектирования и создания роботов, чтобы их мог легко воспроизвести любой. Исследования включают юридические и технические определения; поиск альтернативных инструментов и материалов для снижения затрат и упрощения сборки; и создание интерфейсов и стандартов для совместной работы проектов. Исследования юзабилити человека также направлены на то, как лучше всего документировать сборки с помощью визуальных, текстовых или видеоинструкций.
Эволюционные роботы — это методология , которая использует эволюционные вычисления для разработки роботов, особенно формы тела или контроллеров движения и поведения . Подобно естественной эволюции , большой популяции роботов разрешается каким-либо образом конкурировать, или их способность выполнять задачу измеряется с помощью функции приспособленности . Те, кто показывает худшие результаты, удаляются из популяции и заменяются новым набором, поведение которого основано на поведении победителей. Со временем популяция увеличивается, и в конечном итоге может появиться удовлетворительный робот. Это происходит без какого-либо прямого программирования роботов исследователями. Исследователи используют этот метод как для создания более совершенных роботов [144] , так и для изучения природы эволюции. [145] Поскольку этот процесс часто требует моделирования многих поколений роботов, [146] этот метод можно запустить полностью или в основном в моделировании с использованием программного пакета симулятора робота , а затем протестировать на реальных роботах, как только разработанные алгоритмы станут достаточно хорошими. [147] В настоящее время в мире трудится около 10 миллионов промышленных роботов, и Япония является ведущей страной с высокой плотностью использования роботов в обрабатывающей промышленности. [ нужна цитата ]
Бионика и биомиметика применяют физиологию и методы передвижения животных для проектирования роботов. Например, дизайн BionicKangaroo был основан на том, как прыгают кенгуру.
Роевая робототехника — это подход к координации нескольких роботов как системы, состоящей из большого количества в основном простых физических роботов. «В рое роботов коллективное поведение роботов является результатом локальных взаимодействий между роботами, а также между роботами и средой, в которой они действуют». * [ 118]
Было проведено исследование того, могут ли алгоритмы робототехники выполняться на квантовых компьютерах быстрее , чем на цифровых компьютерах . Эта область получила название квантовой робототехники. [148]
Основными площадками исследований в области робототехники являются международные конференции ICRA и IROS.
Инженеры-робототехники проектируют роботов, обслуживают их, разрабатывают для них новые приложения и проводят исследования, направленные на расширение потенциала робототехники. [151] Роботы стали популярным образовательным инструментом в некоторых средних и старших школах, особенно в некоторых частях США, [152] а также в многочисленных молодежных летних лагерях, что повышает интерес учащихся к программированию, искусственному интеллекту и робототехнике.
Робототехника является важным компонентом во многих современных производственных средах. По мере того как фабрики все чаще используют роботов, количество рабочих мест, связанных с робототехникой, растет и, по наблюдениям, неуклонно растет. [153] Использование роботов в промышленности повышает производительность и экономию за счет эффективности и обычно рассматривается как долгосрочная инвестиция благотворителей. Исследование показало, что 47 процентов рабочих мест в США подвергаются риску автоматизации «в течение неопределенного количества лет». [154] Эти утверждения подверглись критике на том основании, что социальная политика, а не ИИ, вызывает безработицу. [155] В статье в The Guardian в 2016 году Стивен Хокинг заявил: «Автоматизация фабрик уже уничтожила рабочие места в традиционном производстве, а появление искусственного интеллекта, вероятно, распространит это сокращение рабочих мест вглубь среднего класса, причем только наиболее остаются заботливые, творческие или контролирующие роли». [156]
Согласно отчету GlobalData за сентябрь 2021 года, в 2020 году индустрия робототехники стоила 45 миллиардов долларов, а к 2030 году ее совокупный годовой темп роста (CAGR) вырастет на 29% до 568 миллиардов долларов, что приведет к созданию новых рабочих мест в робототехнике и смежных отраслях. [157]
В дискуссионном документе, подготовленном EU-OSHA, подчеркивается, как распространение робототехники создает как возможности, так и проблемы для безопасности и гигиены труда (OSH). [158]
Самым большим преимуществом охраны труда, вытекающим из более широкого использования робототехники, должна стать замена людей, работающих в вредных для здоровья или опасных условиях. В космосе, обороне, безопасности или атомной промышленности, а также в логистике, техническом обслуживании и инспекциях автономные роботы особенно полезны для замены людей, выполняющих грязные, скучные или небезопасные задачи, тем самым избегая воздействия опасных агентов и условий и снижение физических, эргономических и психосоциальных рисков. Например, роботы уже используются для выполнения повторяющихся и монотонных задач, для работы с радиоактивными материалами или для работы во взрывоопасных атмосферах. В будущем многие другие повторяющиеся, рискованные или неприятные задачи будут выполняться роботами в различных секторах, таких как сельское хозяйство, строительство, транспорт, здравоохранение, пожаротушение или клининговые услуги. [159]
Более того, в течение некоторого времени существуют определенные навыки, для которых люди будут лучше подходить, чем машины, и вопрос заключается в том, как добиться наилучшего сочетания навыков человека и робота. Преимущества робототехники включают тяжелую работу с точностью и повторяемостью, тогда как преимущества людей включают креативность, принятие решений, гибкость и адаптируемость. Эта потребность в объединении оптимальных навыков привела к тому, что совместные роботы и люди стали более тесно использовать общее рабочее пространство и привели к разработке новых подходов и стандартов, гарантирующих безопасность «слияния человека и робота». Некоторые европейские страны включают робототехнику в свои национальные программы и пытаются способствовать безопасному и гибкому сотрудничеству между роботами и операторами для достижения большей производительности. Например, Федеральный институт охраны труда Германии ( BAuA ) ежегодно организует семинары на тему «сотрудничество человека и робота».
В будущем сотрудничество между роботами и людьми будет диверсифицировано: роботы повысят свою автономию, а сотрудничество человека и робота достигнет совершенно новых форм. Текущие подходы и технические стандарты [160] [161] , направленные на защиту сотрудников от риска работы с коллаборативными роботами, придется пересмотреть.
Хороший пользовательский опыт позволяет предсказать потребности, опыт, поведение, языковые и когнитивные способности, а также другие факторы каждой группы пользователей. Затем компания использует эти знания для создания продукта или решения, которые в конечном итоге будут полезны и пригодны для использования. Для роботов пользовательский опыт начинается с понимания предполагаемой задачи и окружающей среды робота, при этом учитывается любое возможное социальное влияние, которое робот может оказать на операции человека и взаимодействие с ним. [162]
Он определяет коммуникацию как передачу информации посредством сигналов, которые представляют собой элементы, воспринимаемые посредством осязания, звука, запаха и зрения. [163] Автор утверждает, что сигнал соединяет отправителя с получателем и состоит из трех частей: самого сигнала, того, к чему он относится, и интерпретатора. Позы тела и жесты, мимика, движения рук и головы — все это часть невербального поведения и общения. Роботы не являются исключением, когда дело доходит до взаимодействия человека и робота. Таким образом, люди используют свое вербальное и невербальное поведение, чтобы сообщить о своих определяющих характеристиках. Точно так же социальные роботы нуждаются в такой координации, чтобы выполнять поведение, подобное человеческому.
Робототехника — это междисциплинарная область, объединяющая в основном машиностроение и информатику , но также опирающаяся на электронную инженерию и другие предметы. Обычный способ построить карьеру в робототехнике — получить степень бакалавра по одному из этих установленных предметов, а затем получить степень магистра (магистра) в области робототехники. К получению степени бакалавра обычно присоединяются студенты всех участвующих дисциплин, и они включают ознакомление с соответствующими предметами бакалавриата по каждой из них с последующим специализированным изучением тем чистой робототехники, которые основаны на них. Будучи междисциплинарным предметом, программы магистратуры по робототехнике, как правило, особенно полагаются на то, что студенты работают и учатся вместе, а также делятся своими знаниями и навыками, полученными на первых степенях по домашней дисциплине.
Карьера в отрасли робототехники затем следует той же схеме: большинство робототехников работают в составе междисциплинарных команд специалистов из этих домашних дисциплин, за которыми следуют ученые степени в области робототехники, которые позволяют им работать вместе. Работники, как правило, продолжают идентифицировать себя как представители своей родной профессии, работающие в области робототехники, а не как «робототехники». Эта структура подкрепляется характером некоторых инженерных профессий, которые предоставляют статус дипломированного инженера представителям домашних дисциплин, а не робототехнике в целом.
Широко прогнозируется, что в 21 веке карьера робототехники будет расти, поскольку роботы заменяют все больше ручного и интеллектуального человеческого труда. Работники, потерявшие работу из-за робототехники, могут иметь хорошие возможности для переобучения для создания и обслуживания этих роботов, используя свои отраслевые знания и навыки.
В 1948 году Норберт Винер сформулировал принципы кибернетики , основы практической робототехники.
Полностью автономные роботы появились только во второй половине 20 века. Первый программируемый робот с цифровым управлением, Unimate , был установлен в 1961 году для подъема горячих кусков металла из машины для литья под давлением и их штабелирования. Коммерческие и промышленные роботы сегодня широко распространены и используются для выполнения работ дешевле, точнее и надежнее, чем люди. Их также используют на некоторых работах, которые слишком грязны, опасны или скучны, чтобы подходить для людей. Роботы широко используются в производстве , сборке, упаковке и упаковке, горнодобывающей промышленности, транспорте, освоении земли и космоса , хирургии, [164] вооружении, лабораторных исследованиях , безопасности и массовом производстве потребительских и промышленных товаров . [165]
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite book}}: |website=игнорируется ( помощь )
Определения из Викисловаря
СМИ из Commons
Учебники из Wikibooks
Ресурсы из Викиверситета