Paljud lapsed, alustades robotite ehitamisest, tunnevad selle vastu nii suurt huvi, et seostavad oma peale elu tehnilise loovuse ja programmeerimisega astuda ülikoolidesse vastavatele erialadele ja omandada kutse.
Kuidas on koolitus üles ehitatud?
Klassid on üles ehitatud lihtsast keerukani ning tundides ise ei projekteerita ja monteeritakse osadest roboteid, vaid viiakse läbi projekte: tutvutakse teoreetilised küsimused, seada otsinguülesandeid, õppida meeskonnatööd tegema, arutlema ja oma seisukohta kaitsma. Robot aitab selle tee läbida lihtsalt ja mõnuga: materjali ei anta kuival ja doseeritud kujul, vaid lapsed õpivad seda mängu, loovuse ja probleemile lahenduse leidmise kaudu.
Tõsi, see, kui tõhusad on tunnid ringis, sõltub õpetajast ja temast metoodiline tugi. Robootika on nii populaarne, et neid on spetsiaalsed tehnikad, milles see on läbimõeldult üles ehitatud Alates ja Kuni.
Esimestel tundidel püüavad poisid aru saada, kuidas see töötab päris maailm ja mis põhjustel füüsikalised seadused kõik, mis meid ümbritseb, on olemas. Samal ajal tutvuvad õpilased ehituskomplektiga, millest luuakse oma esimene robot.
Mida laps haridusest saab?
Laste robootikaklubis õppimise materiaalseks tulemuseks on lapse enda loodud robot (tavaliselt tuleb see lahti võtta, kuna disainer on klubi omand; samasuguse saate endale osta, hinnad algavad 10 tuhandest rubla). Noh, immateriaalne tulemus on lapse teadmised, oskused ja huvi teaduse ja tehnilise loovuse vastu.
Hiljem hakkavad lapsed programmeerimise põhitõdesid õppima.
Laste vanus
Robootikaringides saavad õppida lapsed vanuses umbes 5 aastat kuni 15-17 aastat. Muidugi on nende programmid erinevad.
Kui rääkida LEGO robootikaplatvormist, siis väiksemad lapsed (koolieelikud ja põhikooliõpilased) mängivad tegelikult kõige lihtsama LEGO WeDo robotiehituskomplektiga, õppides maailm, õppides üksteisega suhtlema. Roboti osi on üsna lihtne ühendada ja need sarnanevad traditsioonilise LEGO ehituskomplekti osadega, mis paljudel koolieelikutel on. Lihtne on ka õpilaste koostatav robotiliikumise programm, mis on õpetaja juhendamisel kirjutatud valmis “plokkidest”. Kuid nende robot osutub tõeliseks.
Vanemad lapsed kasutavad LEGO Mindstorms; see on keerulisem, erineva kinnituspõhimõttega. See konstruktor võimaldab teil luua rohkem keeruline mudel kui LEGO WeDos. Tunnid tutvustavad programmeerimiselemente Scratchis, C++ või visuaalses programmeerimiskeeles.
Robootikaga tegelevad nii õpilased kui täiskasvanud. Kuid platvormid ja ülesanded, mida täiskasvanud endale seavad, erinevad laste tegevustest.
Mis on konstruktor
Ehituskomplektid, millega lapsed robootikaklubis töötavad, sisaldavad:
- kontroller (see on nii-öelda roboti aju);
- andurid (infrapuna-, heli-, puuteandurid jne);
- osad, mis tagavad mudeli liikumise.
Vaja on ka arvutit – sellele luuakse programm, mille järgi robot tegutseb. Lastele on samuti tagatud õppematerjal tunni teemal. Andur reageerib stiimulile ning robot sooritab talle programmi poolt ette nähtud toimingu – see on mudeli toimingute olemus, mille laps peab treeningu lõpuks kokku panema.
LEGO ehituskomplektid on mugavad, kuna neid on lihtne osta (kuigi need on üsna kallid, 10-30 tuhat rubla. Näiteks võite osta OZON.ru veebipoest Mindstormsi ehituskomplekti) ja neid kasutatakse enamikus rahvusvahelistes riikides. robootikavõistlused ja -võistlused. Enamikus lastele mõeldud robootikaklubides saavad õpilased seda komplekti tasuta kasutada.
Muud platvormid
LEGO pole ainus platvorm, kus robootikat uuritakse. On ka muud riistvara: Fishertechnic, Arduino, Raspberry Pi, Multiplo. Enne ringiga registreerumist uuri, mille alusel koolitus seal toimub.
Robootikud esindavad vastandite kombinatsiooni. Spetsialistidena tunnevad nad oma eriala keerukust. Üldistena suudavad nad kogu probleemi katta niivõrd, kuivõrd nende ulatuslik teadmistebaas seda võimaldab. Esitame teie tähelepanu huvitav materjal teemal oskused ja võimed, mida üks tõeline robootik vajab.
Ja peale materjali enda on kommentaarid ka ühelt meie robootikaeksperdilt, Jekaterinburgi kuraatorilt Oleg Evsegnejevilt.
Robootikainsenerid jagunevad üldiselt kahte kategooriasse: mõtlejad (teoreetikud) ja tegijad (praktikud). See tähendab, et robootikud peavad olema erinevad hea kombinatsioon kaks vastandlikku tööstiili. “Uurimisvõimelistele” inimestele meeldib üldiselt probleeme lahendada mõeldes, lugedes ja õppides. Teisalt meeldib praktikutele probleeme lahendada ainult nii-öelda käed määrides.
Robootika nõuab õrna tasakaalu intensiivse uurimise ja lõdvestunud pausi vahel, s.t. tõeline väljakutse. Esitatud loetelus oli 25 kutseoskust, mis on rühmitatud 10 robotite ehitajatele hädavajalikuks oskuseks.
1. Süsteemne mõtlemine
Üks projektijuht märkis kord, et paljudest robootikaga seotud inimestest saavad projektijuhid või süsteemiinsenerid. Sellel on eriline tähendus, kuna robotid on väga keerulised süsteemid. Robotidega töötav spetsialist peab olema hea mehaanik, elektroonikainsener, elektrik, programmeerija ning omama isegi teadmisi psühholoogiast ja kognitiivsest tegevusest.
Hea robootik suudab mõista ja teoreetiliselt põhjendada, kuidas kõik need erinevad süsteemid koos ja harmooniliselt koos toimivad. Kui mehaanikainsener võib üsna mõistlikult öelda: "see pole minu töö, meil on vaja programmeerijat või elektrikut", siis peab robootik olema kõigis nendes distsipliinides hästi kursis.
Üleüldse, süsteemne mõtlemine on oluline oskus kõigile inseneridele. Meie maailm on üks suur ülikeeruline süsteem. Süsteemitehnilised oskused aitavad õigesti aru saada, mis ja kuidas siin maailmas seotud on. Seda teades saate luua tõhusad süsteemid kontroll reaalse maailma üle.
2. Programmeerija mõtteviis
Programmeerimine on robootiku jaoks üsna oluline oskus. Pole tähtis, kas töötate madala taseme juhtimissüsteemide kallal (kasutades kontrollerite kujundamiseks lihtsalt MATLAB-i) või olete arvutiteadlane, kes kavandab kõrgetasemelisi kognitiivseid süsteeme. Robotiinsenerid saavad programmeerimistöösse kaasata igal abstraktsioonitasemel. Peamine erinevus tavalise programmeerimise ja roboti programmeerimise vahel on see, et robotik suhtleb riistvara, elektroonika ja reaalse maailma segadusega.
Tänapäeval kasutatakse enam kui 1500 programmeerimiskeelt. Kuigi ilmselgelt ei pea te neid kõiki õppima, on heal robootikul programmeerija mõttelaad. Ja nad tunnevad end mugavalt iga uue keele õppimisel, kui seda ootamatult vaja läheb. Ja siit liigume sujuvalt edasi järgmise oskuse juurde.
Oleg Evsegnejevi kommentaar: Lisan, et kaasaegsete robotite loomine eeldab madala, kõrge ja isegi ülikõrge taseme keelte oskust. Mikrokontrollerid peavad töötama väga kiiresti ja tõhusalt. Selle saavutamiseks peate süvenema arvutusseadme arhitektuuri, teadma mälu ja madala taseme protokollidega töötamise funktsioone. Roboti süda võib olla raske operatsioonisüsteem nt ROS. Siin võib juba vaja minna teadmisi OOP-ist, oskust kasutada tõsiseid arvutinägemise pakette, navigatsiooni ja masinõpe. Lõpuks, selleks, et kirjutada veebis roboti liides ja ühendada see Internetti, oleks tore õppida skriptikeeled, sama püüton.
3. Iseõppimisvõime
Robootikast on võimatu kõike teada, alati on midagi teadmata, mida tuleb järgmise projekti elluviimisel uurida, kui selleks vajadus tekib. Isegi pärast kättesaamist kõrgharidus robootikas ja mitmeaastane töö aspirandina on paljud alles hakanud robootika põhitõdesid tõeliselt mõistma.
Soov pidevalt midagi uut õppida on oluline oskus kogu teie karjääri jooksul. Seetõttu aitab Sinu jaoks isiklikult tõhusate õppemeetodite kasutamine ja hea teksti mõistmine Sul vajadusel kiiresti ja lihtsalt uusi teadmisi omandada.
Oleg Evsegnejevi kommentaar: See on iga loomingulise ettevõtmise võtmeoskus. Saate seda kasutada muude oskuste omandamiseks
4. Matemaatika
Robootikas pole palju põhioskusi. Üks selline põhioskus on matemaatika. Tõenäoliselt on teil raske robootikas edu saavutada, kui teil pole vähemalt algebrat, matemaatiline analüüs ja geomeetria. See on tingitud asjaolust, et edasi algtase robootika tugineb võimele mõista ja tegutseda abstraktsed mõisted, mida sageli esitatakse funktsioonide või võrranditena. Geomeetria on eriti oluline selliste teemade mõistmiseks nagu kinemaatika ja tehnilised joonised (millest teete oma karjääri jooksul tõenäoliselt palju, sealhulgas mõnda salvrätikul).
Oleg Evsegnejevi kommentaar: Roboti käitumine, tema reaktsioon ümbritsevatele stiimulitele, õppimisvõime – see kõik on matemaatika. Lihtne näide. Kaasaegsed droonid lendavad hästi tänu Kalmani filtrile, mis on võimas matemaatiline tööriist roboti asukoha kohta kosmoses andmete täpsustamiseks. Asimo robot suudab objekte eristada tänu närvivõrgud. Isegi robottolmuimeja kasutab keeruline matemaatika marsruudi õigeks rajamiseks ümber ruumi.
5. Füüsika ja rakendusmatemaatika
On inimesi (näiteks puhtad matemaatikud), kes püüavad tegutseda matemaatilised mõisted reaalsele maailmale viitamata. Robotite loojad ei ole seda tüüpi inimesed. Füüsika ja rakendusmatemaatika teadmised on robootikas olulised, sest tegelik maailm pole kunagi nii täpne kui matemaatika. Robootikainseneri võtmeoskus on võime otsustada, millal on arvutus piisavalt hea, et sellega tegelikult töötada. Mis viib meid sujuvalt järgmise punktini.
Oleg Evsegnejevi kommentaar: Sööma hea näide- automaatsed jaamad lendudeks teistele planeetidele. Füüsikateadmised võimaldavad nende lennutrajektoori nii täpselt välja arvutada, et aastate ja miljonite kilomeetrite pärast jõuab seade täpselt määratud asendisse.
6. Analüüs ja lahenduse valik
Hea robootikuks olemine tähendab pidevat insenertehniliste otsuste tegemist. Mida valida programmeerimiseks - ROS või mõni muu süsteem? Mitu sõrme peaks disainitud robotil olema? Milliseid andureid peaksin kasutama? Robootikas kasutatakse palju lahendusi ja nende hulgas pole peaaegu ühtegi õiget.
Tänu robootikas kasutatavale tohutule teadmistebaasile võib teil olla võimalik leida teatud probleemidele paremaid lahendusi kui spetsialiseerunud erialade eksperdid. Väljavõtmiseks on vajalik analüüs ja otsuste tegemine maksimaalne kasu teie lahendusest. Oskused analüütiline mõtlemine võimaldab teil probleemi analüüsida erinevaid punkte nägemus, samas oskused kriitiline mõtlemine aitab teil kasutada loogikat ja arutluskäiku, et tasakaalustada iga otsuse tugevaid ja nõrku külgi.
Mis on ühist programmeerijal, kes töötab androididega, sukeldub psühholoogiasse ja käitumisteadusesse ning inseneril, kes kirjutab algoritme tööstusrobotite jaoks ning uurib mehhatroonikat ja kõrgemat matemaatikat? Mõlemad on seotud robootikaga – lähituleviku nõutuima tööstusega. Nüüd on robootika Venemaal kündmata valdkond: vajadus erinevate robotite (tööstus-, kodu-, mobiil-, lahingu-, antropomorfsete) järele on üsna suur ja nende tootmisele on spetsialiseerunud vaid vähesed ettevõtted. Look At Me õppis ekspertidelt, mida pead teadma robootika eriala kohta ja mida alustada juba täna.
Eland Inbar ameeriklase puudustest
haridust ja Lego konstruktori eeliseid
„Robotite loomisel on kaks olulist komponenti: ühelt poolt insenerilahendused ja riistvara ning teiselt poolt andmetöötlus ja tarkvara. Robootikuks saamiseks peate mõistma ja mõistma mõlemat probleemi, kuna need on võrdselt olulised. Robotid on samad arvutid, ainult mootorite ja anduritega. Mõelge neile kui arvutiteadusele, mis on ellu äratatud. Igal juhul peate selle teaduse mõistmiseks alustama tarkvaraarendusest, mis tähendab, et peate õppima programmeerimiskeeli. Näiteks Pythonit toetatakse laialdaselt paljudel platvormidel. ROS (Roboti operatsioonisüsteem) on nüüd samuti populaarsust kogumas, kuigi nende loojaid Willow Garage enam ei eksisteeri. Algajatele robootikutele soovitan soetada koolituseks LEGO EV3 või Robotis Bioloid ehituskomplektid, need aitavad detailidesse sukelduda. Nende konstruktoritega töötades omandage enesekindlus, töötage välja põhialgoritmid (lihtne navigeerimine, käepidemed jne). See annab teile aluse. Siis peaksite kindlasti saama töökoha robootikafirmas praktikandina - seal õpetatakse kõike. Muide, kui otsustate robootikat õppida Ameerika ülikool, siis pidage meeles, et seal on põhirõhk masinaehitusel ja te ei saa unustada tarkvara.
Praegu on palju lahedaid roboteid, aga keegi ei osta neid, sest need ei lahenda tegelikult olulisi probleeme
Ühel päeval tunnete end valmis looma oma robotit. See on nii kõige lihtsam kui ka kõige raskem. Seetõttu soovitan alati alustada vajadusest. Võtke tõeline probleem ja laske oma seadmel see lahendada. Praegu on väljas palju lahedaid roboteid, kuid keegi ei osta neid, sest need ei lahenda tegelikult olulisi probleeme. Samas on praegu palju probleeme. Tehke neid ja see viib teid eduni."
Vladimir Bely sellest, miks robotid
inimkujul loomist väärt
"Robootika on väga lai mõiste, see hõlmab tarkvara ja mobiilse tarkvara arendamist ning keerukate insenertehniliste lahenduste loomist, programmeerimist tehisintellekt ja disain. See on väga paljutõotav suund mitte ainult inseneridele ja programmeerijatele, vaid ka disaineritele, turundajatele ja isegi psühholoogidele. Me elame huvitav aeg: Meie silme ette kerkib täiesti uus turg, mille tooted muudavad meie elu. Sarnane asi juhtus ka näiteks personaalarvutite ilmumisel.
Täna töötame koos meeskonnaga oma robotite täiustamise nimel. Teeme seda selleks, et muuta inimeste elu lihtsamaks ning anda neile rohkem aega pere ja lähedastega suhtlemiseks. Robotid peaksid meid asendama rutiinsel ja ohtlikul tööl, nagu on juba juhtunud paljudes tootmisliikides. Nüüd on võimatu ette kujutada oma elu ilma tööstusrobotiteta, mis monteerivad, keevitavad ja sorteerivad erinevaid tooteid - need optimeerivad ettevõtteid ning vähendavad kulusid ja riske.
Lisaks tööstusrobotidele on olemas nn biomorfsed robotid – loomade ja putukate prototüübid, mis oma suuruse ja muude omaduste tõttu suudavad täita eriülesandeid. Antropomorfsed robotid ehk inimestega sarnased on aga tehisintellekti kõige mugavam kehastus. Fakt on see, et kogu elu meie ümber on loodud inimesele mõeldes: tema pikkus, anatoomilised iseärasused. Seetõttu on palju tulusam luua meiega samades tingimustes liikuma ja töötama võimeline masin, kui näiteks roomikplatvormil või ratastel alusel robotit inimeluga kohandada. Lisaks töötas see psühholoogiline tegur: inimesed on alati püüdnud luua midagi endasarnast.
Peame kohe looma paralleelmaailma, kus robotid inimestega koos eksisteerivad
ja saada nende abilisteks
Tänapäeval on antropomorfne robootika alles kujunemisjärgus: selliste robotite kasutusvaldkondi on palju ja veel rohkem lahendamata probleeme. Meie ettevõte püüab seda tööstust arendada. Oleme spetsiaalselt loonud ökosüsteemi, milles tarkvaraarendajatele on antud võimalus luua meie robotitele rakendusi ehk oleme reaalselt organiseerinud programmeerijatele töökohti. Lisaks on see tarbijale kasulik. Ostes meie Alphaboti roboti või rentides selle, saab ta kindla masina, mida saab “kohandada” konkreetsetele vajadustele. Siin saame tuua analoogia Rakenduste pood. Ostame IPADi, laadime alla vajalikud programmid ja hankige isikupärastatud seade.
Kuid praeguses etapis ei suuda inimesed veel harjuda mõttega, et robotid sisenevad meie ellu peagi sama tihedalt kui näiteks tahvelarvutid. Oluline on mõista, et me ei nõua hävitamist vana maailm ja looge selle varemetele midagi. Ei! Peame kohe looma paralleelmaailma, kus robotid inimestega koos eksisteerivad ja nende abilisteks saavad. Kutsume kõiki inimesi selle ideoloogiaga ühinema ja üheskoos inimkonna tulevikku arendama.
Ma ei usu masinate ülestõusu, mida paljud kardavad. Kuid peate alati meeles pidama, et iga masina taga on inimene. Kuid te ei saa inimestes täiesti kindel olla."
Sergei Melnikov, kuidas iseseisvalt robootikat õppida ja oma esimest seadet kokku panna
Sergei Melnikov
Arendaja automatiseeritud süsteemid, programmeerija, robootikaõpetaja, saidi servodroid.ru administraator
„Hakkasin robotitega tegelema juba koolipõlves, kui mind registreeriti raadioamatöörklubisse. Seal õppisin jootma, aru saama vooluringide disainist ja lihtsaks tegema insenerikonstruktsioonid. Kui õppisin lugema elektroonilisi vooluringe, jõudis see lihtsa robotini, millel oli paar valgusandurit ja releed, mida ta nägi ja sai ringi liikuda. Kõige huvitavam on jälgida, kuidas riistvara ilma inimese abita midagi ise ära teeb. Pärast seda, kui olin oma esimese suuremahulise seadme hunniku juhtmetega kokku pannud, liimiga kaetud ja teibiga mähitud, armusin robootikasse.
Peterburis õppisin programmeerijaks, kuid samal ajal jätkasin tööd robotite kallal. Sukeldusin erialasse ja usun, et see on parim tee ja seda saavad kõik järgida.
Olen spetsialiseerunud mitte ainult BEAM robootikale, vaid ka kompleksile arvutussüsteemid, kompleksid ja muidugi tarkvara. Näiteks teen koostööd eriolukordade ministeeriumiga ning töötan pääste- ja luuretööde robotite kallal. Kuid enamasti on mu lemmikosa BEAM ("bioloogia, elektroonika, esteetika, mehaanika"). Siit kõik algab: saadaolevatest komponentidest kõige lihtsamate robotitega ilma keeruka programmeerimiseta. BEAM-robotit kokku pannes püüame läheneda ülesandele erinevate nurkade alt, ka ilma seda tegemata suur number elektroonilised osad ja loogilised ahelad. Sellise roboti kokkupanemisel saame lõpuks näidata näpuga selle ükskõik millisele osale ja rääkida kõike selle kohta A-st Z-ni. Rääkige meile, kuidas tuleb fotosensori signaal, kuidas seda mikroskeem töötleb ja mis toimub lõpp. Saame alati ahelas tuvastada põhjuse, miks robot ei tööta. See parim alus algajatele.
Olen kindel, et robootika on väga perspektiivikas tegevusala. See võimaldab inimesel rakendada peaaegu kõiki oma teadmisi. Roboti loomine on nagu pildi maalimine jootekolviga, mitte pintsliga. Iga kord üllatad, et saad nii imelise konstruktsiooni kokku panna ja kõige tähtsam on sellele kasutust leida.”
Töötab küberneetika, psühholoogia ja biheiviorismi (käitumisteaduse) ristumiskohas ning insener, kes koostab algoritme tööstuslikuks kasutamiseks robotikompleksid, mille peamiste tööriistade hulgas on kõrgem matemaatika ja mehhatroonika, tööd lähiaastatel kõige lootustandvas tööstuses – robootikas. Robotid on termini võrdlevast uudsusest hoolimata inimkonnale juba ammu tuttavad. Siin on vaid mõned faktid nutikate mehhanismide arengu ajaloost.
Raudmehed Henri Droz
Ikka müütides Vana-Kreeka mainiti mehaanilisi orje, mille Hephaestus lõi raskete ja monotoonne töö. Ja humanoidroboti esimene leiutaja ja arendaja oli legendaarne Leonardo da Vinci. Üksikasjalikud joonised on säilinud tänapäevani. Itaalia geenius, mis kirjeldab jäljendamisvõimelist mehaanilist rüütlit inimeste liigutused käed, jalad, pea.
Esimeste programmijuhtimisega automaatsete mehhanismide loomist alustasid Euroopa kellassepad 15. sajandi lõpus. Edukamad sellel alal olid Šveitsi spetsialistid, isa ja poeg Pierre-Jacques ning Henri Droz. Nad lõid terve sarja ("kirjutuspoiss", "joonistaja", "muusik"), mille juhtimine põhines kellamehhanismidel. Henri Drozi auks hakati hiljem kõiki programmeeritavaid humanoidautomaate nimetama androidideks.
Programmeerimise alguses
Tööstusrobotite programmeerimisele pandi alus 19. sajandi koidikul Prantsusmaal. Just siin töötati välja esimesed automaatsete tekstiilimasinate programmid (ketramine ja kudumine). Napoleoni kiiresti kasvav armee vajas hädasti vormirõivaid ja sellest tulenevalt ka kangaid. Lyoni leiutaja Joseph Jacquard pakkus välja viisi kiireks ümberkonfigureerimiseks kangasteljed tootmiseks erinevat tüüpi tooted. Sageli nõudis see protseduur tohutult aega, tohutut pingutust ja kogu meeskonna tähelepanu. Uuenduse põhiolemus oli kasutada papist kaardid perforeeritud aukudega. Nõelad sattuvad lõigatud kohtadesse, vastavalt vajadusele niidid liigutati. Kaartide vahetuse viis masina operaator kiiresti läbi: uus perfokaart - uus programm - uut tüüpi kangas või muster. Prantsuse areng sai kaasaegsete automatiseeritud süsteemide prototüübiks, programmeerimisvõimalustega robotid.
Jacquardi pakutud ideed kasutasid paljud leiutajad oma automaatseadmetes entusiastlikult:
- Statistikaosakonna juhataja S. N. Korsakov (Venemaa, 1832) - ideede võrdlemise ja analüüsimise mehhanismis.
- Matemaatik Charles Babbage (Inglismaa, 1834) – in analüütiline mootor paljude matemaatiliste ülesannete lahendamiseks.
- Insener (USA, 1890) - statistiliste andmete salvestamise ja töötlemise seadmes (tabulaator). Teadmiseks: 1911. aastal ettevõte. Hollerith sai nimeks IBM (International Business Machines).
Perfokaardid olid peamised andmekandjad kuni eelmise sajandi 60. aastateni.
Intelligentsed masinad võlgnevad oma nime ühele tšehhi näitekirjanikule.1920. aastal ilmunud näidendis „R.U.R.“ nimetas kirjanik robotiks. kunstlik inimene, loodud raskete ja ohtlike tootmispiirkondade jaoks (robota (tšehhi keel) - raske töö). Mis eristab robotit mehhanismidest ja automaatsetest seadmetest? Erinevalt viimasest ei täida robot mitte ainult teatud toimingud, järgides pimesi etteantud algoritmi, kuid suudab ka nendega tihedamalt suhelda keskkond ja isik (operaator), kohandavad oma funktsioone väliste signaalide ja tingimuste muutumisel.
Üldtunnustatud seisukoht on, et esimese töötava roboti kavandas ja rakendas 1928. aastal Ameerika insener R. Wensley. Humanoid "raudne intellektuaal" sai nimeks Herbert Televox. Pioneeride loorberitele pretendeerivad ka bioloog Makoto Nishimura (Jaapan, 1929) ja inglise sõdur William Richards (1928). Leiutajate loodud antropomorfsed mehhanismid olid sarnase funktsionaalsusega: nad said liigutada oma jäsemeid ja pead, täita hääl- ja helikäsklusi ning vastata lihtsatele küsimustele. Seadmete põhieesmärk oli demonstreerida teaduse ja tehnika saavutused. Tehnoloogia arendamise järgmine ring võimaldas peagi luua esimesed tööstusrobotid.
Põlvkond põlvkonna järel
Robootika arendamine on pidev, järkjärguline protsess. Praeguseks on välja kujunenud kolm erinevat põlvkonda "nutikaid" masinaid. Igaüht neist iseloomustavad teatud näitajad ja kasutusvaldkonnad.
Esimene robotite põlvkond loodi kitsa tegevuse jaoks. Masinad on võimelised sooritama ainult kindlat programmeeritud toimingute jada. Roboti juhtimisseadmed, vooluring ja programmeerimine välistavad praktiliselt autonoomse töö ja nõuavad spetsiaalse tehnoloogilise ruumi loomist koos vajalikuga. lisavarustus ning info- ja mõõtesüsteemid.
Teise põlvkonna masinaid nimetatakse senseerivateks või adaptiivseteks. Roboti programmeerimine viiakse läbi, võttes arvesse suurt hulka väliseid ja sisemisi andureid. Anduritelt tuleva info analüüsi põhjal töötatakse välja vajalikud juhtimistoimingud.
Ja lõpuks, kolmas põlvkond on intelligentsed robotid, mis on võimelised:
- Teha kokkuvõtteid ja analüüsida teavet,
- Täiustuda ja ise õppida, koguda oskusi ja teadmisi,
- Tunnistage kujutluspilte ja olukorra muutusi ning korraldage vastavalt sellele oma täitevsüsteemi tööd.
Tehisintellekt põhineb algoritmidel ja tarkvaral.
Üldine klassifikatsioon
Igal esinduslikul kaasaegsel robotite näitusel võib "nutikate" masinate mitmekesisus hämmastada mitte ainult tavalisi inimesi, vaid ka spetsialiste. Mis tüüpi robotid on olemas? Kõige üldisema ja sisukama klassifikatsiooni pakkus välja Nõukogude teadlane A.E. Kobrinsky.
Eesmärgi ja funktsioonide järgi jagunevad robotid tootmis-, tööstus- ja teadustööks. Esimene, vastavalt tehtud töö iseloomule, võib olla tehnoloogiline, tõste- ja transporditehnoloogiline, universaalne või spetsialiseeritud. Teadusuuringud on mõeldud inimestele ohtlike või ligipääsmatute alade ja alade uurimiseks ( ruumi, Maa sisemus ja vulkaanid, maailmamere süvakihid).
Juhtimise tüübi järgi saame eristada biotehnilist (kopeeriv, käsu-, küborgi-, interaktiivne ja automaatne), põhimõtteliselt - jäigalt programmeeritav, adaptiivne ja paindlikult programmeeritav. Kiire areng modern pakub arendajatele praktiliselt piiramatud võimalused intelligentsete masinate projekteerimisel. Kuid suurepärane vooluringi disain ja konstruktiivne lahendus toimib ainult kalli kestana ilma sobiva tarkvara ja algoritmilise toeta.
Selleks, et mikroprotsessori räni saaks roboti aju funktsioonid üle võtta, on vaja kristalli "täita" vastav programm. Tavaline inimkeel ei suuda anda ülesannete selget vormistamist, nende loogilise hinnangu täpsust ja usaldusväärsust. Seetõttu on nõutav teave esitatud teatud vorm robotite programmeerimiskeelte kasutamine.
Vastavalt lahendatavatele juhtimisülesannetele eristatakse sellise spetsiaalselt loodud keele nelja taset:
- Madalaimat taset kasutatakse vormi täiturmehhanismide juhtimiseks täpsed väärtused intelligentse süsteemi üksikute osade lineaarne või nurkne liikumine,
- Manipulaatori tase võimaldab üldine juhtimine kogu süsteem, paigutades roboti töökeha koordinaatruumi,
- Toimingute tase moodustab tööprogramm, määrates järjestuse vajalikud toimingud konkreetse tulemuse saavutamiseks.
- Kõrgeimal tasemel - ülesanded - näitab programm üksikasjalikult, mida tuleb teha.
Robootikud püüavad vähendada programmeerimisrobotite suhtlemist nendega kõrgema taseme keeltes. Ideaalis seab operaator ülesande: “Mootor kokku sisepõlemine auto" ja ootab robotilt täielik rakendamineülesandeid.
Keele nüansid
Kaasaegses robootikas areneb robotite programmeerimine mööda kahte vektorit: robotile orienteeritud ja probleemile orienteeritud programmeerimine.
Kõige levinumad robotile orienteeritud keeled on AML ja AL. Esimese töötas IBM välja ainult oma toodangu intelligentsete mehhanismide juhtimiseks. Teine on spetsialistide toode Stanfordi ülikool(USA) - areneb aktiivselt ja sellel on oluline mõju selle klassi uute keelte kujunemisele. Professionaal suudab keelt kergesti eristada iseloomuomadused Pascal ja Algol. Kõik robotile orienteeritud keeled kirjeldavad algoritmi kui "targa" mehhanismi toimingute jada. Sellega seoses osutub programm sageli väga tülikaks ja praktilisel rakendamisel ebamugavaks.
Probleemile orienteeritud keeltes robotite programmeerimisel määrab programm mitte tegevuste jada, vaid objekti eesmärgid või vahepositsioonid. Kõige populaarsem keel selles segmendis on AUTOPASS keel (IBM), milles töökeskkonna olek on kujutatud graafikute kujul (tipud – objektid, kaared – ühendused).
Robotikoolitus
Ükskõik milline kaasaegne robot on õppiv ja kohanemisvõimeline süsteem. Kõik vajalikku teavet, sealhulgas teadmised ja oskused, antakse talle õppeprotsessis üle. Seda tehakse nii asjakohaste andmete otse talletamisega protsessori mällu (detailne programmeerimine – proovivõtt) kui ka roboti andurite abil (kasutades visuaalne demonstratsioon) – kõik roboti mehhanismide liigutused ja liigutused salvestatakse mällu ja taasesitatakse seejärel töötsüklis. Õppides ehitab süsteem ümber oma parameetrid ja struktuuri, vormid teabemudel välismaailm. See on peamine erinevus robotite ja automatiseeritud liinide, jäiga struktuuriga tööstusmasinate ja muude traditsiooniliste automatiseerimisvahendite vahel. Loetletud õppemeetoditel on olulisi puudusi. Näiteks proovide võtmisel nõuab ümberseadistamine teatud aega ja kvalifitseeritud spetsialisti tööd.
Laboratooriumi arendajate esitatud programm robotite programmeerimiseks tundub väga paljulubav infotehnoloogiad Massachusettsi all Tehnoloogiainstituut(CSAIL MIT) sisse rahvusvaheline konverents tööstusautomaatika ja robootika ICRA-2017 (Singapur). Nende loodud C-LEARN platvormil on mõlema meetodi eelised. See annab robotile teatud piirangutega elementaarsete liikumiste raamatukogu (näiteks manipulaatori haardejõud vastavalt detaili kujule ja jäikusele). Samal ajal demonstreerib operaator robotile 3D-liideses võtmeliigutusi. Süsteem moodustab määratud ülesande põhjal töötsükli lõpuleviimiseks toimingute jada. C-LEARN võimaldab teil olemasoleva programmi ümber kirjutada erineva disainiga roboti jaoks. Operaator ei nõua põhjalikke programmeerimise teadmisi.
Robootika ja tehisintellekt
Oxfordi ülikooli eksperdid hoiatavad, et masinatehnoloogia asendab järgmise kahe aastakümne jooksul enam kui pooled tänastest töökohtadest. Tõepoolest, robotid on pikka aega töötanud mitte ainult ohtlikes ja keerulistes piirkondades. Näiteks on programmeerimine märkimisväärselt tõrjunud inimmaaklereid maailma börsidel. Paar sõna tehisintellektist.
Tavainimese meelest on tegemist antropomorfse robotiga, mis suudab inimest paljudes eluvaldkondades asendada. See on osaliselt tõsi, kuid suuremal määral tehisintellekt on iseseisev teaduse ja tehnoloogia haru, abiga arvutiprogrammid"modelleeriv mõtlemine" Homo sapiens", tema aju töö. Praeguses arenguetapis aitab tehisintellekt inimesi rohkem, lõbustab neid. Kuid ekspertide sõnul võivad edasised edusammud robootika ja tehisintellekti vallas seada inimkonnale väljakutseid terve rida moraalsed, eetilised ja juriidilised küsimused.
Tänavusel robotite messil Genfis teatas maailma kõige arenenum android Sophia, et õpib inimeseks saama. Oktoobris tunnistati Sophia esimest korda tehisintellekti ajaloos täielike õigustega Saudi Araabia kodanikuks. Esimene märk?
Robootika peamised suundumused
Digitööstuse eksperdid tõstsid 2017. aastal esile mitmeid silmapaistvaid tehnoloogialahendusi Virtuaalne reaalsus. Kõrvale pole jäänud ka robootika. Keerulise robotmehhanismi juhtimise parandamise suund läbi virtuaalne kiiver(VR). Eksperdid ennustavad nõudlust sellise tehnoloogia järele ettevõtluses ja tööstuses. Tõenäolised stsenaariumid kasutab:
- Mehitamata seadmete juhtimine (laotõstukid ja manipulaatorid, droonid, haagised),
- Läbiviimine meditsiinilised uuringud ja kirurgilised operatsioonid,
- Raskesti ligipääsetavate objektide ja alade arendamine (ookeani põhi, polaaralad). Lisaks võimaldab robotite programmeerimine neil autonoomselt tegutseda.
Teine populaarne trend on ühendatud auto. Hiljuti teatasid hiiglasliku Apple'i esindajad oma drooni arendamise alustamisest. Üha enam ettevõtteid väljendab huvi luua masinaid, mis suudavad iseseisvalt liikuda mööda ebatasast teed, säilitada lasti ja seadmeid.
Robotite programmeerimisalgoritmide ja masinõppe üha keerukamaks muutumine seab suuremad nõudmised arvutusressurssidele ja sellest tulenevalt ka riistvarale. Ilmselt oleks sel juhul optimaalne lahendus seadmete ühendamine pilve infrastruktuuriga.
Oluline valdkond on kognitiivne robootika. “Nutikate” masinate arvu kiire kasv sunnib arendajaid üha enam mõtlema sellele, kuidas õpetada roboteid harmooniliselt suhtlema.