Презентация - "Презентация по технологии "Роботы и робототехника""

Робототехника как отрасль
МБОУ «Школа №3»г. Рязани
Попова Лариса Николаевна

Понятия робот и робототехника

Робототехника – это техническая наука, изучающая автоматизацию производственных и иных систем при помощи роботов. Предполагает проектирование, создание и использование роботов для взаимодействия с внешней средой выполнения различных задач без участия человека.
Термин «робот» ввел чешский писатель Карел Чапек, использовав его в своем произведении «Универсальные роботы Россума». В переводе с чешского «robota» означает - рабство, работа. Вот и в романе Чапека роботы были рабами, созданными человеком.
Робот: Механизированное устройство, цель которого выполнение определенных операций и действий, заранее заданных по заложенной программе.
Слово «робототехника» обязано своим появлением американскому писателю российско-еврейского происхождения Айзеку Азимову, который внес немалый вклад в популяризацию науки.
Робототехника: Прикладная наука, цель которой разработка автоматических роботизированных систем, направленных на улучшение и автоматизацию производства.

История появления роботов берет начало с появления первых механических машин андроидного типа, а развитие робототехники, как отрасли, начинается с первых индустриальных конвеерных роботов, использующихся на производствах.
История появления роботов

Ключевые даты в развитии робототехники:
1913 год. Создание Чарльзом Маколи машины, находящей решения логических проблем.
1921 год. Первое упоминание слова «робот» в пьесе «R.U.R.» Карела Чапека.
1934 год. Создание индустриального конвейерного робота для покраски поверхностей.
1946 год. Презентация механизма управления машинами посредствам магнитного записывающего устройства.
1950-е годы. Активная разработка механических роботов-манипуляторов.
1971 год. Изобретение первого в мире микропроцессора.
1980 годы. Сильнейший скачок роста рынка робототехники, произошедший благодаря коммерческой реализации японских роботов.
2000 год. Компания Electrolux в эфире телеканала BBC представила робот-пылесос Trilobite.
2010 год. Корейская фирма Ilshim Global презентует первого в мире робота для мойки окон Windoro.
С 2017 года. Основное направление робототехники – это прогресс искусственного интеллекта.

Каждый робот состоит из следующих базовых компонентов:
Рама или тело робота;
Блок управления;
Манипуляторы;
Ходовая часть.
Строение робота

Робот может быть любых форм и размеров. Именно рама или тело робота является основой его конструкции и определяет внешний облик. Среднестатистический человек при слове «робот» представляет человекоподобное существо из металла. Этот образ навязан многочисленными фантастическими кинофильмами.
На самом же деле большинство роботов совершенно не похоже на человека. Главное для робота – это его функциональность, а не то, как он выглядит.
Контроль за работой робота осуществляется при помощи системы управления. Она включает в себя огромное количество датчиков, которые помогают технике взаимодействовать с внешним миром.

Строение робота

Система управления роботом предполагает целый набор алгоритмов, благодаря которым решаются те или иные задачи. В работе робота происходит постоянный обмен данными между датчиками и центральным процессором (ЦП). Алгоритмы и программное обеспечение создаются человеком.
Для физического контакта с объектами внешней среды используется манипулятор. Данный элемент не является обязательным. Как правило, манипулятор не является частью рамы/тела робота. Используется для решения конкретных задач в различных отраслях.
Ходовая часть робота также не является обязательной, и наличествует лишь у тех роботов, которым необходимо передвижение в пространстве. В качестве средств для перемещения чаще всего используются колеса.

Строение робота

Роботов можно разделить по нескольким типам:
по способу передвижения;
по способу управления;
по области применения.

Классификация робототехники

Перемещение робота в пространстве не всегда является обязательным. Если данная задача от робота не требуется, он является статичным.
Наземное передвижение робота осуществляется при помощи колес. Для повышения проходимости используется гусеничный ход. Перемещение роботов на двух ногах, как мы привыкли видеть в фантастических фильмах, не является практичным и используется в робототехнике редко.
Существуют летательные роботы, в создании которых используются достижения аэродинамики. Роботы также используются для полетов в космос.
Управлять роботом можно программно, с использованием алгоритмов для автоматической деятельности. При необходимости в программу робота могут быть внесены коррективы, чтобы оптимизировать его работу в соответствии с текущими задачами. Существует также ручное управление роботом, осуществляемое оператором.
Конструкция роботов

Применяются роботы самых различных сферах, но основными являются следующие:
Промышленность: промышленные роботы;
Исследовательская деятельность: роботы-ученые, исследователи;
Боевые роботы: безпилотники, роботы-саперы, охрана и безопасность;
Нанотехнологии: микро- и нано-роботы в исследовательских и медицинских целях;
Домашние технологии: бытовые роботы, пылесосы, мойщики окон и персональные.
.
Области робототехники

В сфере промышленности роботы позволяют выполнять большой объем работ с высокой скоростью и точностью. Они позволяют решать такие задачи, с которыми невозможно справиться человеческими силами.
Очень многие места нашей планеты и за ее пределами не исследованы по той причине, что делать это человеку невозможно. Например, о том, что творится в океанных глубинах и в космосе мы знаем благодаря роботам-исследователям.
Рост инновационных технологий позволяет оптимистически смотреть в будущее. Робототехника стремительно развивается, открывая человечеству новые возможности.

Области робототехники

Современные направления и технологии для робототехники

Робототехника – это сфера, объединяющая передовые достижения и разработки целого ряда научных дисциплин: электроники, радиотехники, механики, информатики и др.
Новые технологии для робототехники обеспечили процветание роботизированных механизмов в самых различных областях жизнедеятельности человека. Сегодня без роботов невозможно представить себе очень многие процессы, особенно в промышленности. Станки с ЧПУ, манипуляторы, автоматизированные производственные линии – не что иное как воплощение технологий робототехники.
При этом с каждым годом появляется все больше работы, которая подвластна искусственному интеллекту.
С тех пор как человечество научилось подчинять рутинную и тяжелую работу компьютерным алгоритмам, применение роботов уже никого не удивляет. Сложные механические создания выполняют множество разнообразных задач в сфере медицины, банковского дела, развлечений и др.

Медицина

В настоящее время особенно активно развивается роботизированная хирургия. Медицинские роботы берут на себя многие функции, которые раньше выполнялись врачами-хирургами.
Благодаря кибернетическим технологиям современный человек может вернуть утраченную часть тела. Огромный прорыв в медицине произошел с тех пор как появились бионические протезы, которыми люди управляют при помощи собственной нервной системы.
Медицинские экзоскелеты представляют собой целые роботизированные костюмы, предназначенные для восполнения утраченных функций, увеличения силы мышц человека и расширения амплитуды движений за счет внешнего каркаса и приводящих частей.
Экзоскелеты применяются не только в медицине, но и в строительстве, промышленности, военной сфере. В этих областях используют силовые и разгрузочные способности экзоскелетов.
Современные достижения робототехники могут заменить даже сетчатку глаза. Специальное устройство показывает картинку из пикселей, пациент видит черно-белые очертания окружающих предметов и учится распознавать их благодаря специальным упражнениям.

Космос

Космороботы активно используются человеком в освоении просторов Вселенной. Роботизированные механизмы собирают образцы почвы и исследуют новые пространства в условиях, которые опасны для жизни человека: при повышенной радиации, экстремальных температурах и т.д.
В скором времени запланирован запуск российского космического робота на МКС – для технического обслуживания аппаратов и проведения работ в открытом космосе.

Системы безопасности

Роботизированные устройства со специальными датчиками позволяют оперативно обнаруживать пожароопасные ситуации и успешно предотвращать их.
Некоторые тренировочные военные базы используют роботов, имитирующих действия живого противника. Помимо этого, существуют разведывательные и боевые модели роботов.

Производство

В условиях высокой конкуренции на промышленном рынке предприятия стараются сделать свои производственные процессы максимально эффективными. И помогают им в этом современные роботизированные технологии.
Автоматизированные промышленные роботы применяются для сварки, укладки, покраски и прочих операций, требующих многократного повторения и высокой точности.
Чаще всего такие роботы представляют собой манипуляторы, напоминающие человеческую руку. Обычно эти универсальные устройства имеют несколько осей подвижности и фланец для закрепления рабочего инструмента.
Использование промышленных роботов значительно увеличивает производительность предприятий, в то время как человеческие ресурсы освобождаются для выполнений более важных задач.

Быт

Роботы гораздо ближе к людям, чем кажется. Многие из них достаточно давно и успешно используются в быту.
Самые распространенные бытовые роботы – это пылесосы, газонокосильщики, массажеры.
Все большей популярностью в последнее время пользуются «умные дома», в которые внедрена автоматизированная сеть, контролирующая электричество, водоснабжение, безопасность и другие системы.

Развлечения

Применение роботов в различных направлениях деятельности привело к их внедрению в сферу досуга. Сегодня на прилавках магазинов немало радиоуправляемых и интерактивных детских игрушек, которые умеют петь, танцевать, рассказывать сказки и даже летать.
Примечательно, что многие из таких игрушек востребованы и у взрослой части населения, однако девайсы, ориентированные на них, как правило, сложнее и дороже.
Один из самых популярных в мире роботов – англичанин Теспиан – создан специально для общения. Теспиан – отличный собеседник, он декламирует стихи и умеет разыгрывать театральные постановки, при этом уверенно жестикулирует и отображает смену эмоций на лице.
Вершина современных разработок – роботы гуманоидного типа, реалистичные андроиды, умеющие поддерживать беседу, анализировать информацию и даже шутить.

Сфера обслуживания

Для обслуживания клиентов в современных организациях используются промороботы. Они общаются с людьми, распознают лица и речь, делают фото, самостоятельно передвигаются, избегая препятствий.
Так называемые боты подключаются к любым внешним системам: базам данных, системам безопасности, сайтам и сервисам.
Сегодня роботы заменяют или дополняют «живых» сотрудников – гидов, консьержей, консультантов, промоутеров – в аэропортах, отделениях сотовой связи и банках, торговых и бизнес-центрах, ресторанах, музеях, жилых комплексах.

Плюсы и минусы роботизации

Мы перечислили лишь немногие сферы применения роботов в современном мире, при этом с каждым годом роботизация приобретает все больший масштаб.
Применение роботов в различных областях человеческой жизнедеятельности имеет как свои плюсы, так и минусы.
Преимущества роботизации:
Экономия – использование роботов позволяет оптимизировать человеческие ресурсы и сэкономить деньги, выделяемые на оплату труда людей (при длительном использовании высокая стоимость механизмов окупается)
Оптимизация труда – роботы могут выполнять тяжелую и рутинную работу, в то время как ценные «живые» кадры возьмут на себя более сложные аналитические задачи
Качество выполняемой работы – действия роботов исключают человеческий фактор, иногда имеющий негативные последствия
Скорость – темп работы роботов гораздо выше, так как им не требуется времени на отдых и принятие пищи
Wow-эффект – новые технологии встречают с восторгом, роботы вызывают интерес и симпатию (особенно на публичных мероприятиях)

Плюсы и минусы роботизации


Одним из существенных недостатков роботизированных устройств является их хрупкость – как и любые другие сложные механизмы, роботы нуждаются в регулярном техническом обслуживании и ремонте. Чтобы необходимость в данных мероприятиях возникала как можно реже, важно использовать при их сборке максимально качественные материалы.
Так, например, при сборке экзоскелетов применяют легкие, но прочные металлы. Детали, испытывающие повышенное трение и нагрузки, обрабатывают специальными покрытиями. Недавно такие материалы производителям экзоскелетов предложила отечественная компания Modengy – это позволило им решить проблему преждевременного износа регулировочных пластин с минимальными затратами.

Плюсы и минусы роботизации

Среди прочих негативных моментов роботизации выделяют:
Высокое энергопотребление: работоспособность механизмов полностью зависит от источников питания, а объемы потребления энергии очень велики
Сокращение рабочих мест: замена людей роботами создает предпосылки безработицы
Деградация: существует мнение, что высокие темпы роботизации современного общества и роста искусственного интеллекта мешают развитию человека, так как его мыслительные способности оказываются невостребованными

Плюсы и минусы роботизации

Несмотря на ряд спорных моментов, специалисты в области робототехники прогнозируют дальнейшую популяризацию роботов в промышленности, медицине, сфере транспорта, услуг и многих других отраслях.
Среди самых перспективных разработок последнего времени выделяют беспилотные автомобильные и авиационные системы, роботизированные устройства для решения логистических и медицинских задач.
Чтобы робототехника развивалась и дальше, необходима правильная постановка целей: наращивание производства роботов вместе с упрощением их применения, гармоничное соединение интеллектуальных и программных способностей устройств, которые могли бы обеспечить удовлетворение нужд общества без ущерба занятости людей.