Робототехника: состояние и перспективы

• Слова «Робот » и «Робототехника» были придуманы писателями фантастами.
• В 1922 году Карел Чапек подарил миру робота в своей пьесе «R.U.R».

• Робот - машина с человекоподобным поведением, которая частично или полностью выполняет функции человека при взаимодействии с окружающим миром.

Искусственные создания упоминаются в большинстве европейских мифов, начиная с Пигмалиона и Галатеи.

Многие учёные и чернокнижники стремились создать существо, подобное человеку и вдохнуть в него душу. Так рождались предания и легенды.

механическая утка

Вокансона

Писец Пьера-Жака Дро

• В начале 40-х годов XX века Айзек Азимов ввёл термин «Робототехника» для обозначения отрасли науки и искусства, занимающихся созданием и применением роботов.

• Робототехника требует большого запаса знаний в области электроники, механики, информатики и многих других дисциплин.

• Программные . Жестко заданная программа (циклограмма).
• Адаптивные . Возможность автоматически перепрограммироваться (адаптироваться) в зависимости от обстановки. Изначально задаются лишь основы программы действий.
• Интеллектуальные . Задание вводится в общей форме, а сам робот обладает возможностью принимать решения или планировать свои действия в распознаваемой им неопределенной или сложной обстановке.

Известные коммерческие модели роботов :

Производители

роботов:

• AIBO
• QRIO
• ASIMO
• Pleo
• SCORBOT-ER 4u
• Wakamaru

• Honda
• Mitsubishi
• Sony
• WowWee
• IRobot

• строительная;
• промышленная;
• авиационная;
• военная;
• медицинская;
• бытовая.

•   по большей части предназначена для использования роботов в производстве и сборке в автомобильной, электронной промышленности, а так же в производстве продуктов питания и напитков.

• Чаще всего роботы используются для автоматизации таких процессов, как  сварка, окраска, сборка, контроль продукции, тестирование и упаковка .

• Согласно прогнозам аналитиков компании  TechNavio , среднегодовой прирост мирового рынка промышленной робототехники в машиностроении составит 6,27% в период с 2013 г. по 2018 г .

• К 2010 г. в мире разработано более 270 моделей промышленных роботов, выпущено 1 млн. роботов
• В США внедрено 178 тысяч роботов
• В 2005 году в Японии работало 370 тысяч роботов - 40 процентов от общего количества во всем мире. На каждую тысячу заводских сотрудников-людей приходилось 32 робота
• К 2025 году из-за старения населения Японии 3,5 миллиона рабочих мест будет приходиться на роботов
• Современное высокоточное производство невозможно без использования роботов
• Россия в 90-е годы потеряла свой парк промышленных роботов . Массовое производство роботов отсутствует.

• Современный российский рынок промышленной робототехники невелик.
• В 2012 году, по статистике Международной федерации робототехники, в России было продано 307 промышленных роботов. Годом позже картина не сильно изменилась.
• В 2013 году всеми производителями продано около 350 роботов . (Для сравнения: в Испании в 2013 году было продано 2800 роботов ).
• В 2013 году российский рынок промышленной робототехники не показал роста, в то время как мировой рынок промышленных роботов в 2013 году вырос на 12%.

• Несмотря на зафиксированные продажи 300 штук в год , оценить, как много роботов ежегодно внедряется в производство на российских предприятиях, непросто: в немалой степени на рынок идут поставки в составе линий, спроектированных за рубежом.
• Около половины всех установленных в России роботов были завезены в составе готовых технологических линий, разработанных и смонтированных зарубежными системными интеграторами.
• Таким образом, верхнюю планку числа устанавливаемых в России промышленных роботов можно ограничить 800 шт.

Сейчас российская робототехника в недоразвитом состоянии. Есть много энтузиастов, которые развиваются в различных областях робототехники. Кто-то занимается механикой, кто-то электроникой, кто-то софтом.

Но все они развиваются отдельно, сообщество очень разобщено, а ведь только от мощного сообщества зависит успех каждого его участника и робототехники в целом.

• Но не только отрасли промышленности выигрывают от использования роботов.
• Что касается исследования космоса и недр земли, пустынь и океанов, то открытия в этой области вообще невозможны без использования специальных роботов.
• Именно они позволяют человеку заглянуть в неизведанные тайны без риска для жизни

• Выполняемые задачи:

• Обнаружение и уничтожение подлодок
• Патрулирование акватории
• Борьба с морскими пиратами
• Обнаружение и уничтожение мин
• Картография морского дна

катер ВМС США Protector

К 2020 г. в мире будет выпущено 1142 аппарата на общую сумму 2,3 млрд. долл., из которой 1,1 млрд. потратят военные. Произведено будет 394 крупных, 285 средних и 463 миниатюрных подводных устройства. В случае оптимистичного развития событий объем продаж достигнет 3,8 млрд. долл., а в “штучном” выражении — 1870 роботов.

Подводный робот REMUS 100 (Hydroid) создано 200 экз.

• В медицине они играют очень важную роль. Многие манипуляции выполняются сверхчувствительными и микроскопическими механизмами, которые тоже можно назвать роботами.

Развозчик лекарств MRK-03 (Япония)

Хирургический робот DA VINCI

Робот-пациент STAN (США)

Робот дышит и говорит. И многих студентов регулярно шокирует "смерть" манекена — настолько он реалистичен.

Используется в 370 госпиталях и медицинских школах.

Робот для стоматологов Hanako (Япония)

Она может изображать боль, закатывать глаза и даже пускать слюну. Кроме того, Hanako может общаться с врачом и говорить, например, «Мне больно».

Компания  Rex Bionics  (Новая Зеландия) создала экзоскелет Rex (сокращение от Robotic Exoskeleton) в расчёте на то, что он дополнит привычные инвалидные коляски: машина помогает ходить человеку, не способному самостоятельно даже стоять на ногах.

Российский армейский экзоскелет «Боец-21»

работы по его созданию планируется завершить к 2015 году

Универсальный грузовой экзоскелет HULC компании Lockheed Martin

Позволяет переносить до 90 кг груза на скорости до 15 км/ч. Питание – 72 часа от топливных элементов.

Бортовой компьютер, контролирует группу сенсоров, установленных в разных частях устройства. Он помогает экзоскелету держать равновесие и правильно распределять усилия на гидравлические приводы.

Компания Raytheon с 2000 года ведет работы над проектом роботизированного экзоскелета по заказу военных. Экзоскелет увеличивает силу сидящего внутри него человека в 20 раз!

Питание пока только внешнее …

Honda Walking assist – выпуск с 2009 г.

вес – 6,5 килограмма (включая обувь и литиево-ионный аккумулятор), время работы на одной зарядке – 2 часа.

Применение – для пожилых людей, облегчение труда рабочих на конвейере.

Экзоскелет для фермера (Токийский университет сельского хозяйства и технологий )

Personal Robot 2 (PR2)

Вес 145 кг, туловище 4 степени свободы, голова 3 степени, 2 манипулятора по 8 степеней, 22 датчика давления на схватах.

Открытая ОС для роботов (ROS)

Эта робототехническая платформа призвана помочь исследователям в том, чтобы не идти по сложному и дорогостоящему пути создания робота с нуля, а сосредоточить свои усилия на еще нерешенных проблемах.  Робот демонстрирует свои возможности: самостоятельно находит, открывает и закрывает двери, закладывает и достает посуду в посудомоечную машину, а когда уровень заряда батареи становится слишком низким, самостоятельно вставляет штекер в розетку. Также робот может выполнять и достаточно тонкую работу, например, перелистывать страницы обычной книги.

ReadyBot (США)

IRT (Япония)

Panasonic

• Роботы-животные
• Роботы-игрушки

Робот-собака AIBO (Sony)

2000-2007 г.

Робот-динозавр PLEO

Роботы-собаки

• Российский рынок робототехники представлен в основном  космическими  и  специальными роботами  — саперами, разведчиками.
• Производятся эти устройства в рамках оборонного заказа, и детали госконтрактов не разглашаются.
• К тому же часто роботами занимаются центры при институтах, не предполагающие коммерческой деятельности.
• Поэтому трудно судить о объемах производства предприятий робототехники в РФ.

В Советском Союзе у спехи робототехники были связаны с развитием космической и атомной отраслей, а так же военных технологий.

• 1936 год - был создан первый советский робот «В2М»;
• 1961 год - запуск автоматической межпланетной станции «Венера-1».
• 1966 год - аппарат «Луна-9» впервые совершил мягкую посадку на поверхности Луны и провел сеанс связи с Землей.
• Ярким достижением советских конструкторов стал первый в мире дистанционно управляемый самоходный аппарат — «Луноход-1», запущенный в 1970 году.

Катастрофа на Чернобыльской АЭС в 1986 году привела к необходимости срочно создать специальных роботов для применения в опасных для людей жестких радиационных условиях.

В кратчайшие сроки в МВТУ им. Н.Э. Баумана были разработаны мобильные робототехнические комплексы (МРК). Всего за три месяца в 1986 году был создан «Мобот-Ч-ХВ», а после «Мобот-Ч-ХВ2».

Они смогли успешно действовать в тех условиях, где импортные модели, такие как японские «Komatsu» и немецкие MF-2 и MF-3, оказались непригодны для работы. Кроме того, для ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС был разработан роботизированный комплекс «Клин-1» с дистанционно- управляемой машиной для утилизации погибшего от радиации леса

• В настоящее время космическая робототехника в России переживает не самый лучший период, поскольку существуют более актуальные научные и прикладные задачи в области космонавтики.
• За последние 20 лет в России были запущены лишь две межпланетные автоматические станции: «Марс-96» и «Фобос-Грунт». Обе потерпели неудачу с интервалом в 15 лет (в 1996 и 2011 годах).

•   единственно развитая в России отрасль   робототехники   — военная , имеет колоссальные перспективы развития. Несмотря на заметное отставание и в этой области, боевые и специальные роботы российских ученых пока получают признание на международных выставках вооружения и получают специальные премии.

• Имеется много разработок БПЛА различных типов
• Имеются единичные образцы наземной техники
• Нет концепции применения БПЛА в армии
• Нет массового производства

БЛА-05 «Типчак»

ТУ-300

Дозор-600

МРК-27 - БТ

Планы DARPA по перевооружению армии:

• К 2015 году одна треть транспортных средств будет беспилотной
• За 6 лет с 2006 г. планируется потратить $14.78 млрд
• К 2025 году планируется переход к полноценной робототехнической армии

Беспилотники ВВС и армии США:

2000 г. – 50 единиц

2010 г. – 6800 единиц (136 раз)

В 2010 г. командование ВВС США впервые в своей истории намерено приобрести больше беспилотных аппаратов, нежели пилотируемых самолетов. К 2035 все вертолеты станут беспилотными.

X47B UCAS

RQ-4 Global Hawk

Рынок беспилотников:

2010 г. – 4.4 млрд. $

2020 г. – 8.7 млрд. $

Доля США – 72% всего рынка

RQ-11 Raven

RQ-7 Shadow

32 страны мира производят около 250 типов беспилотных самолетов и вертолетов

A160T Hummingbird

Выполняемые задачи:

• разминирование
• разведка
• прокладка линий связи
• транспортировка военных грузов
• охрана территории

Робот-сапер PackBot 1700 единиц на вооружении

Транспортный робот BigDog (Boston Dinamics)

Боевой робот MAARS

Робот-танк BlackKnight

• Международная Федерация FIRA
• Ассоциация RoboCup : "Через 50 лет, в 2050 году, команда роботов-футболистов должна выиграть у Чемпиона мира по футболу (команды людей-футболистов)"

• В ближайшее десятилетие следует ожидать широкое распространение бытовых роботов.
• К 2025 году японский рынок роботов достигнет годового объема в 8 трлн. иен ($70 млрд.)
• Власти Южной Кореи поставили перед собой амбициозную цель: к 2020 году роботы должны быть в каждом доме. На сегодняшний день самыми известными корейскими человекоподобными машинами являются андроид HUBO и девушка-робот EveR.

• Представители службы национальной разведки США полагают, что к 2025 г. злоумышленники будут активно применять роботов — к тому времени на рынке появится множество недорогих наземных и воздушных автономных устройств.
• В случае нарастания напряженности в мире полностью автономные боевые системы могут быть созданы уже в ближайшие 30-40 лет (а может быть и раньше…).
• Существует потенциальная опасность утраты человеком контроля над применением средств поражения в результате принятия на вооружение полностью автономных боевых систем. Последнее, кстати, рассматривается Пентагоном в качестве одного из приоритетов.

Сегодня мы живем в стремительно изменяющемся мире, неотъемлемой частью которого будут роботы, обладающие искусственным интеллектом.

Мы не можем остановить эти изменения, но в наших силах направить их для улучшения жизни человека.

СПАСИБО

ЗА ВНИМАНИЕ