Робототехника в нашей жизни

3 поколения роботов:
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.
Робот – это машина с антропоморфным (человекоподобным) поведением, которая частично или полностью выполняет функции человека (иногда животного) при взаимодействии с окружающим миром.

Архитектура интеллектуальных роботов
Исполнительные органы
Датчики
Система управления
Модель мира
Система распознавания
Система планирования действий
Система выполнения действий
Система управления целями

Домашние роботы
Ориентация и перемещение в ограниченном пространстве с меняющейся обстановкой (предметы в доме могут менять свое местоположение), открывание и закрывание дверей при перемещении по дому.
Манипулирование объектами сложной и иногда заранее неизвестной формы, например посудой на кухне или вещами в комнатах.
Активное взаимодействие с человеком на естественном языке и принятие команд в общей форме
Задачи домашних
интеллектуальных роботов:
Mahru и Ahra (Корея, KIST)

Домашние роботы – PR2 (Willow Garage)
PR2 умеет втыкать вилку в розетку
Учёные из Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) впервые обучили робота взаимодействию с деформирующимися объектами. Как ни странно, но только сейчас удалось научить машину работать с мягкими и, главное, легко и непредсказуемо меняющими форму предметами.

Военные роботы
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

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА)
32 страны мира производят около 250 типов беспилотных самолетов и вертолетов
RQ-7 Shadow
RQ-4 Global Hawk
X47B UCAS
A160T Hummingbird
Беспилотники ВВС и армии США:
2000 г. – 50 единиц
2010 г. – 6800 единиц (136 раз)
RQ-11 Raven
В 2010 г. командование ВВС США впервые в своей истории намерено приобрести больше беспилотных аппаратов, нежели пилотируемых самолетов. К 2035 все вертолеты станут беспилотными.
Рынок беспилотников:
2010 г. – 4.4 млрд. $
2020 г. – 8.7 млрд. $
Доля США – 72% всего рынка

Наземные боевые роботы
Транспортный робот BigDog (Boston Dinamics)
Боевой робот MAARS
Робот-сапер PackBot 1700 единиц на вооружении
Робот-танк BlackKnight
Выполняемые задачи:
разминирование
разведка
прокладка линий связи
транспортировка военных грузов
охрана территории

Морские роботы
Подводный робот REMUS 100 (Hydroid) создано 200 экз.
Выполняемые задачи:
Обнаружение и уничтожение подлодок
Патрулирование акватории
Борьба с морскими пиратами
Обнаружение и уничтожение мин
Картография морского дна
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.
катер ВМС США Protector

Промышленные роботы
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.

Космические роботы
Robonaut -2 отправился на МКС в сентябре 2010 г. (разработчик General Motors) и станет постоянным членом экипажа.
EUROBOT на стенде
Робот DEXTRE работает на МКС с 2008 года.

Роботы-охранники
Патрулирование улиц
Охрана помещений и зданий
Воздушное наблюдение (БПЛА)
SGR-1
(охрана корейской границы)
Робот-охранник Reborg-Q (Япония)

Нанороботы
«Наноро́боты», или «нанобо́ты» — роботы, размером сопоставимые с молекулой (менее 10 нм), обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ.

Роботы для медицины
Обслуживание больниц
Наблюдение за больными
Развозчик лекарств MRK-03 (Япония)

Роботы для медицины- xирургические роботы
Робот-хирург Da Vinci
Разработчик - INTUITIVE SURGICAL INC (USA)
2006 год – 140 клиник
2010 год – 860 клиник
В России – 5 установок
Оператор работает в нестерильной зоне у управляющей консоли. Инструментальные манипуляторы активизируются только в том случае, если голова оператора правильно позиционируется роботом.
Используется 3D изображение операци-онного поля. Движения рук оператора аккуратно переносятся в очень точные движения операционных инструментов. Семь степеней свободы движения инструментов предоставляют оператору невиданные до сих пор возможности.

Роботы для медицины - протезы
Бионический протез руки i-Limb (Touch Bionics)
удерживает до 90 килограммов нагрузки
Серийно производится с 2008 г., 1200 пациентов по всему миру.
Протез управляется миоэлектрическими токами в конечности, а для человека это выглядит почти как управление настоящей рукой. Вместе с "пульсирующим захватом" это позволяет инвалиду производить более точные манипуляции, вплоть до завязывания шнурков или застёгивания пояса.

Экзоскелеты (Япония)
HAL-5 , 23 кг, 1.6м
2.5 часа работы
Усиливает силу от 2 до 10 раз
Серийный выпуск с 2009 г.
Адаптивная система управления, получая биоэлектрические сигналы, снимаемые с поверхности тела человека, вычисляет, какое именно движение и с какой мощностью собирается произвести человек.
На основе этих данных рассчитывается уровень необходимой дополнительной мощности движения, которая будет сгенерирована сервоприводами экзоскелета. Быстродействие и реакция системы таковы, что мышцы человека и автоматизированные части экзоскелета двигаются совершенно в унисон.
The Robot Suit Hybrid Assistive Limb (HAL)
компания Cyberdyne

Экзоскелеты (Япония)
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 )

Экзоскелеты (США)
Универсальный грузовой экзоскелет HULC (Human Universal Load Carrier exoskeleton) 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…

Роботы для игр
Роботы-животные
Роботы-игрушки
Робот-собака AIBO (Sony)
2000-2007 г.
Робот-динозавр PLEO
Роботы-собаки

Футбол роботов
Международная Федерация FIRA
Ассоциация RoboCup: "Через 45 лет, в 2050 году, команда роботов-футболистов должна выиграть у Чемпиона мира по футболу (команды людей-футболистов)"

Соревнования «Мобильные роботы»
Институт механики в МГУ им. М.В.Ломоносова, МГУПИ
Соревнования с маяками, движение по полосе

Соревнования EUROBOT
Eurobot - крупнейшие ежегодные соревнования роботов в Европе ([EUROBOT]). Каждый год в них принимают участие сотни команд. Считается, что подобные соревнования позволяют превратить изучение сложной техники в увлекательную игру.
В России соревнования Eurobot проводятся с 2007 года, в них принимают участие студенческие команды из различных ВУЗов.