Робот — это устройство, способное выполнять задачи автоматически или по заранее заданной программе. Для ориентации в пространстве без участия человека роботы используют камеры и датчики. Они разрабатываются с целью облегчить труд людей.
Когда мы слышим слово «робот», многие представляют себе разумную машину, похожую на человека. Однако большинство роботов сильно отличаются от людей. Человеческое тело не приспособлено для выполнения многих задач. Например, мы передвигаемся медленно, не умеем летать и плохо переносим изменения температуры. Поэтому инженеры создают корпуса роботов таким образом, чтобы они могли выполнять задачи, которые неподвластны человеку или требуют от него больших усилий.
Существует множество видов роботов.
- Бытовые. Наиболее востребованные и доступные роботы — это бытовые. Они помогают нам сэкономить время на повседневных домашних обязанностях, таких как уборка. В квартирах чаще всего можно увидеть робота-пылесоса.
- Промышленные.
В современном мире трудно вообразить крупное производство без использования роботов. На заводах они берут на себя функции по перемещению грузов, выполняют задачи, связанные с риском для здоровья, и помогают в работе, где требуется высокая точность, например, при сварке деталей кузова автомобиля. Кроме того, роботы могут работать круглосуточно без снижения эффективности, что делает их идеальными кандидатами для работы на конвейере. - Исследовательские помогают учёным достичь мест, которые недоступны человеку из-за опасных условий. Они используются в космосе и на большой глубине.
- Роботакси — это одно из наиболее многообещающих направлений в области робототехники. Множество компаний занимаются разработкой беспилотных автомобилей, которые смогут перемещаться по дорогам общего пользования и перевозить пассажиров, соблюдая правила дорожного движения.
- Военные. В ходе выполнения особо сложных боевых задач применяются военные роботы. Они могут выполнять функции разведчиков, медиков, сапёров и транспортников. Для каждого типа робота важны свои особенности. Например, дрон-разведчик должен быть незаметным для радаров и передавать информацию на большие расстояния, а робот-медик — погружать и перевозить раненых солдат.
- Медицинские. В медицине используются роботы для проведения хирургических операций и реабилитации пациентов. Их ключевое достоинство — это точность, которой зачастую не хватает человеку.
- Андроиды. В настоящее время андроиды, внешне напоминающие человека, находятся в процессе разработки. В перспективе они смогут выполнять бытовые задачи и работать на производствах, где существует риск для жизни и здоровья. Кроме того, они смогут служить средством общения. За формирование ответов будет отвечать языковая модель, которая использует технологию синтеза речи.
- Курьеры. Роботы-курьеры — это автономные устройства, которые могут самостоятельно доставлять продукты из магазинов и готовую еду из ресторанов без участия человека. Робот получает заказ, забирает его в заведении и доставляет клиенту. Внешне он представляет собой небольшую пластиковую коробку на колёсах. Для навигации используется GPS, а для обнаружения препятствий — система из нескольких камер и лидаров.
- Развлекательные. Роботы применяются в сфере развлечений и на различных шоу. Например, компания Walt Disney Imagineering создаёт аниматроников для парков развлечений. Эти роботы выглядят как персонажи мультфильмов и используются для украшения пространства. Кроме того, они могут общаться с посетителями, создавая атмосферу парка.
- Чат-боты и нейросети также можно отнести к категории бестелесных роботов. Они не имеют физической оболочки, но способны обрабатывать большие массивы информации, выявлять в них закономерности и отклонения от нормы, а затем на основе полученных результатов принимать решения.
Как устроены роботы?
Современные роботы, даже самые простые, такие как робот-пылесос, представляют собой сложные технические устройства, объединяющие множество технологий. Все эти технологии необходимы для того, чтобы робот мог выполнять задачи без участия человека. Рассмотрим основные системы, которые используются в современных роботах.
Механические системы
К механическим системам относятся все компоненты робота, которые обеспечивают его движение: двигатели, приводы и гидравлические поршни. Форма корпуса робота определяется его назначением. Например, если робот будет использоваться под водой, то его корпус должен быть выполнен в форме батискафа.
Электронные системы
Электронные системы управляют механическими компонентами робота. Для этого используются запрограммированные электронные системы, такие как Arduino, Raspberry Pi или платы на микроконтроллерах. Они получают информацию от датчиков, анализируют её и передают команды моторам.
Датчики
Датчики — это органы чувств робота. Они позволяют машине воспринимать информацию об окружающей среде. Например, с помощью камеры робот может анализировать изображение, а лидары помогают ему распознавать препятствия.
Софт
Без программного обеспечения даже самый современный робот будет представлять собой лишь груду металла и пластика. Поэтому специалисты создали ROS — специальную платформу для Linux, которая позволяет управлять роботом. ROS объединяет механические компоненты, датчики и микроконтроллеры.
Для написания кода для ROS обычно используют языки C++ и Python. C++ применяется для низкоуровневых операций с оборудованием, например, для управления двигателями. Python используется для анализа данных, получаемых от датчиков.
Перспективы робототехники
Робототехника сегодня применяется в различных областях: от бытовых задач до исследования космоса. Роботы помогают людям выполнять сложные и опасные задачи, автоматизировать процессы и повышать эффективность работы. Тем не менее, несмотря на все успехи, робототехника всё ещё находится в начале своего пути. Если в промышленности роботы уже достигли значительных результатов, то человекоподобные роботы всё ещё остаются на примитивном уровне.
Одна из основных задач развития робототехники — создание машин, способных самостоятельно принимать решения в нестандартных ситуациях.
Также важно сделать роботов более доступными по цене. Сегодня многие роботы стоят довольно дорого, что ограничивает их использование. Однако с развитием технологий и усилением конкуренции на рынке цены на роботов могут значительно упасть.