Robotics: hvor skal man begynde at studere, hvor man skal studere og hvad er udsigterne. Robotics - globale perspektiver, de mest lovende virksomheder og projekter

Robotikere repræsenterer en kombination af modsætninger. Som specialister er de dygtige til forviklingerne af deres specialisering. Som generalister er de i stand til at dække hele problemet i det omfang, deres omfattende videnbase tillader det. Vi præsenterer for din opmærksomhed interessant materiale om emnet færdigheder og evner, som en rigtig robotiker har brug for.

Og ud over selve materialet er der også kommentarer fra en af ​​vores roboteksperter, kuratoren for Ekaterinburg, Oleg Evsegneev.

Robotingeniører falder generelt i to kategorier: tænkere (teoretikere) og gørere (praktiserende). Det betyder, at robotister skal have en god blanding af to modsatrettede arbejdsstile. "Undersøgende" mennesker kan generelt lide at løse problemer ved at tænke, læse og studere. På den anden side kan praktiserende læger lide at løse problemer kun ved at få deres hænder så at sige snavsede.

Robotteknologi kræver en hårfin balance mellem intens udforskning og afslappet pause, det vil sige at arbejde videre rigtig udfordring. Den præsenterede liste indeholdt 25 professionelle færdigheder, grupperet i 10 færdigheder, der er vigtige for robotbyggere.

1. Systemtænkning

En projektleder bemærkede engang, at mange mennesker involveret i robotteknologi ender med at blive projektledere eller systemingeniører. Dette har særlig betydning, da robotter er meget komplekse systemer. En specialist, der arbejder med robotter, skal være en god mekaniker, elektronikingeniør, elektriker, programmør og endda have viden om psykologi og kognitiv aktivitet.

En god robotiker er i stand til at forstå og teoretisk begrunde, hvordan alle disse forskellige systemer interagerer sammen og harmonisk. Hvis en maskiningeniør med rimelighed kan sige: "det er ikke mit job, vi har brug for en programmør eller en elektriker," så skal en robotiker være velbevandret i alle disse discipliner.

Overhovedet, systemtænkning er vigtig færdighed for alle ingeniører. Vores verden er ét stort, superkomplekst system. Systemtekniske færdigheder hjælper til korrekt at forstå, hvad der er forbundet og hvordan i denne verden. Når du ved dette, kan du oprette effektive systemer kontrol over den virkelige verden.

2. Programmers tankegang

Programmering er en ret vigtig færdighed for en robotiker. Det er ligegyldigt, om du arbejder med kontrolsystemer på lavt niveau (kun ved at bruge MATLAB til at designe controllere), eller om du er datalog, der designer kognitive systemer på højt niveau. Robotingeniører kan være involveret i programmering på ethvert abstraktionsniveau. Den største forskel mellem almindelig programmering og robotprogrammering er, at robotisten interagerer med hardware, elektronik og rod i den virkelige verden.

Mere end 1.500 programmeringssprog bruges i dag. Selvom du selvfølgelig ikke behøver at lære dem alle, har en god robotiker en programmørs tankegang. Og de vil føle sig trygge ved at lære ethvert nyt sprog, hvis det pludselig er nødvendigt. Og her går vi glat videre til næste færdighed.

Kommentar af Oleg Evsegneev: Jeg vil tilføje, at skabelse af moderne robotter kræver kendskab til sprog på lavt, højt og endda ultrahøjt niveau. Mikrocontrollere skal fungere meget hurtigt og effektivt. For at opnå dette skal du dykke ned i computerens arkitektur, kende funktionerne ved at arbejde med hukommelse og protokoller på lavt niveau. En robots hjerte kan være tungt operativ system fx ROS. Her har du måske allerede brug for viden om OOP, evnen til at bruge seriøs computervision, navigation og maskinlæringspakker. Til sidst, for at skrive en robotgrænseflade på nettet og forbinde den til internettet, ville det være en god idé at lære scriptsprog, såsom python.

3. Selvlærende evne

Det er umuligt at vide alt om robotteknologi, der er altid noget ukendt, der skal studeres, når behovet opstår, når det næste projekt skal implementeres. Selv efter at have afsluttet en grad i robotteknologi og arbejdet som kandidatstuderende i flere år, er mange lige begyndt at forstå det grundlæggende i robotteknologi.

Ønsket om konstant at lære noget nyt er en vigtig evne gennem hele din karriere. Derfor vil det at bruge læringsmetoder, der er effektive for dig personligt og have en god læseforståelse, hjælpe dig til hurtigt og nemt at få ny viden, når behovet opstår.

Kommentar af Oleg Evsegneev: Dette er en nøglefærdighed i enhver kreativ bestræbelse. Du kan bruge det til at opnå andre færdigheder

4. Matematik

Der er ikke mange grundlæggende færdigheder inden for robotteknologi. En sådan kernefærdighed er matematik. Du vil sandsynligvis finde det svært at få succes med robotteknologi uden ordentlig viden om i det mindste algebra, matematisk analyse og geometri. Dette skyldes, at på basis niveau robotteknologi er afhængig af evnen til at forstå og betjene abstrakte begreber, ofte repræsenteret som funktioner eller ligninger. Geometri er især vigtig for at forstå emner som kinematik og tekniske tegninger (som du sandsynligvis vil gøre meget af i løbet af din karriere, herunder nogle lavet på en serviet).

Kommentar af Oleg Evsegneev: En robots adfærd, dens reaktion på omgivende stimuli, dens evne til at lære - det er alt sammen matematik. Et simpelt eksempel. Moderne droner flyver godt takket være Kalman-filteret, et kraftfuldt matematisk værktøj til at forfine data om robottens position i rummet. Asimo robotten kan skelne genstande takket være neurale netværk. Selv en robotstøvsuger bruger kompleks matematik at bygge en rute rundt i rummet korrekt.

5. Fysik og anvendt matematik

Der er nogle mennesker (rene matematikere, for eksempel), der stræber efter at operere matematiske begreber uden reference til den virkelige verden. Robotskabere er ikke denne type person. Viden om fysik og anvendt matematik er vigtig i robotteknologi, fordi den virkelige verden aldrig er så nøjagtig som matematik. At kunne beslutte, hvornår en beregning er god nok til rent faktisk at arbejde med, er en nøglefærdighed for en robotingeniør. Hvilket bringer os glat til næste punkt.

Kommentar af Oleg Evsegneev: Spise godt eksempel– automatiske stationer til flyvning til andre planeter. Viden om fysik gør det muligt at beregne deres flyvnings bane så præcist, at enheden efter år og millioner af kilometer ender i den præcist specificerede position.

6. Analyse og valg af løsning

At være en god robotiker betyder konstant at tage tekniske beslutninger. Hvad skal man vælge til programmering - ROS eller et andet system? Hvor mange fingre skal den designede robot have? Hvilke sensorer skal jeg vælge at bruge? Robotics bruger mange løsninger, og blandt dem er der næsten ikke en enkelt korrekt.

Takket være den store videnbase, der bruges i robotteknologi, kan du muligvis finde bedre løsninger på visse problemer end eksperter fra mere specialiserede discipliner. Analyse og beslutningstagning er nødvendig for at udvinde maksimalt udbytte fra din løsning. Færdigheder analytisk tænkning giver dig mulighed for at analysere problemet med forskellige punkter vision, mens færdigheder kritisk tænkning vil hjælpe dig med at bruge logik og ræsonnement til at balancere styrkerne og svage sider hver beslutning.

Science fiction-forfattere fra 50'erne forestillede sig år 2000 med flyvende biler og robotter, der levede side om side med mennesker.
Som vi ser, er dette endnu ikke sket, men robotteknologien har gradvist udviklet sig gennem årtierne, nogle gange hurtigt, derefter aftog dets udvikling, men har nu genoptaget en hidtil uset vækst. Hver måned produceres tusindvis af forskellige industrirobotter, humanoider og androider udvikles, videnskabsmænd rundt om i verden arbejder på at skabe kunstig intelligens, og alt dette er kun begyndelsen.

Robotteknologi er for det første ikke en uafhængig industri, det er en synergi af alle seneste præstationer teknisk, naturvidenskab Og informationsteknologier.

Når vi siger "robot", er folk langt fra teknologi og forestiller sig det noget som i sovjetiske science fiction-film med jernarme og -ben. Selvfølgelig lægger vi en meget bredere mening i dette begreb.

Fremhæv følgende grupper robotter:

1. Industriel - når de siger "robotik", mener de først og fremmest udviklingen af ​​dette område.

2. Militæret er den eneste type, der er blevet udviklet i Rusland, de kan også omfatte robotter til at likvidere forskellige ulykker og naturkatastrofer.

3. Rummet – disse omfatter satellitter, rovere og antropomorfe robotter, der hjælper astronauter.

4. Husholdning - rengøringsassistenter, køkkenrobotter, ledsagerrobotter.

5. Androids, humanoider - forskellige antropomorfe robotter, hvis mål er at forbedre robotternes "menneskelighed" til forskellige sociale formål.

Robotikkens historie

Automatisering og robotisering af produktionen i den kapitalistiske verden begyndte i 50'erne af det 20. århundrede. Det var på det tidspunkt, at udseendet af de første industrirobotter kan tilskrives. De udførte montering af udstyr og de enkleste monotone operationer.
Den første sådan robot blev udviklet af den selvlærte opfinder George Devol i 1954. Robotarmen vejede to tons og blev styret af et program optaget på en magnetisk tromle. Systemet fik navnet Unimate, der blev udstedt patent på den nye enhed, og i 1961 grundlagde opfinderen Unimation-firmaet.

Den første robot blev installeret på General Motors fabrikken (på støberiet) i 1961. Derefter blev det nye produkt testet af Chrysler og Ford fabrikker,

Unimate-systemet blev brugt til at arbejde med støbte metaldele, som manipulatoren fjernede fra støbeformene. Gribeanordningen blev styret af et hydraulisk drev.
Robotten havde 5 frihedsgrader og en griber med to "fingre". Nøjagtigheden af ​​arbejdet var meget høj op til 1,25 mm. Og der var mere effektiv end et menneske- arbejdede hurtigere og med færre fejl.

I 1967 kom industrielle manipulatorer til Europa. De udvider allerede deres funktionalitet og mestrer faget som svejser og maler. Robotten får "teknisk syn" gennem videokameraer og sensorer, den lærer at bestemme dimensionerne af produkter og deres placering.

I 1982 udviklede IBM officielle sprog til robotprogrammering tekniske systemer. I 1984 introducerede Adept den første elektrisk drevne robot, Scara.
Det nye design gjorde robotterne enklere og mere pålidelige, samtidig med at de holdt høj hastighed.

I 90'erne dukkede en controller op med en intuitiv kontrolgrænseflade, der kunne styres af operatøren, han kunne ændre parametre og justere driftstilstanden. Siden da er evnerne til at styre robotter og deres funktioner kun udviklet, deres kompleksitet, hastighed, antal akser er steget, og de er begyndt at blive brugt diverse materialer, udviklings- og ledelseskapaciteter blev bredere, de første par selvsikre skridt mod kunstig intelligens.

På samme tid var han i USSR faktisk en leder inden for robotteknologi. Det hele startede tilbage i 30'erne. I 1936 skabte den 16-årige sovjetiske skoledreng Vadim Matskevich en robot, der kunne løfte sin højre arm. For at gøre dette tilbragte han 2 års arbejde i drejeværkstederne på Novocherkassk Polytechnic University. Tidligere skabte han i en alder af 12 en lille radiostyret panservogn, der skød fyrværkeri. Myndighederne gjorde opmærksom på Matskevichs "robot", og i 1937 præsenterede han den på verdensudstillingen i 1937 i Paris.

Ved overgangen til 30'erne - 40'erne. XX århundrede I USSR dukkede der også automatiske linjer til behandling af bærende dele op, og i slutningen af ​​40'erne. XX århundrede For første gang i verdenspraksis blev der skabt en omfattende produktion af stempler til traktormotorer med automatisering af alle processer - fra læsning af råvarer til emballering af færdige produkter.

I 1966 blev en manipulator til at lægge metalplader opfundet i Voronezh i 1968, en undervandsrobot "Manta" med en følsom gribeanordning blev efterfølgende forbedret. I 1969 begyndte TsNITI fra ministeriet for forsvarsindustri at udvikle Universal-50 industrirobotten. Efterfølgende aktiv i automatiserede systemer blev udviklet til produktion i stor skala.

I 1985 var 40 tusinde industrirobotter allerede i brug og oversteg flere gange det antal, der blev brugt i USA. Automatiserede linjer var i fuld drift hos AvtoVAZ i 80'erne og blev endda angrebet af "hacker"-arbejdere.

Der var store militær- og rumudviklinger. En unik bedrift på det tidspunkt var DBR-1 ubemandet rekognosceringsfly, som blev adopteret af USSR Air Force tilbage i 1964. En sådan enhed kunne udføre rekognosceringsmissioner over hele territoriet i Vest- og Centraleuropa.

En af de mest bemærkelsesværdige resultater inden for indenlandsk robotteknologi og videnskab var oprettelsen på Design Bureau opkaldt efter. Lavochkin "Lunokhod-1". Det var det sovjetiske apparat, der blev verdens første planetariske rover, der med succes fuldførte sin mission på overfladen af ​​et andet himmellegeme.

I 1983 blev det unikke anti-skib kompleks P-700 "Granit" vedtaget af USSR Navy. Dets ejendommelighed var, at missilerne under en salvelancering selvstændigt kunne danne en kampformation og udveksle information med hinanden under flyvningen, og uafhængigt fordele mål. I dette tilfælde kunne et af missilerne i komplekset spille rollen som en leder, der besætter et højere angrebsled.

"Humanoide robotter" udviklede sig også: i 1962 dukkede den første robotguide, Rex, op - han gennemførte udflugter for børn på Polytechnic Museum. De siger, at han stadig "arbejder" der.

Mere end 100 tusind enheder af industriel robotik blev produceret i Sovjetunionen. De erstattede mere end en million arbejdere, men i 90'erne forsvandt disse robotter.

I videre udvikling Robotteknologien udvikler sig i et accelereret tempo, fordi nøgleindustrier udvikler sig - fysik, kemi, elektroteknik og, vigtigst af alt, elektronik. Vakuumrør blev erstattet af kraftelektronik, senere mikrokredsløb, derefter mikrocontrollere... Nye materialer, nye automatiseringsmetoder og programmeringsmetoder dukker op.

Men det gælder ikke længere for Rusland og SNG. Først og fremmest sker udviklingen i USA, i Sydøstasien og Vesteuropa.

Kontrollerede robotlinjer er ved at blive introduceret i produktionen robotmanipulatorer bruges i alle industrier, i landbrug, medicin, i rummet og selvfølgelig i hverdagen.

I nogle brancher udføres op til 50 % af arbejdet af industrirobotter, for eksempel i bilindustrien, kan de svejse, male og flytte dele til et andet montageområde, hvor andre robotter tager sig af dem.

Der er endda 100 % automatiserede fabrikker. Der er en fabrik i Japan, hvor robotter selv samler robotter. Og de laver endda mad til 2000 mennesker - kontorcenter servicering af dette anlæg.

I 90'erne var der en vis tilbagegang. Introduktionen af ​​robotter ved hjælp af eksisterende teknologier i produktionen gav ikke det forventede overskud, og finansieringen af ​​nogle store projekter blev suspenderet. Af en række årsager - både økonomiske og sociale - skete det forventede boom ikke som nicheprodukter til bilmonteringsfabrikker og en række andre industrier.

Et kraftigt hop skete først i midten af ​​2000'erne, og denne udvikling fortsætter. Først og fremmest på grund af det faktum, at militæret blev interesseret i robotteknologi...

Det er umuligt at stoppe udviklingen, og alle lande, der ønsker at være på forkant med den globale industri, må acceptere dette og indhente det.

Robotdesign og robotopgaver

Der er seks fælles opgaver robotteknologi:

  1. Bevægelse - bevægelse i ethvert miljø
  2. Orientering - at være opmærksom på din placering
  3. Manipulation - frit manipulere objekter miljø
  4. Interaktion - kontakt med andre som dig selv
  5. Kommunikation - kommuniker frit med en person
  6. Kunstig intelligens- robotten skal selvstændigt beslutte, hvordan en menneskelig kommando skal udføres

Den mest optimale bevægelse af en robot på hjul og en bælteplatform. Det er disse metoder, der giver den største stabilitet og manøvredygtighed.
For platforme med hjul er cross-country evner sværere - hjulet kan ikke overvinde en forhindring højere end dens radius. Hjuldesign bliver konstant forbedret, kraftfulde servomotorer bruges, uafhængige affjedringer udvikles, og der bruges dæk.

Firedobede og insektomorfe robotter er stabile (dette betyder insektformede, flere "ben", normalt 6 Sådanne enheder bruges ofte til militære formål.

Det tog meget lang tid for robotten at lære at gå på to ben. Af alle de eksisterende er det kun den humanoide ASIMO fra Honda, der klarer dette godt, den kan ikke kun gå støt, men også gå op ad trapper, som virksomheden har udviklet i mere end 25 år
De fleste humanoide robotter bevæger sig stadig på en platform.

Ud over at gå på jorden kan visse modeller kravle, svømme og flyve.

Robotten orienterer sig i rummet ved hjælp af sensorer, videokameraer og har evnen til at "se" i det infrarøde område, registrere ultralydsvibrationer og opfatte termisk stråling.
Operatøren kan også styre det, han kan være i samme rum eller flere kilometer væk.

Alle de erklærede problemer med robotteknologi bliver løst i en eller anden grad. Robotten bliver mere perfekt, den forstår at samarbejde med andre robotter, lærer at kommunikere med en person og forstå ham bedre.

Et interessant skema til træning af en rumrobotsatellit bruges sandsynligvis til at konfigurere andre robotsystemer. "Følelsesmæssig læring", som udviklerne kalder det. Dens essens er, at den indeholder et "følelsesmæssigt apparat", der fortæller ledsageren, hvad der er "godt", og hvad der er "dårligt" for ham. Godt - hvis det retter sig mod et bestemt givent objekt - vil dette øge scoren, dårligt - hvis det afviger fra det - vil scoren blive reduceret. Nå, og så videre, indtil enheden bliver stabil "god".
Dette kan f.eks. være nyttigt til rumteleskoper. Træning udføres med hjælp fra en operatør og tager omkring 20 minutter, resultatet vises i videnbasen.

Denne særlige enhed beskrevet af en astronaut kan kastes ind i åbent rum: Satellitten udfører selv resten af ​​handlingerne. Konceptet har udviklet en model af nervesystemet, som logisk følger af de forhold, det opererer under nervesystem alle levende organismer.
Fremtidens robotik kan selvstændigt indsamle ny viden, analysere den og anvende den i praksis.

I dag bliver robotkurser meget populære. Sådanne lektioner hjælper skolebørn med at danne og udvikle kritisk tænkning, lære at kreativt nærme sig processen med at løse problemer forskellige niveauer vanskeligheder, samt opnå teamwork færdigheder.

Ny generation

Moderne uddannelse er på vej mod ny runde af dens udvikling. Mange lærere og forældre leder efter en mulighed for at få børn til at interessere sig for naturvidenskab, indgyde en kærlighed til at lære og lade dem med ønsket om at skabe og tænke ud af boksen. Traditionelle former præsentationen af ​​materialet har for længst mistet sin relevans. Den nye generation er ikke som sine forfædre. De ønsker at lære på en livlig, interessant, interaktiv måde. Denne generation kan nemt navigere moderne teknologier. Børn vil gerne udvikle sig på en sådan måde, at de ikke kun følger med det hurtigt udvikle teknologier, men deltager også direkte i denne proces.

Mange af dem er interesserede i: "Hvad er robotteknologi? Hvor kan du lære dette?

Uddannelse og robotter

Denne akademiske disciplin omfatter emner som design, programmering, algoritmer, matematik, fysik og andre discipliner relateret til teknik. World Robotics Olympiad (World Robotics Olympiad - WRO) afholdes årligt. På det pædagogiske område er dette en massiv konkurrence, der gør det muligt for dem, der møder et lignende emne for første gang, bedre at lære, hvad robotteknologi er. Det giver deltagere fra mere end 50 lande mulighed for at prøve sig frem. Omkring 20 tusind hold, bestående af børn fra 7 til 18 år, kommer til konkurrencen.

Hovedmålet med WRO: udvikling og popularisering af STT (videnskabelig og teknisk kreativitet) og robotteknologi blandt unge og børn. Sådanne olympiader er et moderne pædagogisk værktøj i det 21. århundrede.

Nye muligheder

For at børn bedre kan forstå, hvad robotteknologi er, bruger konkurrencerne teoretiske og praktiske færdigheder, erhvervet i klasserne som en del af klubarbejdet og skolens læseplan for studiet af naturvidenskab og eksakte videnskaber. Passionen for robotfaget udvikler sig gradvist til et ønske om at lære dybere om videnskaber som matematik, fysik, datalogi og teknologi.

WRO er unik mulighed for dets deltagere og iagttagere for ikke kun at lære dybere, hvad robotteknologi er, men også for at udvikle den kreativitet og kritiske tænkningskompetencer, der er så nødvendige i det 21. århundrede.

Uddannelse

Interessen for den pædagogiske disciplin robotik vokser hver dag. Materiale base er i konstant forbedring og udvikling, mange ideer, der indtil for nylig var en drøm, er nu en realitet. At studere emnet "Fundamentals of Robotics" er blevet muligt for et stort antal børn. I timerne lærer børn at løse problemer med begrænsede ressourcer, bearbejde og assimilere information og bruge den på den rigtige måde.

Børn lærer nemt. Den moderne yngre generation, opdraget med forskellige gadgets, har som regel ingen problemer med at mestre disciplinen "Fundamentals of Robotics", forudsat at de har lyst og tørst efter ny viden.

Det er nødvendigt, at selv voksne er sværere at genoptræne end at lære børns rene, men tørstige sind. En positiv tendens er den enorme opmærksomhed på populariseringen af ​​robotteknologi i ungdomsmiljø af russiske regeringsorganer. Og det er forståeligt, da opgaven med at modernisere og tiltrække unge specialister er et spørgsmål om statens konkurrenceevne på den internationale arena.

Emnets betydning

I dag aktuel problemstilling Undervisningsministeriet introducerer pædagogisk robotteknologi i kredsen skolens discipliner. Det betragtes som et vigtigt udviklingsområde. I teknologitimerne skal børn få en forståelse for det moderne felt inden for teknologiudvikling og design, som giver dem mulighed for at opfinde og bygge sig selv. Det er ikke nødvendigt for alle studerende at blive ingeniører, men alle skal have muligheden.

Generelt er robotundervisning ekstremt interessant for børn. Det er vigtigt for alle at forstå – både lærere og forældre. Sådanne klasser giver mulighed for at se andre discipliner i et andet lys og forstå betydningen af ​​deres studier. Men det er meningen, forståelsen af, hvorfor det er nødvendigt, der bevæger tankerne hos fyrene. Dens fravær negerer alle lærernes og forældrenes indsats.

En vigtig faktor er, at læring af robotter ikke er en stressende proces og fuldstændig absorberer børn. Dette er ikke kun udviklingen af ​​elevens personlighed, men også en mulighed for at komme væk fra gaden, ugunstige omgivelser, ledig tidsfordriv og de konsekvenser, det medfører.

Oprindelse

Selve navnet på robotteknologi kommer fra den tilsvarende engelske robotteknologi. Det her anvendt Videnskab, der udvikler tekniske automatiserede systemer. I produktionen er det en af ​​de vigtigste tekniske grundlæggende intensivering.

Alle love inden for robotteknologi, ligesom videnskaben selv, er tæt forbundet med elektronik, mekanik, telemekanik, mekanotronik, datalogi, radioteknik og elektroteknik. Robotics selv er opdelt i industri, byggeri, medicinsk, rumfart, militær, undervands, luftfart og husholdning.

Begrebet "robotik" blev først brugt i hans historier af en science fiction-forfatter. Dette var i 1941 (historien "Løgner").

Selve ordet "robot" blev opfundet i 1920 tjekkiske forfattere og hans bror Josef. Det blev inkluderet i science fiction-stykket "Rossum's Universal Robots", som blev opført i 1921 og fik stor publikumssucces. I dag kan man observere, hvordan den linje, der er skitseret i stykket, er blevet bredt udviklet i lyset af science fiction-film. Essensen af ​​plottet: ejeren af ​​anlægget udvikler og opretter produktionen af ​​et stort antal androider, der kan arbejde uden hvile. Men disse robotter gør til sidst oprør mod deres skabere.

Historiske eksempler

Interessant nok dukkede begyndelsen af ​​robotteknologi op igen oldtiden. Dette vidnes om af resterne af bevægelige statuer, der blev lavet i det 1. århundrede f.Kr. Homer skrev i Iliaden om tjenestepiger skabt af guld, som var i stand til at tale og tænke. I dag kaldes den intelligens, som robotter er udstyret med, for kunstig intelligens. Derudover er den antikke græske maskiningeniør Archytas fra Tarentum krediteret for designet og skabelsen af ​​den mekaniske flyvende due. Denne begivenhed går tilbage til omkring 400 f.Kr.

Sådanne eksempler stor mængde. De er godt dækket i bogen af ​​I.M. Makarov. og Topcheeva Yu.I. "Robotik: historie og udsigter." Den fortæller på en populær måde om moderne robotters oprindelse, og skitserer også fremtidens robotteknologi og den tilsvarende udvikling af den menneskelige civilisation.

Typer af robotter

På moderne scene De vigtigste klasser af robotter til generelle formål er mobile og manipulerende.

Mobile er en automatisk maskine med et bevægeligt chassis og kontrollerede drev. Disse robotter kan gå, køre på hjul, spore, kravle, svømme eller flyve.

En manipulator er en automatisk stationær eller mobil maskine, bestående af en manipulator med flere grader af mobilitet og programstyring, der udfører motor- og kontrolfunktioner i produktionen. Sådanne robotter kommer i gulvmonteret, portal eller ophængt form. De er mest udbredt i instrumentfremstillings- og maskinbygningsindustrien.

Måder at bevæge sig på

Robotter med hjul og bælte er blevet udbredt. At flytte en gå-robot er et udfordrende dynamisk problem. Sådanne robotter kan endnu ikke have den stabile bevægelse, der er iboende i mennesker.

Med hensyn til flyvende robotter kan vi sige, at de fleste moderne fly er netop det, men de styres af piloter. Samtidig kan autopiloten styre flyvningen på alle stadier. Flyvende robotter omfatter også deres underklasse - krydsermissiler. Sådanne enheder har let vægt og udføre farlige missioner, herunder skyde på operatørens kommando. Derudover er der design enheder i stand til selvkontrol brand.

Der er flyvende robotter, der bruger de fremdriftsteknikker, der bruges af pingviner, vandmænd og rokker. Denne bevægelsesmetode kan ses i robotterne Air Penguin, Air Ray og Air Jelly. De er fremstillet af Festo. Men RoboBee-robotter bruger insektflyvningsmetoder.

Blandt kravlerobotter er der en række udviklinger, der i bevægelse ligner orme, slanger og snegle. I dette tilfælde bruger robotten friktionskræfter på en ru overflade eller overfladens krumning. Denne type bevægelse er nyttig til smalle rum. Sådanne robotter er nødvendige for at lede efter mennesker under murbrokkerne af ødelagte bygninger. Slangelignende robotter er i stand til at bevæge sig i vand (såsom ACM-R5 fremstillet i Japan).

Robotter, der bevæger sig langs en lodret overflade, bruger følgende fremgangsmåder:

  • ligner en person, der klatrer op på en væg med afsatser (Stanford robot Capuchin);
  • svarende til gekkoer udstyret med vakuum sugekopper (Wallbot og Stickybot).

Blandt svømmerobotter er der mange udviklinger, der bevæger sig efter princippet om at efterligne fisk. Effektiviteten af ​​en sådan bevægelse er 80% højere end effektiviteten af ​​bevægelse med en propel. Lignende designs har lavt niveau støj og høj manøvredygtighed. Derfor er de af stor interesse for undervandsforskere. Sådanne robotter omfatter modeller fra University of Essex - Robotic Fish and Tuna, udviklet af Field Robotics Institute. De er modelleret efter den bevægelse, der er karakteristisk for tun. Blandt de robotter, der imiterer bevægelsen af ​​en rokke, er udviklingen af ​​Festo-virksomheden kendt: Aqua Ray. Og robotten, der bevæger sig som en vandmand, er Aqua Jelly fra samme udvikler.

Klubarbejde

De fleste robotklubber henvender sig til begyndere og Gymnasium. Men også børn førskolealder er ikke frataget opmærksomheden. Hovedrollen her spilles af udviklingen af ​​kreativitet. Førskolebørn skal lære at tænke frit og omsætte deres ideer til kreativitet. Derfor henvender man sig til robotundervisning i klubber for børn under 6 år aktiv brug terninger og simple byggesæt.

Skolens læseplan bliver bestemt mere kompliceret. Det giver dig mulighed for at stifte bekendtskab med forskellige klasser af robotter, prøve dig selv i praksis og dykke dybere ned i videnskaben. Nye discipliner afslører barnets potentiale for at opnå faglige færdigheder og viden inden for det valgte ingeniørområde.

Robotkomplekser

Den moderne udvikling af robotteknologi er på et sådant stadium, at det ser ud til, at et stærkt gennembrud inden for robotteknologi er ved at ske. Dette er det samme som med videoopkald og mobile gadgets. Indtil for nylig virkede alt dette utilgængeligt for masseforbrug. Men i dag er det almindeligt og er holdt op med at forbløffe. Men hver robotudstilling viser os fantastiske projekter, der fanger en persons ånd ved blot tanken om deres implementering i samfundets liv.

I uddannelsessystemet gør komplekse installationer af robotter det muligt at implementere et program ved hjælp af projektaktiviteter, blandt hvilke følgende er populære:


Styring

Efter type kontrolsystemer er der:

  • bioteknisk (kommando, kopiering, halvautomatisk);
  • automatisk (software, adaptiv, intelligent);
  • interaktiv (automatiseret, tilsynsførende, interaktiv).

De vigtigste opgaver for robotstyring omfatter:

  • planlægning af bevægelser og positioner;
  • planlægning af kræfter og momenter;
  • identifikation af dynamiske og kinematiske data;
  • dynamisk nøjagtighedsanalyse.

Udviklingen af ​​styringsmetoder er af stor betydning inden for robotteknologi. Dette er vigtigt for teknisk kybernetik og teorien om automatisk kontrol.

Robotteknologi er et af de mest lovende områder inden for internetteknologier, og i vores tid er der ingen grund til at forklare, at it-sektoren er fremtiden. Derudover kan robotteknologi virke mere interessant end noget andet: At designe en robot betyder næsten at skabe et nyt væsen, omend en elektronisk, hvilket selvfølgelig er attraktivt. Men også i denne branche kan alt være svært, især i starten. Sammen med eksperter vil vi forsøge at finde ud af, hvorfor der er behov for robotteknologi, og hvordan man griber det an.

Robotteknologi er et af de mest lovende områder inden for internetteknologier, og i vores tid er der ingen grund til at forklare, at it-sektoren er fremtiden. Robotteknologi er en fascinerende ting: At designe en robot er næsten at skabe et nyt væsen, omend en elektronisk.

Siden 60'erne af det sidste århundrede begyndte automatiserede og selvadministrerende enheder, der udfører noget arbejde for en person, at blive brugt til forskning og produktion, derefter i servicesektoren, og siden da er de hvert år blevet mere solidt etableret i deres plads i folks liv. Selvfølgelig kan det ikke siges, at alt i Rusland udføres helt af uafhængige mekanismer, men en vis vektor i denne retning er bestemt skitseret. Sberbank planlægger allerede at erstatte tre tusinde advokater med smarte maskiner.

Sammen med eksperter vil vi forsøge at finde ud af, hvorfor der er behov for robotteknologi, og hvordan man griber det an.

Hvordan adskiller robotteknologi til børn sig fra professionel robotteknologi?

Kort sagt er robotteknologi til børn rettet mod at studere et fag, mens professionel robotik er rettet mod at løse specifikke problemer. Hvis specialister skaber industrielle manipulatorer, der udfører forskellige teknologiske opgaver, eller specialiserede hjulplatforme, så gør amatører og børn selvfølgelig enklere ting.

Tatyana Volkova, medarbejder i Center for Intelligent Robotics: "Som regel er det her, alle starter: De finder ud af motorerne og tvinger robotten til simpelthen at køre fremad og derefter svinge. Når robotten udfører bevægelseskommandoer, kan du allerede tilslutte en sensor og få robotten til at bevæge sig mod lyset eller omvendt "løbe væk" fra det. Og så kommer alle begynderes yndlingsopgave: En robot, der kører langs en linje. Der er endda arrangeret forskellige robotløb.”

Hvordan kan du se, om dit barn har en forkærlighed for robotteknologi?

Først skal du købe et byggesæt og se, om dit barn kan lide at samle det. Og så kan du give den til cirklen. Klasser vil hjælpe ham med at udvikle finmotorik, fantasi, rumlig opfattelse, logik, koncentration og tålmodighed.

Jo før du kan beslutte dig for retningen af ​​robotteknologi - design, elektronik, programmering - jo bedre. Alle tre områder er store og kræver separat undersøgelse.

Alexander Kolotov, førende specialist i STEM-programmer ved Innopolis University: "Hvis et barn kan lide at samle byggesæt, så vil konstruktionen passe ham. Hvis han er interesseret i at lære, hvordan tingene fungerer, så vil han nyde at lave elektronik. Hvis et barn har en passion for matematik, så vil han være interesseret i programmering."

Hvornår skal man begynde at lære robotteknologi?

Det er bedst at begynde at studere og tilmelde sig klubber fra barndommen, dog ikke for tidligt - i 8-12 års alderen, siger eksperter. Tidligere er det sværere for et barn at forstå forståelige abstraktioner, og senere, i teenageårene, kan det udvikle andre interesser og blive distraheret. Barnet skal også motiveres til at studere matematik, så det i fremtiden bliver interessant og nemt for ham at designe mekanismer og kredsløb og sammensætte algoritmer.

Fra 8-9 år børn kan allerede forstå og huske, hvad en modstand, LED, kondensator er, og senere begreber fra skolens fysik master foran skolens pensum. Det er ligegyldigt, om de bliver specialister på dette område eller ej, den viden og de færdigheder, de opnår, vil bestemt ikke være forgæves.

I 14-15 års alderen du skal fortsætte med at studere matematik, skubbe robotikklasser i baggrunden og begynde at studere programmering mere seriøst - forstå ikke kun komplekse algoritmer, men også i datalagringsstrukturer. Dernæst kommer det matematiske grundlag og viden inden for algoritmisering, fordybelse i teorien om mekanismer og maskiner, design af elektromekanisk udstyr til en robotanordning, implementering af automatiske navigationsalgoritmer, computervisionsalgoritmer og maskinlæring.

Alexander Kolotov: "Hvis du i dette øjeblik introducerer den fremtidige specialist til det grundlæggende lineær algebra, kompleks regning, sandsynlighedsteori og statistik, så når han kommer ind på et universitet, vil han allerede have en god idé om, hvorfor han skal være ekstra opmærksom på disse emner, når han modtager en videregående uddannelse."

Hvilke designere skal man vælge?

Hver alder har sine egne uddannelsesprogrammer, konstruktører og platforme, varierende i grad af kompleksitet. Du kan finde både udenlandske og indenlandske produkter. Der er dyre kits til robotteknologi (omkring 30 tusind rubler og mere), der er også billigere, meget enkle (inden for 1-3 tusind rubler).

Hvis barnet 8-11 år, kan du købe Lego eller Fischertechnik byggesæt (selvom producenterne selvfølgelig har tilbud til både yngre og ældre aldre). Lego robotiksættet har interessante detaljer, farverige figurer, er let at samle og kommer med detaljerede instruktioner. Fischertechnik-serien af ​​byggesæt til robotteknologi bringer dig tættere på den virkelige udviklingsproces, her har du ledninger, stik og et visuelt programmeringsmiljø.

I 13-14 års alderen du kan begynde at arbejde med TRIC- eller Arduino-moduler, som ifølge Tatyana Volkova praktisk talt er en standard inden for pædagogisk robotteknologi såvel som Raspberry. TRIC er mere kompleks end Lego, men lettere end Arduino og Raspberry Ri. De sidste to kræver allerede grundlæggende programmeringsfærdigheder.

Hvad skal du ellers studere?

Programmering. Det er kun muligt at undgå det i den indledende fase, men så kan du ikke leve uden det. Du kan starte med Lego Mindstorms, Python, ROS (Robot Operating System).

Grundlæggende mekanik. Du kan starte med håndværk lavet af papir, pap, flasker, hvilket også er vigtigt for finmotorik og for generel udvikling. Den enkleste robot kan laves af individuelle dele (motorer, ledninger, en fotosensor og et enkelt mikrokredsløb). "Making Tool with Father Sperch" hjælper dig med at blive bekendt med den grundlæggende mekanik.

Grundlæggende om elektronik. Først skal du lære at indsamle simple kredsløb. For børn under otte år anbefaler eksperter byggesættet "Connoisseur", så kan du gå videre til "Basics of Electronics"-sættet. Start".

Hvor kan børn dyrke robotter?

Hvis du ser et barns interesse, kan du sende ham til klubber og kurser, selvom du kan studere på egen hånd. Under kurserne vil barnet være under vejledning af specialister, vil være i stand til at finde ligesindede og vil beskæftige sig med robotter med jævne mellemrum.

Det er også tilrådeligt med det samme at forstå, hvad du vil have fra klasserne: Deltag i konkurrencer og konkurrere om præmier, deltage i projektaktiviteter eller blot studere for dig selv.

Alexey Kolotov: "For seriøse klasser, projekter, deltagelse i konkurrencer skal du vælge klubber med små grupper på 6-8 personer og en træner, der fører eleverne til præmier i konkurrencer, som konstant udvikler sig selv og giver interessante opgaver. Til hobbyaktiviteter kan du gå til grupper på op til 20 personer.”

Hvordan vælger man robotkurser?

Ved tilmelding til kurser skal du være opmærksom på underviseren, anbefaler kommerciel direktør for Promobot Oleg Kivokurtsev. "Der er fortilfælde, når en lærer simpelthen giver børnene udstyret, og så kan alle gøre, hvad de vil," er Tatyana Volkova enig med Oleg. Sådanne aktiviteter vil være til ringe nytte.

Når du vælger kurser, skal du også være opmærksom på på det eksisterende materielle og tekniske grundlag. Findes der byggesæt (ikke kun Lego), er det muligt at skrive uddannelser, læse mekanik og elektronik og lave projekter selv. Hvert par elever skal have deres eget robotsæt. Gerne med ekstra dele (hjul, gear, stelelementer), hvis du ønsker at deltage i konkurrencer. Hvis flere hold arbejder med et sæt på én gang, forventes der højst sandsynligt ingen seriøs konkurrence.

Find ud af, hvilke konkurrencer robotklubben deltager i. Hjælper disse konkurrencer dig med at konsolidere dine erhvervede færdigheder og giver mulighed for yderligere udvikling?

Robocup-konkurrence 2014

Hvordan studerer man robotter på egen hånd?

Kurser kræver penge og tid. Hvis den første ikke er nok, og du ikke vil være i stand til at gå et sted regelmæssigt, kan du studere selvstændigt med dit barn. Det er vigtigt, at forældrene har nødvendig kompetence på dette område: uden hjælp fra en forælder vil det være ret svært for et barn at mestre robotteknologi, advarer Oleg Kivokurtsev.

Find materiale til at studere. De kan hentes på internettet, fra bestilte bøger, ved deltagelse i konferencer, fra magasinet "Entertaining Robotics". Til selvstudie Der er gratis onlinekurser, for eksempel "Bygge robotter og andre enheder ved hjælp af Arduino: fra et trafiklys til en 3D-printer."

Skal voksne lære robotter?

Hvis du allerede er gået barndom, betyder det ikke, at dørene til robotteknologi er lukket for dig. Du kan også tilmelde dig kurser eller studere det på egen hånd.

Hvis en person beslutter sig for at gøre dette som en hobby, vil hans vej være den samme som et barns. Men det er klart, at ud over amatør niveau uden erhvervsuddannelse(designingeniør, programmør og elektronikingeniør) er det usandsynligt, at du vil være i stand til at avancere, selvom der selvfølgelig er ingen, der forbyder dig at komme i praktik i en virksomhed og vedholdende tygge på granitten af ​​en ny retning for dig.

Oleg Kivokurtsev: "Det vil være lettere for en voksen at mestre robotteknologi, men vigtig faktor er tid."

For dem, der har et lignende speciale, men ønsker at efteruddanne sig, er der også forskellige kurser til hjælp. For eksempel for specialister i maskinelæring vil gøre gratis online kursus i probabilistisk robotik "Kunstig intelligens i robotteknologi." Der er også Intel-uddannelsesprogrammet, Lectorium-uddannelsesprojektet og ITMO-fjernkurser. Glem ikke bøger, for eksempel er der meget litteratur for begyndere ("Basics of Robotics", "Introduction to Robotics", " Skrivebordsbog robotteknologi"). Vælg det, der er mest overskueligt og passende for dig.

Det skal huskes, at seriøst arbejde adskiller sig fra amatørhobby i det mindste i omkostningerne til udstyr og listen over opgaver, der er tildelt medarbejderen. En ting er at samle den enkleste robot med egne hænder, men noget helt andet er at øve sig i for eksempel computersyn. Derfor er det stadig bedre at studere det grundlæggende i design, programmering og hardwareteknik med tidlige år og derefter, hvis du kunne lide det, gå ind på et specialiseret universitet.

Hvilke universiteter skal jeg studere på?


Majors relateret til robotteknologi kan findes på følgende universiteter:

— Moskva Teknisk Universitet(MIREA, MGUPI, MITHT);

— Moskva-staten Tekniske Universitet dem. N. E. Bauman;

— Moskvas statsteknologiske universitet "Stankin";

— National Research University "MPEI" (Moskva);

— Skolkovo Institut for Videnskab og Teknologi (Moskva);

— Moskva State University transportveje for kejser Nicholas II;

- Moskva statsuniversitet fødevareproduktion;

— Moscow State Forestry University;

— St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation (SGUAP);

— St. Petersborgs nationale forskningsuniversitet for informationsteknologi, mekanik og optik (ITMO);

— Magnitogorsk State Technical University;

— Omsk State Technical University;

— Saratov State Technical University;

— Innopolis Universitet (Republikken Tatarstan);

— Sydrussisk føderalt universitet(Novocherkassk Statens Tekniske Universitet).

Den vigtigste

At kende det grundlæggende i robotteknologi kan snart være nyttigt for almindelige mennesker, og muligheden for at blive specialist på dette område ser meget lovende ud, så det er bestemt værd i det mindste at prøve din hånd med robotteknologi.

Robotiker(tjekkisk. robot fra robota- tvangsarbejde og røve- slave) - en specialist i udvikling af robotter og deres vedligeholdelse. Professionen er velegnet til dig, der interesserer sig for fysik, matematik, tegning og datalogi (se professionsvalg ud fra interesse for skolefag).

Funktioner af erhvervet

Robotik(robotik) anvendes videnskabelig gren, dedikeret til skabelsen af ​​robotter og automatiserede tekniske systemer. Sådanne systemer kaldes også robotsystemer (RTS). Et andet navn er robotteknologi. Dette er navnet på processen med at skabe robotter, analogt med maskinteknik. Robotter er især nødvendige, hvor det er for svært eller farligt for et menneske at arbejde, og hvor enhver handling skal udføres med overmenneskelig præcision. For eksempel kan en robot tage jordprøver på Mars, uskadeliggøre en eksplosiv enhed eller udføre præcis samling af en enhed.

Selvfølgelig kræver hver type arbejde en speciel robot. Der er endnu ingen universelle robotter. Al robotteknologi kan opdeles i industri, byggeri, luftfart, rum, undervand og militær. Derudover er der robotassistenter, robotter til spil mv.

Robotten kan arbejde i henhold til et forududviklet program eller under kontrol af en operatør. Robotter med selvstændig tænkning og motivation, med deres egen følelsesverden og verdensbilledet er det heller ikke endnu. Det er til det bedre.

Robotik er relateret til mekatronik.

Mekatronik er en disciplin dedikeret til skabelse og drift af computerstyrede maskiner og systemer. Mekatronik omtales ofte som elektromekanik og omvendt.

Mekatronik omfatter fabriksmaskiner med programstyring, ubemandet køretøjer, moderne kontorudstyr osv. Med andre ord, enheder og systemer designet til at udføre en form for specifik opgave. For eksempel er opgaven for en kontorprinter at udskrive dokumenter.

Hvad er en robot egentlig?

Som navnet selv antyder, var robotten oprindeligt tænkt som en menneskelignende model. Men pragmatismen tager over. Og oftest er robotten tildelt rollen som en teknisk enhed, for hvilken udseendet har nej af stor betydning. I det mindste er industrirobotter slet ikke som mennesker.

Robotter har dog en egenskab, der forener dem med alle levende væsener – bevægelse. Og bevægelsesmetoden kopierer nogle gange ganske tydeligt, hvad der findes i naturen. For eksempel kan en robot flyve som en guldsmede, løbe langs en væg som en firben, gå på jorden som et menneske osv.

(Se video nederst på siden.)

På den anden side er nogle robotter specielt designet til menneskers følelsesmæssige reaktion. For eksempel lyser robothunde op for mennesker, der ikke har tid til en rigtig hund. Og plys "babyer" letter depression.

Tiden er ikke langt væk, hvor vi blandt andet husholdningsapparater får robotter, der hjælper med husarbejdet. Personligt ville jeg foretrække en tjener i form af en smilende plastikkokon på hjul. Men nogen vil nok have deres robot majordomos til at ligne rigtige mennesker. Der er allerede gjort fantastiske fremskridt i denne retning.

At bygge en robot er, hvad den gør robotiker. Mere præcist, robotingeniør. Han går ud fra hvilke opgaver robotten vil løse, gennemtænker mekanikken og de elektroniske dele og programmerer dens handlinger. Denne form for arbejde er ikke for en enlig opfinder, der arbejder i et team.

Men en robot skal ikke kun opfindes og udvikles. Det skal vedligeholdes: at styre arbejdet, overvåge dets "velbefindende" og reparere det. Det er også, hvad en robotiker gør, men har specialiseret sig i vedligeholdelse.

Moderne robotteknologi er baseret på mekanik, elektronik og programmering. Men, som science fiction-forfattere foreslår, vil bio- og nanoteknologier over tid blive meget brugt til at lave robotter. Resultatet bliver en cyborg, dvs. en kybernetisk organisme er noget mellem en levende person og en robot. For ikke at være for glad for dette, kan du se filmen "Terminator", hvilken som helst del af den.

Begyndelsen på robotternes historie

Ordet "robot" blev opfundet af Karel Capek i 1920 og brugte det i hans skuespil "R.U.R." (Rossums Universal Robots). Senere, i 1941, brugte Isaac Asimov ordet "robotics" i science fiction-historien "Liar".

Men tilsyneladende kan den arabiske opfinder Al-Jazari, som levede i det 12. århundrede, betragtes som en af ​​de første robotikere i menneskehedens historie. Der er stadig bevis for, at han skabte mekaniske musikere, der underholdt offentligheden ved at spille på harpe, fløjte og tamburiner. Leonardo da Vinci, der boede i XV-XVI århundreder, efterladt tegninger af en mekanisk ridder, der er i stand til at bevæge sine arme og ben og åbne visiret på sin hjelm. Men disse fremragende opfindere kunne næsten ikke forestille sig, hvilke højder teknologien ville nå om nogle få århundreder.

Robotik træning

For at blive robotiker skal du have en videregående uddannelse inden for mekatronik og robotik. Dette område omfatter især specialet "robotter og robotsystemer". Videregående uddannelse kvalificerer sig som ingeniør.

På dette kursus kan du få et erhverv som specialist i mekatronik og robotik på 3 måneder og 10.000 rubler.
— En af de mest overkommelige priser i Rusland;
— Diplom af professionel omskoling etableret prøve;
- Fuld træning fjernformat;
— Certifikat for overholdelse af professionelle standarder til en værdi af 10.000 rubler. For en gave!;
- Den største uddannelsesinstitution yderligere prof. uddannelse i Rusland.