Знакомство с роботами и робототехникой

Знакомство с робототехникой.

Простые механизмы

• Механизмы - это устройства, позволяющие облегчить труд человека, создающие удобства в работе.
• Простые механизмы созданы в древние века

Архимед

• Древнегреческий математик, физик и инженер.

• Заложил основы механики, гидростатики, автор ряда важных изобретений.

• Архимед изобрел машину для подъема воды («архимедов винт»), системы рычагов и блоков для поднятия больших тяжестей.

около 287-212г. до н. э.

Изобретения Архимеда

Сконструированные Архимедом катапульты метали камни в корабли захватчиков, на их головы неслись тучи копий и дротиков из метательных машин.

Наклонная плоскость

• Наклонная плоскость – простой механизм в виде плоской поверхности, установленной под углом, отличным от прямого, к горизонтальной поверхности
• Она применяется для того,чтобы тело большей массы можно было перемещать действием силы,значительно меньшей веса тела.

Клин

• Клин – простой механизм в виде призмы, рабочие поверхности сходятся под острым углом.
• Используется для раздвижения, разделения на части обрабатываемого предмета
• Сила, с которой клин раздвигает половинки бревна, гораздо больше силы, с которой молот воздействует на клин.

Рычаг

• Рычаг является элементом многих современных орудий труда: от ножниц до стрелы подъема крана.
• Рычаг представляет собой твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной точки опоры

Блок

• Блок-это колесо с желобом по окружности для каната, троса или цепи.
• Блоки применяются в грузоподъемных устройствах.
• Виды блоков : неподвижный и подвижный

1. Неподвижный

2. Подвижный

Автомат (автоматическое устройство) -

работающее целенаправленно без непосредственного участия человека.

Виды автоматических устройств

• Автоматы
• Механические
• Электромеханические
• Электронные
• Термоэлектрические

Механическое устройство

Электромеханическое устройство

Электронные устройства

Термоэлектрические устройства

Что такое робот?

• Термин «робот» ввёл в обиход чешский писатель Карел Чапек. Хотя сначала в своей пьесе он назвал человекоподобных механизмы «лаборами» (от латинского labor работа), это слово ему не понравилось. Тогда по совету брата Йозефа он переименовал их в роботов. Кстати, по-чешски исходное для этого неологизма слово robota означает не просто работу, а тяжёлую работу или каторгу. 
• Ро́бот (чеш. robot, от robota подневольный труд или rob раб) автоматическое устройство, предназначенное для осуществления производственных и других операций, обычно выполняемых человеком

Цель создания роботов –

создание эффективного помощника,

способного совершать операции по достижению целей, поставленных человеком.

Иными словами

главная цель создания роботов -

освободить человека от однотипной,

рутинной работы.

Робот – объект в котором есть три взаимосвязанных элемента:

• Датчиковая система, при помощи которой робот наблюдает за окружающей средой
• Информационная управляющая система, в которую подаются сигналы с датчиковой системы и на основе этих данных формируется управляющее воздействие
• Исполнительная система – может быть любой например для перемещения робота и манипулирования предметами или собирания информации об окружающем мире

Тип выполняемой работы:

• 1.промышленные
• 2. строительные
• 3. сельскохозяйственные
• 4. транспортные
• 5. бытовые
• 6. боевые
• 7. охранные
• 8. исследовательские
• 9. медицинские
• 10. андроиды
• 11. космические

Строительные роботы -

это электрическая дистанционно управляемая машина, с мощным манипулятором и разнообразным навесным оборудованием.

В основном используются для проведения строительных и подрывных работ, сноса зданий, расчистки площадок под застройку, выполнения опасных работ.

Позволяют увеличить производительность труда и свести к минимуму производственный травматизм. Роботы очень маневренны, у них отсутствуют выхлопные газы. Оператор может работать с ними в любых условиях без нарушения техники безопасности: в узких тоннелях, подвалах, на краю высотных конструкций, рядом с ветхими перекрытиями, на реконструируемых мостах и виадуках и т.д.

Промышленные роботы

• Автоматизация производства – позволяет обеспечить полный цикл обработки с высокой производительностью и точностью. Позволяет избегать перерывы и ошибки, свойственные человеку.

• Применяется в автомобильной, электротехнической, электронной, металлообрабатывающей, машинной промышленности, при производстве продовольственных и других товарах.

• Способны выполнять любые технологические операции: перемещение и сборка, сварка, нанесение защитного слоя, чертёжные работы, обработка древесины, металла и других материалов.

Бытовые роботы

• Данный тип роботов применяется в быту и офисах. Ярким примером бытовой автоматизированной машины является набравший приличную популярность робот-пылесос. К бытовым роботам также можно отнести коммуникативных роботов, обеспечивающих эффект присутствия удаленных друг от друга людей, либо способных самостоятельно вести диалог с человеком, и, конечно, многочисленные робоигрушки, предназначенные для развлечений и образовательных в области робототехники целей. В перспективе ожидается появление и более функциональных систем, умеющих  более сложные домашние обязанности такие как: мытье посуды, стирка грязного белья, приготовление пищи и т. п.

Бытовые роботы

• Категории:

• Роботы для чистки бассейна
• Роботы снегоуборщики
• Роботы для чистки аквариумов
• Роботы мойщики окон
• Роботы для охраны и безопасности
• Робот пылесос

Медицинские роботы Давно и широко используются в медицине для диагностики и хирургических вмешательств. Имеют свои преимущества и недостатки.

• имеют большую доступность

в сравнении с лапароскопическими инструментами более точное движение инструмента

• выводит изображение на экран

• бионические протезы

(управляются собственной

нервной системой человека)

• отсутствие обратной связи (врачу необходимо тщательно отслеживать свои движения, чтобы не повредить ткани)

• узкое операционное поле

Сельскохозяйственные роботы -

предназначены для выполнения трудоемких и монотонных процессов в сельском хозяйстве. В настоящее время ведется интенсивная разработка таких роботов, и даже есть примеры их использования, например, в Японии.

Транспортные роботы -

используются, как следует из наименования для автоматического перемещения грузов, либо автономного управления различными транспортными средствами. Транспортными роботами являются самоходные тележки,  автопилоты и т.д.

Боевые (военные) роботы

призваны вывести вооруженные конфликты на качественно иной уровень и предназначены для минимизации непосредственного участия  человека в боевых действиях с целью сокращения или исключения вовсе людских потерь, а также для работы в условиях, несовместимых с возможностями человека в военных целях.

Охранные роботы

Перед  охранными роботами  ставятся задачи по  защите вверенных территорий или помещений. В простейшем случае указанные роботы выполняют патрулирование охраняемых периметров и в случае фиксации проникновения злоумышленников сигнализируют об этом дежурным операторам. В последнее время появляется тенденция к оснащению робо-охранников нелетальными видами оружия

Космические роботы

Космороботы  –

это роботы, приспособленные работать

в космическом пространстве.

Могут использоваться для

исследовательских, спасательных

ремонтных работ в неблагоприятных условиях. 

Исследовательские роботы

используются для сбора всевозможных видов информации об исследуемых объектах, ее переработки и передаче оператору. Объектами могут быть самыми разнообразными: поверхности планет, подводное пространство, подземные шахты, пещеры, полости эксплуатируемых трубопроводов, зараженная местность  и другие труднодоступные для человека области.

Андроиды - от греч. слова «человек» и суффикса - oid («подобие») - человекоподобный

• Могут выполнять функции как бытовых,
• Так и военных и промышленных роботов.
• А также могут летать в космос.

Тип управления.

Можно выделить три класса:

• 1. Управляемые оператором.
• 2. Полуавтономные.
• 3. Автономные.

Управляемые оператором

• Роботы,  управляемые оператором , не способны самостоятельно думать, принимать решения и даже производить собственные вычисления. По сути это просто дистанционно или прямо управляемые машины. К данной категории роботов можно отнести копирующие движения органов управления роботы (простые манипуляторы или роботы андроидного типа), экзоскелеты, роботы, управляемые человеком с пульта управления.

Полуавтоматические роботы

• В  полуавтоматических роботах  ручное управление сочетается с автоматическим. Используется, когда заранее жестко запрограммировать все нужные операции невозможно, а оснащать робота искусственным интеллектом нецелесообразно или невозможно. К полуавтоматическим относятся роботы, которые выполняют определенный запрограммированный набор действий, однако существует необходимость  вмешательства  оператора для сообщения ему дополнительной информации (например, с помощью целеуказания, указания требуемой последовательности действий и т. д.).

Автономные роботы

• это, как следует из наименования, роботы, запрограммированные на самостоятельные действия, без участия человека. К таковым машинам можно отнести как промышленные роботы, занятые выполнением последовательности технологических операций, так  и машины, обладающие полноценным искусственным интеллектом. Предельным вариантом автономных роботов являются андроиды или киборги, которые являются героями многочисленных фантастических фильмов. Очевидно, что именно этот класс машин является апогеем развития робототехники и при массовом распространении позволит полноценно взять на себя все наши повседневные бытовые заботы и просто быть незаменимым помощником в любых делах.

Степень мобильности

По степени мобильности выделяются два класса:

• Стационарные
• Мобильные

Современные роботы

AIBO

Айбо

ASIMO

Асимо

NAO (Нао)