Робототехника в современном мире
статья (1 класс)

Введение.

Робототехника (от robot and technology; англ. robotics — робототехника, робототехническое оборудование) - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем и являющаяся важнейшей технической основой для развития производства.

Робототехника опирается на такие дисциплины:

электроника

механика

кибернетика

телемеханика

мехатроника

информатика

радиотехника

электротехника.

Есть строительная, промышленная, бытовая, медицинская, авиационная и экстремальная (военная, космическая, подводная) робототехника.(Википедия)

Робототехника сочетает в себе механику, систему управления и искусственный интеллект, поэтому является важнейшим направлением научно-технического прогресса. Робототехника требует знаний в вышеперечисленных дисциплинах, в результате робототехник, в отличие от узкого специалиста, обладает широким кругозором и системным мышлением.

Слово "робот" было придумано еще в 1920 году чешским писателем Карелом Чапеком и его братом Йозефом, впервые оно встретилось в их научно-фантастической пьесе "Универсальные роботы Россума", которая получила большой зрительский успех.

Там оно обозначало искусственно созданных людей, чей труд использовался вместо человеческого труда на тяжелых и опасных производствах ("robota" в переводе с чешского языка – каторжный труд). Хотя в этой работе роботы были изготовлены на фабриках по выращиванию органических тканей, сама концепция позже стала популярной именно по отношению к механическим устройствам.

Робот - это устройство, управляемое электронной платой или компьютером, которое может быть запрограммировано на выполнение определенных операций. Это электромеханическое, гидравлическое, пневматическое устройство или их комбинация, в зависимости от сферы применения, предназначенное для замены человека или облегчения его работы.

В большинстве случаев современные работы представляют собой "руки", манипуляторы, установленные на платформе и предназначенные для выполнения монотонной работы, такой как перемещение. К роботам также относятся устройства, которые работают в сложных для человека условиях и управляются дистанционно, например, устройства, выполняющие работы на больших глубинах, в космосе, устройства для доставки снарядов и т.д., а также роботизированные игрушки.

Управление роботом делится на:

управление программным обеспечением;

адаптивное управление;

интеллектуальное управление;

полуавтоматический;

дистанционное управление – то есть с участием человека;

Существует три класса робототехнических устройств, это сборные устройства, манипуляторы и готовые работы.

Системы управления роботизированными устройствами построены на той же технической основе, что и все другие автоматические устройства. В отличие от автоматов, робот не просто следует заранее заложенному в него алгоритму, но способен воспринимать внешние сигналы и адаптировать свои действия в соответствии с ними в изменяющейся ситуации. Важно понимать, что на данный момент не существует универсальных роботов, которые можно было бы использовать для любой задачи. Инженеры-изобретатели разрабатывают и программируют роботов отдельно для каждой конкретной задачи.

В зависимости от уровня применения робототехника делится на:

Игровая комната;

Прикладная;

Исследование;

Обучение;

Игровая робототехника может быть разработана как для детей, так и для взрослых. Игровая робототехника для детей направлена на развитие у них интереса к программированию и инженерным наукам. Игровая робототехника также может быть полезна взрослым, так как ее применение может способствовать развитию навыков поведения в типичных жизненных и опасных ситуациях.

В рамках образовательной робототехники используются роботизированные наборы для детских, образовательных и досуговых центров на базе Huna, Lego, Fishertechnik, Arduino. Например, LEGO выпустила первый роботизированный конструктор в рамках новой линейки конструкторов MINDSTORMS в 1998 году, открыв дверь в волшебный мир роботов для детей.

Актуальность темы.

В 21 веке робототехника используется во всех видах промышленности, строительстве, повседневной жизни, авиации, особенно в экстремальных сферах человеческой деятельности, таких как военная, космическая и подводная.

Цель реферата.

Цель реферата - рассмотреть типы и разновидности роботов, а также сферу их использования в современном мире.

Строительная робототехника.

Строительная робототехника, как следует из ее названия, связана со строительной отраслью. То есть ведутся работы по разработке роботов, которые могут быть использованы как при строительстве различных объектов, так и, что интересно, при их разрушении. Сложность обоих этих процессов высока, и технологичность каждой операции строительного процесса должна быть на должном уровне. Поэтому использование роботов в этой области поможет соответствовать установленным техническим стандартам и требованиям, а также может помочь максимально устранить ошибки, допущенные из-за человеческого фактора.

Промышленная робототехника.

Промышленные роботы уже активно используются на заводах и фабриках, в производстве игрушек, чайников, мотоциклов, сладостей, а также в производстве действительно сложных изделий, например, автомобилей. Роботы могут варить металл, штамповать, собирать готовые изделия без помощи человека, все это происходит благодаря специальным конструкциям и программам, которые определяют функциональность каждого робота. Другими словами, а именно научными словами, такие устройства предназначены для автоматизации производства — изготовления чего-либо без помощи человека.

Бытовая робототехника.

Роботы для использования в домашних хозяйствах, включая персональных роботов, обычно узкоспециализированы - каждый для одного вида деятельности. В будущем мы можем ожидать появления многофункциональных, универсальных роботов, способных выполнять различные виды деятельности. Жаргонное название - "домашники". Они различаются по множеству типов, в зависимости от назначения. Это могут быть: помощники для пожилых людей, дворецкие, работники кухни, охранники и т.д.

В настоящее время спрос на умные дома растет, они позволяют быстро перенастроить одно и то же помещение в соответствии с текущими задачами в режиме реального времени. Электроприводы, подчиняясь запрограммированной программе или нажатию кнопок в приложении, выдвигают кровати или столы из недр робокомплекса, настраивают конфигурацию шкафов и полок. А в роботизированном доме даже перегородки между комнатами могут перемещаться так, как сейчас нужно владельцу. Как в ручном режиме, так и автоматически, например, в таком доме шторы откроются как раз тогда, когда хозяин встанет, например, кофеварка включится одновременно.

Медицинская робототехника.

Основной целью разработки медицинской робототехники является высокая точность и повышение эффективности лечения, снижение рисков причинения вреда здоровью человека. В настоящее время роботы играют огромную роль в развитии современной медицины. Они способствуют точной работе во время операций, помогают диагностировать и поставить правильный диагноз. Они заменяют отсутствующие конечности и органы, восстанавливают и улучшают физические возможности человека, сокращают время госпитализации, обеспечивают удобство, оперативность и комфорт, экономят финансовые затраты на техническое обслуживание. Вот некоторые роботы, используемые в медицине: роботы-хирурги, роботы-протезы, нанороботы и многие другие медицинские роботы.

Авиационная робототехника.

Авиация с точки зрения робототехники не отстает от других сфер человеческой деятельности.

В настоящее время беспилотные летательные аппараты (БПЛА) пользуются большой популярностью. БПЛА - это беспилотный летательный аппарат военного назначения, разновидность военного робота. Задачей этих автономных систем, созданных для полета, является выполнение миссий, потенциально опасных для человека.

Немецкие ученые создали систему управления самолетом с помощью мыслей. В сети появилось видео с демонстрацией системы управления полетом, где пилот не использует рычаги, кнопки, тумблеры и все остальное. Вместо этого на голову пилота надевается специальная "шапочка", которая считывает активность человеческого мозга. Система адаптирована таким образом, что человеческие мысли преобразуются в сигналы для системы управления полетом. В результате самолет летит туда, куда пилот мысленно приказывает ему лететь. Сама разработка создавалась для последующего создания системы управления полетом, использующей только мысленные команды, без необходимости запоминать все эти сотни кнопок, рычагов и тумблеров, которые находятся в кабине самолета.

Также в авиации широко используются промышленные роботы, участвующие в производстве, техническом обслуживании и ремонте самолетов.

Военная робототехника.

В группу военных роботов входят все виды беспилотных разведывательных аппаратов, горных и разминирующих машин. Был разработан даже настоящий медицинский робот. Этот робот называется Bloodhound, и он предназначен для оказания помощи раненым, к которым врачи не могут подойти из-за сильного огня противника. Бладхаунд оснащен видеокамерами, радиостанцией с микрофоном и динамиками, а также стетоскопом. Все эти элементы робота позволяют врачам дистанционно управлять им, проводить первичный осмотр раненого и даже разговаривать с ним. После того, как диагноз поставлен, Бладхаунд может остановить кровотечение (например, наложить повязку на рану) и сделать предписанную инъекцию, которая позволит раненому дождаться эвакуации. Благодаря таким роботам можно спасти огромное количество человеческих жизней.

В 2004 году российские инженеры создали робота, способного обнаруживать и обезвреживать взрывные устройства. Такой робот способен проникать и доставлять оборудование для наблюдения и разведки в труднодоступные районы, а также осматривать подозрительные объекты и, при необходимости, транспортировать их к месту назначения или разминировать. Робот может работать индивидуально или в группе из одних и тех же машин.

Космическая робототехника.

Космороботы - это роботы, приспособленные для работы в открытом космосе. Преимущество космических роботов перед людьми заключается в том, что они могут работать в крайне неблагоприятных условиях и обходиться без каких-либо ресурсов, так как в большинстве случаев они работают на солнечных батареях. Также будет гораздо легче пережить потерю такого робота, чем смерть астронавта. Обычно задачей косморобота является проведение какой-либо научной деятельности. На самом деле обычный робот, работающий на поверхности земли, может делать то же самое, но есть несколько основных требований к космическому роботу, которым он должен соответствовать.

Например:

перенесите запуск;

функционировать в сложных условиях враждебной среды;

весите как можно меньше;

потребляют мало энергии и имеют длительный срок службы;

работа в автоматическом режиме;

обладают исключительной надежностью;

Чтобы соответствовать всем этим требованиям, ученые создают все больше и больше новых устройств, механизмов, приводов, микроконтроллеров, обладающих высокой прочностью и использующих как можно меньше энергии. По оценкам экспертов, отправка человека на Марс обойдется примерно в 200-300 миллиардов долларов, несмотря на то, что это будет безвозвратный отъезд. Нам также придется потратить несколько месяцев на психологическую адаптацию участников экспедиции. А отправка корабля с роботом на борту обойдется примерно в 5-10 миллиардов долларов. Таким образом, роботы в космосе намного дешевле людей.

Подводная робототехника.

Морские глубины все больше осваиваются человеком. Но они несут с собой не только приобретения, но и очень большую опасность. Поэтому со временем люди уступят водный мир роботам. Подводные роботы, используемые в наши дни, слишком громоздки и неуклюжи. Они построены по образцу суши и поэтому затрачивают неоправданно много усилий на преодоление сопротивления воды. Конечно, они не раз выручали нас. В Балтийском море они обследовали затонувший паром "Эстония", в Атлантике — легендарный "Титаник". Эти бродяги берут пробы грунта с морского дна, исследуют нефтяные месторождения, проверяют состояние дамб и проводят спасательные работы. В настоящее время ученые серьезно изучают строение и способ передвижения обитателей морских глубин. Основываясь на этих исследованиях, они собираются создать "биоботов" — роботов, созданных по подобию "каждого плавающего существа".

Заключение.

В современной жизни люди уже используют роботов во всех сферах своей деятельности. По большей части роботы являются незаменимыми помощниками, но все чаще их используют там, где человек справлялся без особого труда. Благодаря своему интеллекту человек развил науку и смог создать робототехнику, но из-за своей лени он все чаще стремится заменить свою работу роботами. Но даже этого человеку недостаточно, сейчас человек пытается создать искусственный интеллект для своих роботов. Благодаря искусственному интеллекту роботы смогут самостоятельно оценивать происходящее вокруг них и принимать решения о действиях, которые им необходимо выполнить. Человеку больше не придется тратить время и усилия на подачу необходимых команд и алгоритмов. Но такое положение дел может привести к деградации человечества и, возможно, исчезновению как вида с лица земли. Вполне возможно, что великие достижения человеческого разума и человеческая лень могут обернуться против самого человека.

Список литературы

Список источников:

Прейко М., Устройства управления роботами: схемотехника и программирование – М.: Издательство ДМК, 2004, 202с.

http://center.intellektor.ru/Robototechnika

http://robotrends.ru/robopedia/domashnie-roboty

https://robotics.ua/shows/modernity/3345-your_health_health_robotics_today

https://eduherald.ru/ru/article/view?id=14293

https://school-science.ru/3/4/32015

https://www.ronl.ru/referaty/raznoe/655418/