Современные роботы и их применение. Самые продвинутые современные роботы

Автоботы и десептиконы, которые уже давно заполонили магазины игрушек, надолго заняли и экраны кинотеатров с выходом первого фильма «Трансформеры». Имена роботов, таких как Оптимус Прайм и Мегатрон стали также известны, как Гарри Поттер и Волан-де-Морт. Автомобили, которые на самом деле пришельцы, превращающиеся в человекоподобных существ, пришлись по душе зрителям. А желтый Chevrolet Camaro по имени Бамблби и вовсе стал любимцем многих.

Совсем скоро на экраны выходит пятая часть киносерии, самое время пересматривать предыдущие части. А вы знаете как выглядят герои «Трансформеров»? Имена тоже все знакомы? Давайте проверим это на последнем на данный момент фильме «Трансформеры: Эпоха истребления». Тем более что события новой ленты являются продолжением предыдущей.

Немного о самом фильме

«Эпоха истребления» задает киносерии новое направление. После вторжения в Чикаго, автоботы попали в немилость. В фильме затрагивается именно тема испортившихся отношений «люди/трансформеры». Имена Оптимуса Прайма, Бамблби и команды становятся известны всему миру, ведь это имена опасных созданий.

Примечательно, что в «Эпохе истребления» затрагивается многообразная мифология трансформеров, сюжет охватывает значительно большее количество событий, чем первые три фильма, которые были построены исключительно на сражении автоботов против десептиконов. Появляется новый подвид - диноботы - еще одно доказательство того, что команда фильма серьёзно вознамерилась отойти от предыдущей сюжетной линии.

Учитывая, что изначально режиссёр собирался остановиться на трех фильмах, можно считать, что это новая эра для фильма «Трансформеры»

Имена автоботов

Оптимус Прайм - мудрый и грозный лидер автоботов. В начале фильма он предстает в образе ржавого, покалеченного грузовика Marmon, но позже преображается в магистральный тягач Western Star 4900.

Бамблби. С самого начал он был верным помощником Оптимуса Прайма и защитником человечества. Несмотря на поврежденный голосовой модуль, Бамблби активно общается, переключая радиостанции и подбирая подходящие композиции. Изначально в фильме он предстает в виде Chevrolet Camaro 1967 года, а затем становится блестящим Camaro 2014.

Рэтчет. По своей природе он не боец, но является ценным членом команды - медиком. Он решает встать на сторону автоботов, потому что чувствует, что именно у них есть все шансы достичь мира - единственное, что его действительно интересует. Трансформируется в спасательный внедорожник что в очередной раз показывает его миролюбивый настрой.

Хаунд. Карикатурный персонаж, который несмотря на устрашающий вид, любит называть Землю своим домом и как ребенок радуется простым вещам. В фильме он выглядит как тяжеловооруженный артиллерист с роботизированной бородой и любовью использовать патроны в качестве сигар. Его механизированный облик - тактический автомобиль Oshkosh.

Кроссхейрс - мастер по оружию, парашютист. Приходит на смену погибшему в третьей части фильма Айронхайду. Кроссхейрс не большой фанат Земли и при случае не против ее покинуть. Трансформируется в Chevrolet C7 Corvette 2014 года.

Дрифт. Изначально был на стороне десептиконов, но после переметнулся к автоботам. В фильме он предстает в образе спокойного самурая, умело владеющего мечами и практически не имеющего себе равных. Трансформируется в потрясающий Bugatti Veyron Grand Sport Vitesse 2013 года и любит при случае подрифтовать по улицам города.

Джанкхип. Солдат десептиконов, единственной целью существования которого является битва с автоботами. Трансформируется в мусоровоз.

Локдаун. Несмотря на то что находится он в списке десептиконов, технически Локдаун не является частью ни одной из сторон. Он безжалостный межгалактический охотник за головами, которого наняли, чтобы он выследил одного их автоботов, скрывающихся на Земле. Кто его нанял и на кого он охотится не раскрывается. Трансформируется в Lamborghini Aventador 2013 года.

Имена диноботов

Гримлок . Упертый лидер диноботов. Не любит слушать никого, включая Оптимуса Прайма. Больше начальства ненавидит десептиконов. Превращается в мощного металлического Тиранозавра-Рекса.

Слэш . Хитрый охотник Велоциратопс, напарник Хаунда.

Вместо заключения

У кого-то из роботов была лишь пара секунд экранного времени, кто-то отвоевал себе значительную долю сюжета, но благодаря стараниям команды, каждый из них - и автоботы, и десептиконы и диноботы, на экране выглядят потрясающе детализировано и впечатляюще мощно.

Как и в предыдущих фильмах, создатели постарались включить как можно больше персонажей, на радость поклонникам серии фильмов «Трансформеры». Имена персонажей полюбившейся истории были рассмотрены нами в данной статье.

Настоящих роботов стали конструировать после Второй мировой войны, и они были мало похожи на гуманоидов, придуманных писателями и кинематографистами – фантастами. Эти сложные аппараты с механическими руками ничуть не походили на человеческие существа и красивых механических кукол, сделанных в XVIII веке. В наше время роботов создают уже не для развлечения публики, а для тяжелой работы на заводах, как это и заложено в изначальном названии, придуманном чешским писателем Карелом Чапеком. Благодаря достижениям кибернетики – науки, занимающейся в числе прочего созданием механизмов, воспроизводящих человеческие движения – были созданы автоматы, снабженные гибкой «кистью» (или, скорее, металлической клешней), способной захватывать различные предметы и манипулировать ими. Движения руки и кисти регулируются компьютером, который отдает роботу приказы на выполнение определенных движений и операций. Более того, благодаря развитию компьютерных программ механизмы могут адаптироваться к окружающей среде и определенным образом реагировать на воздействие внешнего мира. Они еще не могут думать, но умеют останавливаться или менять направление движения, встречаясь с какой-либо преградой.

НЕДОСТАТОК ПАМЯТИ

Одной из проблем роботов первого поколения была их память. Мы, люди, узнаем предметы потому, что за свою жизнь видели их много раз, понимаем, для чего они служат, и можем вызвать их в своем воображении. Хороший робот, по идее, должен делать то же самое. Но очень трудно создать искусственную память настолько большую, чтобы она позволяла распознавать любые предметы, оказавшиеся перед роботом. Из-за этого промышленный робот использует в своей работе ограниченный круг объектов и ограниченный набор операций. В данном случае речь идет о специализированных рабочих.

«Смелый» робот

Роботы широко используются в промышленности. Эти мыслящие машины могут заменить человека, когда нужно выполнить особо утомительное или опасное задание. В автомобильной промышленности, например, робот используется в сварке (здесь часто происходят несчастные случаи, используется пламя) и для покрытия кузова лаком (когда применяются токсичные материалы). Кроме того, робот, благодаря тому, что он управляется компьютером, может в точности воспроизводить одни и те же операции, и поэтому его используют в производстве электронных приборов – области, требующей очень точной ручной работы. По этим же соображениям промышленный робот незаменим на атомных станциях и в иных областях, где требуется особая точность или существует повышенная опасность для человека.

Современные исследования в области робототехники направлены на развитие автономности роботов, то есть на то, чтобы они могли двигаться самостоятельно, без управляющего ими человека. Для того чтобы робот обрел самостоятельность, он должен обладать заключенным внутри корпуса источником энергии и большим диапазоном функций и действий, как можно более приближенных к действиям человека. Независимых роботов можно будет использовать в опасной или непригодной для человека среде: морских глубинах, космосе, атомных станциях. На иллюстрации изображены гипотетические роботы будущего для подводных операций, опасных для человека. Подводный робот передвигается по построенной на дне установке с помощью ступней-присосок и работает двумя руками, растущими с двух сторон прямо из «головы».

ПОСЛЕ «СОДЖОРНЕРА»: ЛАПЫ ИЛИ КОЛЕСА?

Среди роботов, предназначенных для космических путешествий, есть такие, которые передвигаются с помощью ножек. Речь идет о питающихся от солнечных батарей роботах-«насекомых», которые, в отличие от колесных роботов, могут преодолевать невысокие препятствия. НАСА уже проявило большой интерес к этим новым моделям. Но тем не менее на сегодняшний день предпочтение все еще отдается «старым» – колесным – роботам. Успех космического аппарата под названием «Соджорнер» (он первым сфотографировал поверхность Марса и собрал с нее пробы) породил его младшего брата, который был назван «Номад». Это робот размером с грузовик и весом 800 кг. Больший по размерам, более устойчивый и более быстрый (до 2 км/ч), чем его предшественник «Соджорнер», «Номад» был испытан НАСА в пустыне Атакама (Чили). «Номад» показал высочайшие результаты.

РОБОТИЗИРОВАННЫЙ СУПЕРМАРКЕТ: Экспериментальная система в европейской цепи торговой сети позволяет клиентам расплачиваться за покупки кредитной карточкой, вставляя ее в щель, расположенную прямо в торговом прилавке. У покупателя нет тележки, все выбранные продукты будут лежать упакованными прямо у кассы, где будет достаточно подтвердить снятие со счета нужной суммы без каких бы то ни было чеков.

РОБОТ-ВОДОЛАЗ: Он предназначен для добывания алмазов с морского дна. Управляемый с корабля, находящегося на поверхности, он снабжен всасывающей помпой, способной собирать 50 тонн породы в час. На корабле, находящемся на поверхности, сортируется втянутая насосом порода, при этом выбираются алмазы и отбрасывается песок.

РОБОТ-ОГОРОДНИК: В Израиле уже опробован роботизированный сборщик дынь, его назвали «Ромпер» («Robotic Melon Picker* – роботизированный дынесбор-щик). Ромпера можно использовать для пересадки, выращивания и сбора растений, таких, как дыня, тыква, капуста и латук. Ромпер также может определить степень созревания растения: специальный датчик измеряет уровень природного гормона, отвечающего за созревание плодов, и может определить степень созревания каждого плода с погрешностью в один день.

Роботы ― технические устройства, выполняющие определенный набор операций. С древних времен люди пытались создать машины, заменяющие действия живого человека. Был найден чертёж человекоподобного робота, сделанный Леонардо да Винчи в XV веке.

В настоящее время роботы не всегда похожи на людей. Существует большое количество стационарных станков-манипуляторов, позволяющих дистанционно или вообще без вмешательства человека осуществлять сложные и точные операции. Такие механизмы широко применяются в промышленности и медицине.

Наиболее распространенными подвижными роботами являются колесные и гусеничные. Небольшие модели устройств такого типа можно собрать своими руками на основе готовых плат-контролеров. Колесные и гусеничные основы используются для роботов разного типа: от марсоходов до помощников по дому.

Кроме колесных и гусеничных роботов существуют шагающие. Механизмы этого типа передвигаются, поочередно переставляя отдельные опоры, как люди и животные. Подобный подход к передвижению позволяет, например, перемещаться по лестнице, а также быстро и гибко реагировать на возникающие препятствия. Построение шагающих роботов – непростая задача. Для управления приводами «ног» создаются программные алгоритмы, сложность которых существенно возрастает с каждым дополнительным требованием к передвижению.

Примером шагающего робота является четвероногий BigDog, разработанный в США для военных целей. Робот-собака предназначен для передвижения по труднодоступным местам и перемещения грузов при минимальном контроле человека. Четыре независимые точки опоры позволяют преодолевать препятствия, недоступные для колесной и гусеничной техники. В ходе тестирования BigDog показал способность двигаться по неровной наклонной поверхности, а также восстанавливать равновесие после удара сбоку.

Скорость колесных роботов соизмерима со средствами передвижения. А какую скорость может развивать шагающий робот? Например, робот-гепард Cheetah, созданный в Массачусетском технологическом институте (MIT), двигается со скоростью более 30 км/ч. Высокая скорость достигается за счет гибкого «позвоночника» и особого алгоритма движения, определяющего, с какой силой каждая нога отталкивается от земли. Робот-гепард способен не только развивать, но и поддерживать высокую скорость, работать без проводов, а также преодолевать невысокие барьеры. Последнее свойство обеспечивается алгоритмом расчета траектории прыжка.

При создании человекоподобных машин ученые столкнулись с проблемой: система с двумя точками опоры менее устойчива, чем с четырьмя. Большая часть гуманоидов снабжена гусеничной или колесной платформой. Двуногий робот Atlas от компании Boston Dynamics удерживает равновесие, наклоняя корпус и двигая руками, как человек. К тому же, Atlas способен использовать верхние конечности как дополнительную опору при движении по наклонной поверхности и для преодоления препятствий.

Одним из ярких примеров андроида является девушка-робот Repliee Q2, разработанная японскими учеными. Эта модель отличается не скоростью и равновесием, а умением взаимодействовать с людьми. Набор камер и микрофонов позволяет четко отслеживать речь, мимику и жесты собеседника. Верхняя часть тела приводиться в движение большим количеством маленьких приводов, что обеспечивает плавность движений и точную регуляцию положения тела. Кожа робота сделана из силиконового каучука, что позволяет воспроизводить мимику человека. Repliee Q2 может вести длительные беседы, шутить, реагируя на слова и действия собеседника.

В настоящее время робототехника активно развивается. Создаются более точные хирургические манипуляторы, машины, способные преодолевать любые препятствия, искусственные интеллекты и андроиды, удивительно похожие на живых людей.

Робототехника  - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

Слово «робототехника» (в его английском варианте «robotics») было впервые использовано в печати Айзеком Азимовым в научно-фантастическом рассказе «Лжец», опубликованном в 1941 году.

Робот (чеш. robot, от robota - подневольный труд или rob - раб) - автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма.

Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков (аналогов органов чувств живых организмов), робот самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком (либо животными). При этом робот может как и иметь связь с оператором (получать от него команды), так и действовать автономно.

“Современные роботы, созданные на базе самых последних достижений науки и техники, применяются во всех сферах человеческой деятельности. Люди получили верного помощника, способного не только выполнять опасные для жизни человека работы, но и освободить человечество от однообразных рутинных операций.” И. М. Макаров, Ю. И. Топчеев. “Робототехника: История и перспективы”

Внешний вид и конструкция современных роботов могут быть весьма разнообразными. В настоящее время впромышленном производстве широко применяются различные роботы, внешний вид которых (по причинам технического и экономического характера) далёк от «человеческого».

История

Сведения о первом практическом применении прообразов современных роботов - механических людей с автоматическим управлением - относятся к эллинистической эпохе.

Тогда на маяке, сооружённом на острове Фарос, установили четыре позолоченные женские фигуры. Днём они горели в лучах солнца, а ночью ярко освещались, так что всегда были хорошо видны издалека. Эти статуи через определённые промежутки времени, поворачиваясь, отбивали склянки; в ночное же время они издавали трубные звуки, предупреждая мореплавателей о близости берега.

Прообразами роботов были также механические фигуры, созданные арабским учёным и изобретателем Аль-Джазари (1136-1206). Так, он создал лодку с четырьмя механическими музыкантами, которые играли на бубнах, арфе и флейте.

Чертежи Леонардо да Винчи

Чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года. Записи Леонардо, найденные в 1950-х, содержали детальные чертежи механического рыцаря, способного сидеть, раздвигать руки, двигать головой и открывать забрало. Дизайн, скорее всего, основан на анатомических исследованиях, записанных в Витрувианском человеке. Неизвестно, пытался ли Леонардо построить робота.

С начала XVIII века в прессе начали появляться сообщения о машинах с «признаками разума», однако в большинстве случаев выяснялось, что это мошенничество. Внутри механизмов прятались живые люди или дрессированные животные.

Французский механик и изобретатель Жак де Вокансон создал в 1738 году первое работающее человекоподобное устройство (андроид), которое играло на флейте. Он также изготовил механических уток, которые, как говорили, умели клевать корм и «испражняться».

Виды роботов

Промышленные роботы
Появление станков с числовым программным управлением привело к созданию программируемых манипуляторов для разнообразных операций по загрузке и разгрузке станков.

Появление в 70-х гг. микропроцессорных систем управления и замена специализированных устройств управления на программируемые контроллеры позволили снизить стоимость роботов в три раза, сделав рентабельным их массовое внедрение в промышленности. Этому способствовали объективные предпосылки развития промышленного производства.

Несмотря на их высокую стоимость, численность промышленных роботов в странах с развитым производством быстро растёт. Основная причина массовой роботизации такова:

«Роботы выполняют сложные производственные операции по 24 ч в сутки. Выпускаемая продукция при этом имеет высокое качество. Они… не болеют, не нуждаются в обеденном перерыве и отдыхе, не бастуют, не требуют повышения заработной платы и пенсии. Роботы не подвержены влиянию температуры окружающей среды либо воздействию газов или выбросов агрессивных веществ, опасных для жизни человека».

Медицинские роботы
В последние годы роботы получают всё большее применение в медицине; в частности, разрабатываются различные модели хирургических роботов.

Ещё в 1985 году робот Unimation Puma 200 был использован для позиционирования хирургической иглы при выполнении биопсии головного мозга, проводившейся под управлением компьютера.

В 1992 году разработанный в Имперском колледже Лондона робот ProBot впервые осуществил операцию на предстательной железе, положив начало практической роботизированной хирургии.

Робот Da Vinci

С 2000 года компания Intuitive Surgical серийно выпускает робот Da Vinci, предназначенный для лапароскопических операций и установленный в нескольких сотнях клиник по всему миру.

Бытовые роботы

Одним из первых примеров удачной массовой промышленной реализации бытовых роботов стала механическая собачка AIBO корпорации Sony.

Робот-пылесос iRobot

В сентябре 2005 в свободную продажу впервые поступили первые человекообразные роботы «Вакамару» производства фирмы Mitsubishi. Робот стоимостью $15 тыс. способен узнавать лица, понимать некоторые фразы, давать справки, выполнять некоторые секретарские функции, следить за помещением.

Всё большую популярность набирают роботы-уборщики (по своей сути - автоматические пылесосы), способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека.

Боевые роботы

Боевым роботом называют автоматическое устройство, заменяющее человека в боевых ситуациях или при работе в условиях, несовместимых с возможностями человека, в военных целях: разведка, боевые действия, разминирование и т. п.

Беспилотник

Боевыми роботами являются не только автоматические устройства с антропоморфным действием, которые частично или полностью заменяют человека, но и действующие в воздушной и водной среде, не являющейся средой обитания человека (авиационные беспилотные с дистанционным управлением, подводные аппараты и надводные корабли).

В настоящее время большинство боевых роботов являются устройствами телеприсутствия, и лишь очень немногие модели имеют возможность выполнять некоторые задачи автономно, без вмешательства оператора.

В Технологическом институте Джорджии под руководством профессора Хенрика Кристенсена разработаны напоминающие муравьёв инсектоморфные роботы, способные обследовать здание на предмет наличия там врагов и мин-ловушек (доставляются к зданию «главным роботом» - мобильным роботом на гусеничном ходу).

Получили распространение в войсках и летающие роботы. На начало 2012 года военными во всём мире использовались около 10 тысяч наземных и 5 тысяч летающих роботов; 45 стран мира разрабатывало или закупало военных роботов.

Роботы-учёные

Первые роботы-учёные Адам и Ева были созданы в рамках проекта Robot Scientist университета Аберистуита и в 2009 году одним из них было совершено первое научное открыти.

К роботам-учёным безусловно можно отнести роботов, с помощью которых исследовались вентиляционные шахты Большой Пирамиды Хеопса. С их помощью были открыты т. н. «дверки Гантенбринка» и т. н. «ниши Хеопса». Исследования продолжаются.

Система передвижения

Для передвижения по открытой местности чаще всего используют колёсный или гусеничный движитель (примерами подобных роботов могут служить Warrior и PackBot).

Реже используются шагающие системы (примерами подобных роботов могут служить BigDog и Asimo).

Роботы BigDog

Для неровных поверхностей создаются гибридные конструкции, сочетающие колёсный или гусеничный ход со сложной кинематикой движения колёс. Такая конструкция была применена в луноходе.

Внутри помещений, на промышленных объектах роботы передвигаются вдоль монорельсов, по напольной колее и т. д. Для перемещения по наклонным или вертикальным плоскостям, по трубам используются системы, аналогичные «шагающим» конструкциям, но с вакуумными присосками.

Также известны роботы, использующие принципы движения живых организмов - змей, червей, рыб, птиц, насекомых и других типах роботов бионического происхождения.

Робот Tuna

Система распознавания образов

Системы распознавания уже способны определять простые трехмерные предметы, их ориентацию и композицию в пространстве, а также могут достраивать недостающие части, пользуясь информацией из своей базы данных (например, собирать конструктор Lego).

Двигатели

В настоящее время в качестве приводов обычно используются двигатели постоянного тока, шаговые электродвигатели и сервоприводы.

Существуют разработки двигателей, не использующих в своей конструкции моторов: например, технология сокращения материала под действием электрического тока (или поля), которая позволяет добиться более точного соответствия движения робота натуральным плавным движениям живых существ.

Математическая база

Робот Aibo

Помимо уже широко применяющихся нейросетевых технологий, существуют алгоритмы самообучения взаимодействию робота с окружающими предметами в реальном трёхмерном мире: робот-собака Aibo под управлением таких алгоритмов прошел те же стадии обучения, что и новорожденный младенец, самостоятельно научившись координировать движения своих конечностей и взаимодействовать с окружающими предметами (погремушками в детском манеже). Это дает ещё один пример математического понимания алгоритмов работы высшей нервной деятельности человека.

Навигация

Системы построения модели окружающего пространства по ультразвуку или сканированием лазерным лучом широко используются в гонках роботизированных автомобилей (которые уже успешно и самостоятельно проходят реальные городские трассы и дороги на пересечённой местности с учётом неожиданно возникающих препятствий).

Внешний вид

В Японии не прекращаются разработки роботов, имеющих внешний вид, на первый взгляд неотличимый от человеческого. Развивается техника имитации эмоций и мимики «лица» роботов.

В июне 2009 года ученые Токийского университета представили человекоподобного робота «KOBIAN», способного выражать свои эмоции - счастье, страх, удивление, грусть, гнев, отвращение - с помощью жестов и мимики.

Робот KOBIAN

Робот способен открывать и закрывать глаза, двигать губами и бровями, использовать руки и ноги.

Производители роботов

Существуют компании, специализирующиеся на производстве роботов (среди крупнейших - iRobot Corporation). Роботов также выпускают некоторые компании, работающие в сфере высоких технологий: ABB, Honda, Mitsubishi, Sony, World Demanded Electronic, Gostai, KUKA.

Проводятся выставки роботов, напр. самая крупная в мире International robot exhibition (iRex) (проводится в начале ноября раз в два года в Токио, Япония).