Mange barn, som starter med konstruksjon av roboter, blir så interessert i dette at de assosierer deres senere liv med teknisk kreativitet og programmering, gå inn på tilsvarende spesialiteter ved universiteter og få et yrke.
Hvordan er opplæringen bygd opp?
Klassene bygges fra enkle til komplekse, og i selve timene designer og monterer de ikke bare roboter av deler, men utfører prosjekter: bli kjent med teoretiske problemstillinger, sette søkeoppgaver, lære å jobbe i et team, diskutere og forsvare deres synspunkt. Roboten hjelper deg å gå gjennom denne veien enkelt og med glede: Materialet gis ikke i tørr og dosert form, men læres av barn gjennom lek, kreativitet og å finne en løsning på et problem.
Riktignok avhenger hvor effektive klasser i en sirkel er av læreren og hans metodisk støtte. Robotikk er så populært at det er spesielle teknikker, der den er gjennomtenkt konstruert fra og til.
På de første timene prøver gutta å finne ut hvordan det fungerer virkelige verden og av hvilke grunner fysiske lover alt som omgir oss eksisterer. Samtidig blir elevene kjent med byggesettet, som de skal lage sin første robot av.
Hva får et barn av utdanning?
Det materielle resultatet av læring i en robotklubb for barn er en robot laget av barnet selv (vanligvis må den demonteres, siden designeren er klubbens eiendom; du kan kjøpe den samme til deg selv; prisene starter fra 10 tusen rubler). Vel, det immaterielle resultatet er barnets kunnskap, ferdigheter og interesse for vitenskap og teknisk kreativitet.
Senere begynner barna å lære det grunnleggende om programmering.
Barnas alder
Barn fra ca. 5 år til 15-17 år kan studere i robotklubber. Selvfølgelig er programmene deres forskjellige.
Hvis vi snakker om LEGO robotikkplattformen, så leker faktisk yngre barn (førskolebarn og barneskoleelever) med det enkleste LEGO WeDo robotbyggesettet, og lærer verden, lære å samhandle med hverandre. Delene til roboten er ganske enkle å koble til og ligner på delene til det tradisjonelle LEGO byggesettet som mange førskolebarn har. Programmet for robotbevegelse som elevene lager er også enkelt og er skrevet av ferdige «blokker» under veiledning av en lærer. Men roboten deres viser seg å være en ekte en.
Eldre barn bruker LEGO Mindstorms; den er mer kompleks, med et annet festeprinsipp. Denne konstruktøren lar deg lage mer kompleks modell enn i LEGO WeDo. Klassene introduserer programmeringselementer i Scratch, C++ eller et visuelt programmeringsspråk.
Både elever og voksne er involvert i robotikk. Men plattformene og oppgavene som voksne setter for seg selv er annerledes enn barnas aktiviteter.
Hva er en konstruktør
Byggesettene som barn jobber med i robotklubben inkluderer:
- kontroller (dette er så å si hjernen til roboten);
- sensorer (infrarød, lyd, berøringssensorer, etc.);
- deler som gir bevegelse av modellen.
En datamaskin er også nødvendig - et program er opprettet på den, i samsvar med hvilken roboten vil handle. Barn er også utstyrt med undervisningsmateriell om emnet for leksjonen. Sensoren reagerer på stimulansen, og roboten utfører handlingen foreskrevet av programmet - dette er essensen av handlingene til modellen, som barnet må sette sammen ved slutten av treningen.
LEGO byggesett er praktiske fordi de er enkle å kjøpe (selv om de er ganske dyre, fra 10 til 30 tusen rubler. For eksempel kan du kjøpe et Mindstorms byggesett i nettbutikken OZON.ru) og de brukes i de fleste internasjonale robotkonkurranser og konkurranser. I de fleste robotklubber for barn kan elevene bruke dette settet gratis.
Andre plattformer
LEGO er ikke den eneste plattformen der robotikk utforskes. Det er annen maskinvare: Fishertechnic, Arduino, Raspberry Pi, Multiplo. Før du melder deg inn i en sirkel, finn ut på hvilket grunnlag opplæringen foregår der.
Robotikere representerer en kombinasjon av motsetninger. Som spesialister er de dyktige i vanskelighetene ved spesialiseringen. Som generalister er de i stand til å dekke hele problemet i den grad deres omfattende kunnskapsbase tillater det. Vi gjør deg oppmerksom interessant materiale om emnet ferdigheter og evner som en ekte robotiker trenger.
Og i tillegg til selve materialet, er det også kommentarer fra en av våre roboteksperter, kuratoren for Ekaterinburg, Oleg Evsegneev.
Robotingeniører faller generelt inn i to kategorier: tenkere (teoretikere) og gjørere (utøvere). Dette betyr at robotikere må være annerledes god kombinasjon to motsatte arbeidsstiler. "Undersøkende" mennesker liker generelt å løse problemer ved å tenke, lese og studere. På den annen side liker utøvere å løse problemer bare ved å skitne hendene, for å si det sånn.
Robotikk krever en delikat balanse mellom intens utforskning og avslappet pause, det vil si å jobbe videre ekte utfordring. Den presenterte listen inkluderte 25 profesjonelle ferdigheter, gruppert i 10 ferdigheter som er avgjørende for robotbyggere.
1. Systemtenkning
En prosjektleder bemerket en gang at mange personer involvert i robotikk ender opp med å bli prosjektledere eller systemingeniører. Dette har spesiell betydning, siden roboter er veldig komplekse systemer. En spesialist som jobber med roboter må være en god mekaniker, elektronikkingeniør, elektriker, programmerer, og til og med ha kunnskap om psykologi og kognitiv aktivitet.
En god robotiker er i stand til å forstå og teoretisk begrunne hvordan alle disse ulike systemene samhandler sammen og harmonisk. Hvis en maskiningeniør med rimelighet kan si: "dette er ikke min jobb, vi trenger en programmerer eller en elektriker," så må en robotiker være godt bevandret i alle disse disiplinene.
I det hele tatt, systemtenkning er viktig ferdighet for alle ingeniører. Vår verden er ett stort, superkomplekst system. Systemtekniske ferdigheter hjelper deg med å forstå hva som er koblet og hvordan i denne verden. Når du vet dette, kan du lage effektive systemer kontroll over den virkelige verden.
2. Programmerers tankesett
Programmering er en ganske viktig ferdighet for en robotiker. Det spiller ingen rolle om du jobber med kontrollsystemer på lavt nivå (bruker bare MATLAB for å designe kontrollere) eller om du er en dataforsker som designer kognitive systemer på høyt nivå. Robotingeniører kan være involvert i programmering på alle abstraksjonsnivåer. Hovedforskjellen mellom vanlig programmering og robotprogrammering er at robotikeren samhandler med maskinvare, elektronikk og rotet i den virkelige verden.
Mer enn 1500 programmeringsspråk brukes i dag. Selv om du åpenbart ikke trenger å lære dem alle, har en god robotiker en programmerers tankesett. Og de vil føle seg komfortable med å lære et hvilket som helst nytt språk, hvis det plutselig er nødvendig. Og her går vi jevnt videre til neste ferdighet.
Kommentar av Oleg Evsegneev: Jeg vil legge til at å lage moderne roboter krever kunnskap om språk på lavt, høyt og til og med ultrahøyt nivå. Mikrokontrollere må fungere veldig raskt og effektivt. For å oppnå dette må du fordype deg i arkitekturen til dataenheten, kjenne funksjonene til å jobbe med minne og lavnivåprotokoller. En robots hjerte kan være tungt operativsystem f.eks ROS. Her trenger du kanskje allerede kunnskap om OOP, evnen til å bruke seriøse pakker med datasyn, navigasjon og maskinlæring. Til slutt, for å skrive et robotgrensesnitt på nettet og koble det til Internett, ville det vært fint å lære skriptspråk, samme pyton.
3. Selvlærende evne
Det er umulig å vite alt om robotikk det er alltid noe ukjent som må studeres når behovet oppstår ved implementering av neste prosjekt. Selv etter mottak høyere utdanning i robotikk og flere års arbeid som hovedfagsstudent, har mange akkurat begynt å virkelig forstå det grunnleggende innen robotikk.
Ønsket om å stadig lære noe nytt er en viktig evne gjennom hele karrieren. Derfor vil det å bruke læringsmetoder som er effektive for deg personlig og ha god leseforståelse hjelpe deg raskt og enkelt å få ny kunnskap når behovet melder seg.
Kommentar av Oleg Evsegneev: Dette er en nøkkelferdighet i enhver kreativ innsats. Du kan bruke den til å få andre ferdigheter
4. Matematikk
Det er ikke mange grunnleggende ferdigheter innen robotikk. En slik kjerneferdighet er matematikk. Du vil sannsynligvis finne det vanskelig å lykkes i robotikk uten skikkelig kunnskap om i det minste algebra, matematisk analyse og geometri. Dette skyldes det faktum at på grunnleggende nivå robotikk er avhengig av evnen til å forstå og operere abstrakte begreper, ofte representert som funksjoner eller ligninger. Geometri er spesielt viktig for å forstå emner som kinematikk og tekniske tegninger (som du sannsynligvis vil gjøre mye av i løpet av din karriere, inkludert noen gjort på en serviett).
Kommentar av Oleg Evsegneev: Oppførselen til en robot, dens reaksjon på stimuli rundt, dens evne til å lære - dette er alt matematikk. Et enkelt eksempel. Moderne droner flyr godt takket være Kalman-filteret, et kraftig matematisk verktøy for å avgrense data om robotens posisjon i rommet. Asimo-roboten kan skille gjenstander takket være nevrale nettverk. Selv en robotstøvsuger bruker kompleks matematikkå bygge en rute rundt i rommet på riktig måte.
5. Fysikk og anvendt matematikk
Det er noen mennesker (rene matematikere, for eksempel) som streber etter å operere matematiske begreper uten referanse til den virkelige verden. Robotskapere er ikke denne typen mennesker. Kunnskap om fysikk og anvendt matematikk er viktig i robotikk fordi den virkelige verden aldri er så nøyaktig som matematikk. Å kunne bestemme når en beregning er god nok til å faktisk jobbe med er en nøkkelferdighet for en robotingeniør. Noe som bringer oss jevnt til neste punkt.
Kommentar av Oleg Evsegneev: Spise godt eksempel– automatiske stasjoner for flyging til andre planeter. Kunnskap om fysikk gjør det mulig å beregne flybanen deres så nøyaktig at enheten etter år og millioner av kilometer havner i den nøyaktig spesifiserte posisjonen.
6. Analyse og valg av løsning
Å være en god robotiker betyr hele tiden å ta tekniske beslutninger. Hva skal jeg velge for programmering - ROS eller et annet system? Hvor mange fingre skal den utformede roboten ha? Hvilke sensorer bør jeg velge å bruke? Robotikk bruker mange løsninger, og blant dem er det nesten ingen riktig.
Takket være den enorme kunnskapsbasen som brukes i robotikk, kan du kanskje finne bedre løsninger på visse problemer enn eksperter fra mer spesialiserte disipliner. Analyse og beslutningstaking er nødvendig for å trekke ut maksimal nytte fra løsningen din. ferdigheter analytisk tenkning vil tillate deg å analysere problemet med ulike punkter syn, mens ferdigheter kritisk tenking vil hjelpe deg å bruke logikk og resonnement for å balansere styrker og svakheter ved hver beslutning.
Hva har en programmerer som jobber med androider, fordypet i psykologi og atferdsvitenskap, og en ingeniør som skriver algoritmer for industriroboter og studerer mekatronikk og høyere matematikk til felles? Begge er involvert i robotikk - den mest etterspurte industrien i nær fremtid. Nå er robotikk i Russland et upløyd felt: behovet for forskjellige roboter (industrielle, hjemme-, mobile, kamp-, antropomorfe) er ganske høyt, og bare noen få selskaper spesialiserer seg på produksjonen deres. Look At Me lærte av eksperter hva du trenger å vite om yrket robotikk og hva du skal begynne å lære i dag.
Eland Inbar om amerikanerens mangler
utdanning og fordelene med Lego-konstruktøren
«Opprettelsen av roboter har to viktige komponenter: tekniske løsninger og maskinvare, på den ene siden, og databehandling og programvare, på den andre. For å være robotiker må du forstå og forstå begge problemene, siden de er like viktige. Roboter er de samme datamaskinene, bare med motorer og sensorer. Tenk på dem som datavitenskap brakt til live. I alle fall, for å forstå denne vitenskapen, må du begynne med programvareutvikling, noe som betyr at du må lære programmeringsspråk. For eksempel støttes Python bredt på tvers av mange plattformer. ROS (Robotoperativsystem) vinner nå også popularitet, selv om skaperne deres, Willow Garage, ikke eksisterer lenger. For nybegynnere robotikere anbefaler jeg å kjøpe LEGO EV3 eller Robotis Bioloid byggesett for trening, de vil hjelpe deg å dykke ned i detaljene. Få selvtillit når du jobber med disse konstruktørene, utvikle grunnleggende algoritmer (enkel navigering, grep osv.). Dette vil gi deg en base. Da bør du definitivt få deg en jobb som praktikant i et robotfirma – de vil lære deg alt. Forresten, hvis du bestemmer deg for å studere robotikk i amerikansk universitet, så husk at fokuset der er på maskinteknikk, og du kan ikke glemme programvare.
Det er mange kule roboter nå, men ingen kjøper dem, fordi de egentlig ikke løser viktige problemer
En dag vil du føle deg klar til å lage din egen robot. Dette er både det enkleste og det vanskeligste. Derfor anbefaler jeg alltid å starte med nødvendighet. Ta et reelt problem og la enheten løse det. Det er mange kule roboter der ute akkurat nå, men ingen kjøper dem fordi de faktisk ikke løser viktige problemer. Samtidig er det mange problemer nå. Gjør dem, og det vil føre deg til suksess."
Vladimir Bely om hvorfor roboter
verdt å skape i menneskelig form
"Robotikk er et veldig vidt begrep, det inkluderer utvikling av programvare og mobil programvare, og etablering av komplekse tekniske løsninger, programmering kunstig intelligens og design. Dette er veldig lovende retning ikke bare for ingeniører og programmerere, men også for designere, markedsførere og til og med psykologer. Vi bor i interessant tid: Et helt nytt marked dukker opp foran øynene våre, hvis produkter vil forandre livene våre. En lignende ting skjedde da for eksempel personlige datamaskiner dukket opp.
I dag jobber teamet mitt og jeg med å forbedre robotene våre. Vi gjør dette for å gjøre folks liv enklere og gi dem mer tid til å kommunisere med familien og deres kjære. Roboter bør erstatte oss i rutinemessig og farlig arbeid, slik det allerede har skjedd i mange typer produksjon. Nå er det umulig å forestille seg livet vårt uten industriroboter som setter sammen, sveiser og sorterer ulike produkter - de optimerer bedrifter og reduserer kostnader og risiko.
I tillegg til industriroboter finnes det såkalte biomorfe roboter – prototyper av dyr og insekter, som på grunn av størrelse og andre egenskaper kan utføre spesielle oppgaver. Imidlertid er antropomorfe roboter, det vil si lik mennesker, den mest praktiske utførelsen av kunstig intelligens. Faktum er at hele livet rundt oss er skapt med en person i tankene: hans høyde, hans anatomiske egenskaper. Derfor er det mye mer lønnsomt å lage en maskin som er i stand til å bevege seg og jobbe under de samme forholdene som oss enn å tilpasse, for eksempel, en robot på belteplattform eller på hjulbase, til menneskeliv. Dessuten fungerte det psykologisk faktor: folk har alltid forsøkt å skape noe som ligner seg selv.
Vi må umiddelbart skape en parallell verden, der roboter sameksisterer med mennesker
og bli deres assistenter
I dag er antropomorf robotikk fortsatt i sin begynnelse: det er mange områder for bruk av slike roboter, og enda flere uløste problemer. Vårt firma prøver å utvikle denne industrien. Vi har spesifikt laget et økosystem der programvareutviklere får muligheten til å lage applikasjoner for robotene våre, det vil si at vi faktisk har organisert jobber for programmerere. I tillegg er det bra for forbrukeren. Ved å kjøpe vår Alphabot-robot eller leie den, får han en bestemt maskin som kan «tilpasses» til spesifikke behov. Her kan vi trekke en analogi med App Store. Vi kjøper en iPad, last ned nødvendige programmer og få en personlig enhet.
Men på dette stadiet kan folk fortsatt ikke venne seg til ideen om at roboter snart vil komme inn i livene våre like tett som for eksempel nettbrett. Det er viktig å forstå at vi ikke krever ødeleggelsen gammel verden, og skape noe på ruinene. Nei! Vi må umiddelbart skape en parallell verden der roboter sameksisterer med mennesker og blir deres assistenter. Vi oppfordrer alle mennesker til å slutte seg til denne ideologien og utvikle menneskehetens fremtid sammen.
Jeg tror ikke på maskinens opprør, som mange frykter. Men du må alltid huske at bak enhver maskin er det en person. Men du kan ikke være helt sikker på folk.»
Sergey Melnikov om hvordan du uavhengig studerer robotikk og setter sammen din første enhet
Sergey Melnikov
Utvikler automatiserte systemer, programmerer, robotlærer, administrator av servodroid.ru
«Jeg begynte å jobbe med roboter på skolen da jeg ble meldt inn i amatørradioklubben. Der lærte jeg å lodde, forstå kretsdesign og gjøre enkelt ingeniørstrukturer. Da jeg lærte å lese noen elektroniske kretser, kom det ned til en enkel robot med et par lyssensorer og releer, som den så og kunne bevege seg rundt. Det mest interessante er å se hvordan en maskinvare, uten menneskelig hjelp, gjør noe på egen hånd. Etter at jeg satte sammen min første klumpete enhet med en haug med ledninger, dekket med lim og pakket inn i tape, ble jeg forelsket i robotikk.
I St. Petersburg studerte jeg for å bli programmerer, men fortsatte samtidig å jobbe med roboter. Jeg fordypet meg i spesialiteten og tror at dette er den beste veien, og alle kan følge den.
Jeg spesialiserer meg ikke bare i BEAM-robotikk, men også i kompleks datasystemer, komplekser og, selvfølgelig, programvare. Jeg samarbeider for eksempel med Beredskapsdepartementet og jobber med roboter til rednings- og spaningsarbeid. Men for det meste er favorittdelen min BEAM ("biologi, elektronikk, estetikk, mekanikk"). Det er her det hele starter: med de enkleste robotene fra tilgjengelige komponenter uten kompleks programmering. Når vi setter sammen en BEAM-robot prøver vi å nærme oss oppgaven fra forskjellige vinkler, selv uten å ha det stort nummer elektroniske komponenter og logiske kjeder. Når vi setter sammen en slik robot, kan vi til slutt peke fingeren på hvilken som helst del av den og fortelle alt om den fra A til Å. Fortell oss hvordan signalet fra fotosensoren kommer, hvordan det behandles av mikrokretsen, og hva som skjer i slutt. Vi kan alltid identifisere i en kjede årsaken til at roboten ikke fungerer. Dette beste base for nybegynnere.
Jeg er sikker på at robotikk er et veldig lovende aktivitetsfelt. Det lar en person bruke nesten hvilken som helst kunnskap. Å lage en robot er som å male et bilde med en loddebolt i stedet for en pensel. Hver gang blir du overrasket over at du kan sette sammen en så fantastisk struktur, og det viktigste er å finne en bruk for den.»
Jobber i skjæringspunktet mellom kybernetikk, psykologi og behaviorisme (vitenskapen om atferd), og en ingeniør som komponerer algoritmer for industrielle robotkomplekser, blant de viktigste verktøyene som er høyere matematikk og mekatronikk, jobber i den mest lovende industrien i årene som kommer - robotikk. Roboter, til tross for den komparative nyheten i begrepet, har lenge vært kjent for menneskeheten. Her er bare noen få fakta fra historien til utviklingen av smarte mekanismer.
Jernmenn Henri Droz
Fortsatt i myter Antikkens Hellas mekaniske slaver ble nevnt, skapt av Hefaistos for å utføre tunge og monotont arbeid. Og den første oppfinneren og utvikleren av en humanoid robot var den legendariske Leonardo da Vinci. Detaljtegninger har overlevd til i dag. Italiensk geni, som beskriver en mekanisk ridder som er i stand til å imitere menneskelige bevegelser armer, ben, hode.
Opprettelsen av de første automatiske mekanismene med programkontroll begynte på slutten av 1400-tallet av europeiske urmakere. De mest suksessrike på dette feltet var sveitsiske spesialister, far og sønn Pierre-Jacques og Henri Droz. De skapte en hel serie ("skrivende gutt", "tegner", "musiker"), hvis kontroll var basert på klokkemekanismer. Det var til ære for Henri Droz at alle programmerbare humanoide automater senere begynte å bli kalt "androider."
Ved opprinnelsen til programmering
Grunnlaget for programmering av industriroboter ble lagt ved begynnelsen av 1800-tallet i Frankrike. Det var her de første programmene for automatiske tekstilmaskiner (spinning og veving) ble utviklet. Napoleons raskt voksende hær hadde sårt behov for uniformer og følgelig stoffer. Oppfinneren fra Lyon Joseph Jacquard foreslo en måte å raskt rekonfigurere vevstol for produksjon forskjellige typer Produkter. Ofte krevde denne prosedyren en enorm mengde tid, enorm innsats og oppmerksomhet fra et helt team. Essensen av innovasjonen var å bruke pappkort med perforerte hull. Nålene kommer inn i de kuttede stedene, som nødvendig trådene ble flyttet. Byttet av kort ble raskt utført av maskinoperatøren: et nytt hullkort - nytt program - ny type stoff eller mønster. fransk utvikling ble prototypen på moderne automatiserte systemer, roboter med programmeringsevner.
Ideen foreslått av Jacquard ble entusiastisk brukt av mange oppfinnere i deres automatiske enheter:
- Leder for den statistiske avdelingen S. N. Korsakov (Russland, 1832) - i mekanismen for å sammenligne og analysere ideer.
- Matematiker Charles Babbage (England, 1834) - in analytisk motor for å løse et bredt spekter av matematiske problemer.
- Ingeniør (USA, 1890) - i en enhet for lagring og behandling av statistiske data (tabulator). For ordens skyld: i 1911 selskapet. Hollerith ble kalt IBM (International Business Machines).
Hullkort var de viktigste lagringsmediene frem til 60-tallet av forrige århundre.
Intelligente maskiner skylder navnet sitt til en tsjekkisk dramatiker I stykket "R.U.R.", som ble utgitt i 1920, kalte forfatteren en robot kunstig person, laget for tunge og farlige produksjonsområder (robota (tsjekkisk) - hardt arbeid). Hva skiller en robot fra mekanismer og automatiske enheter? I motsetning til sistnevnte presterer ikke roboten bare visse handlinger, blindt følger den fastsatte algoritmen, men er også i stand til å samhandle tettere med miljø og en person (operatør), tilpasser sine funksjoner når ytre signaler og forhold endres.
Det er generelt akseptert at den første fungerende roboten ble designet og implementert i 1928 av den amerikanske ingeniøren R. Wensley. Den humanoide "jernintellektuellen" ble kalt Herbert Televox. Biologen Makoto Nishimura (Japan, 1929) og den engelske soldaten William Richards (1928) gjør også krav på laurbærene til pionerer. De antropomorfe mekanismene skapt av oppfinnerne hadde lignende funksjonalitet: de var i stand til å bevege lemmer og hode, utføre stemme- og lydkommandoer og svare på enkle spørsmål. Hovedformålet med enhetene var å demonstrere vitenskapelige og tekniske prestasjoner. Neste runde i utviklingen av teknologi gjorde det mulig å snart lage de første industrirobotene.
Generasjon etter generasjon
Robotikkutvikling er en kontinuerlig, inkrementell prosess. Til dags dato har tre distinkte generasjoner av "smarte" maskiner dukket opp. Hver er preget av visse indikatorer og bruksområder.
Den første generasjonen roboter ble laget for en smal type aktivitet. Maskiner er bare i stand til å utføre en bestemt programmert sekvens av operasjoner. Robotkontrollenheter, kretser og programmering eliminerer praktisk talt autonom drift og krever opprettelse av et spesielt teknologisk rom med nødvendig tilleggsutstyr og informasjons- og målesystemer.
Andregenerasjonsmaskiner kalles sensing eller adaptive. Robotprogrammering utføres under hensyntagen til et stort sett med eksterne og interne sensorer. Basert på analysen av informasjon som kommer fra sensorer, utvikles nødvendige kontrollhandlinger.
Og til slutt, tredje generasjon er intelligente roboter som er i stand til:
- Oppsummere og analyser informasjon,
- Forbedre og selvlære, akkumulere ferdigheter og kunnskap,
- Gjenkjenne bilder og endringer i situasjonen, og i samsvar med dette, organiser arbeidet til ditt ledersystem.
Kunstig intelligens er basert på algoritmer og programvare.
Generell klassifisering
På enhver representativ moderne utstilling av roboter kan mangfoldet av "smarte" maskiner forbløffe ikke bare vanlige mennesker, men også spesialister. Hvilke typer roboter finnes det? Den mest generelle og meningsfulle klassifiseringen ble foreslått av den sovjetiske forskeren A.E. Kobrinsky.
Basert på deres formål og funksjoner er roboter delt inn i produksjon, industri og forskning. Den første, i samsvar med arten av arbeidet som utføres, kan være teknologisk, løfting og transport, universell eller spesialisert. Forskning er designet for å studere områder og områder som er farlige eller utilgjengelige for mennesker ( rom, jordens indre og vulkaner, de dype lagene av verdenshavene).
Etter type kontroll kan vi skille bioteknisk (kopiering, kommando, cyborg, interaktiv og automatisk), etter prinsipp - rigid programmerbar, adaptiv og fleksibelt programmerbar. Rask utvikling moderne gir utviklere praktisk talt ubegrensede muligheter når du designer intelligente maskiner. Men utmerket kretsdesign og konstruktiv løsning vil kun tjene som et dyrt skall uten passende programvare og algoritmisk støtte.
For at silisiumet til mikroprosessoren skal overta funksjonene til robotens hjerne, er det nødvendig å "fylle" det tilsvarende programmet inn i krystallen. Vanlig menneskelig språk er ikke i stand til å gi en klar formalisering av oppgaver, nøyaktighet og pålitelighet av deres logiske vurdering. Derfor er den nødvendige informasjonen gitt i en viss form ved hjelp av robotprogrammeringsspråk.
I samsvar med ledelsesoppgavene som løses, skilles det ut fire nivåer av et slikt spesiallaget språk:
- Det laveste nivået brukes til å styre aktuatorer i form eksakte verdier lineær eller vinkelbevegelse av individuelle deler av det intelligente systemet,
- Manipulatornivået lar deg generell ledelse hele systemet, plasserer robotens arbeidskropp i koordinatrom,
- Driftsnivået tjener til å danne arbeidsprogram, ved å spesifisere sekvensen nødvendige handlinger for å oppnå et bestemt resultat.
- På høyeste nivå - oppgaver - angir programmet uten detaljer hva som må gjøres.
Robotikere streber etter å redusere programmeringsroboter til å kommunisere med dem på overordnede språk. Ideelt sett setter operatøren oppgaven: «Sett sammen motoren intern forbrenning bil" og forventer av roboten full gjennomføring oppgaver.
Språknyanser
I moderne robotikk utvikler robotprogrammering seg langs to vektorer: robotorientert og problemorientert programmering.
De vanligste robotorienterte språkene er AML og AL. Den første ble utviklet av IBM kun for å kontrollere intelligente mekanismer for egen produksjon. Den andre er et produkt av spesialister Universitetet i Stanford(USA) - utvikler seg aktivt og har en betydelig innflytelse på dannelsen av nye språk i denne klassen. En profesjonell kan lett skjelne språket karaktertrekk Pascal og Algol. Alle robotorienterte språk beskriver en algoritme som en sekvens av handlinger av en "smart" mekanisme. I denne forbindelse viser programmet seg ofte å være veldig tungvint og upraktisk i praktisk implementering.
Ved programmering av roboter i problemorienterte språk, spesifiserer programmet en sekvens ikke av handlinger, men av mål eller mellomposisjoner til et objekt. Det mest populære språket i dette segmentet er AUTOPASS-språket (IBM), der tilstanden til arbeidsmiljøet er representert i form av grafer (vertekser - objekter, buer - forbindelser).
Robottrening
Noen moderne robot er et lærende og adaptivt system. Alle nødvendig informasjon, inkludert kunnskap og ferdigheter, overføres til henne i læringsprosessen. Dette gjøres både ved å lagre relevante data direkte i prosessorminnet (detaljert programmering - prøvetaking), og ved å bruke robotens sensorer (ved hjelp av visuell demonstrasjon) - alle bevegelser og bevegelser av robotens mekanismer lagres i minnet og reproduseres deretter i arbeidssyklusen. Mens du lærer, bygger systemet om sine parametere og struktur, former informasjonsmodell verden utenfor. Dette er hovedforskjellen mellom roboter og automatiserte linjer, industrimaskiner med stiv struktur og andre tradisjonelle automatiseringsverktøy. De oppførte undervisningsmetodene har betydelige ulemper. For eksempel, ved prøvetaking, krever rekonfigurering litt tid og arbeid fra en kvalifisert spesialist.
Programmet for programmering av roboter presentert av Laboratory-utviklerne ser veldig lovende ut informasjonsteknologier under Massachusetts Teknologisk institutt(CSAIL MIT) på internasjonal konferanse industriell automasjon og robotikk ICRA-2017 (Singapore). C-LEARN-plattformen de laget har fordelene med begge metodene. Det gir roboten et bibliotek av elementære bevegelser med spesifiserte begrensninger (for eksempel gripekraften for en manipulator i samsvar med formen og stivheten til delen). Samtidig demonstrerer operatøren nøkkelbevegelser til roboten i et 3D-grensesnitt. Systemet, basert på den tildelte oppgaven, danner en sekvens av operasjoner for å fullføre arbeidssyklusen. C-LEARN lar deg skrive om et eksisterende program for en robot med et annet design. Operatøren krever ikke inngående programmeringskunnskap.
Robotikk og kunstig intelligens
Eksperter fra Oxford University advarer om at maskinteknologi vil erstatte mer enn halvparten av dagens jobber i løpet av de neste to tiårene. Faktisk har roboter lenge jobbet ikke bare i farlige og vanskelige områder. For eksempel har programmering betydelig fortrengt menneskelige meglere på verdensbørser. Noen få ord om kunstig intelligens.
I hodet til den gjennomsnittlige personen er dette en antropomorf robot som kan erstatte en person på mange områder av livet. Dette er delvis sant, men i større grad kunstig intelligens er en uavhengig gren av vitenskap og teknologi, med hjelp dataprogrammer, modelleringstenkning" Homo sapiens", arbeidet til hjernen hans. På det nåværende utviklingsstadiet hjelper AI folk mer, underholder dem. Men ifølge eksperter kan ytterligere fremgang innen robotikk og kunstig intelligens utgjøre utfordringer for menneskeheten hele linjen moralske, etiske og juridiske spørsmål.
På årets robotmesse i Genève annonserte verdens mest avanserte android, Sophia, at hun lærte seg å bli menneske. I oktober ble Sophia anerkjent som statsborger i Saudi-Arabia med fulle rettigheter for første gang i kunstig intelligenss historie. Det første tegnet?
Store trender innen robotikk
Digitale industrieksperter fremhevet flere fremragende teknologiløsninger i 2017 virtuell virkelighet. Robotikk er heller ikke utelatt. Retningen for å forbedre kontrollen av en kompleks robotmekanisme gjennom virtuell hjelm(VR). Eksperter spår etterspørselen etter slik teknologi i næringslivet. Sannsynlige scenarier bruker:
- Kontroll av ubemannet utstyr (lagerlastere og manipulatorer, droner, tilhengere),
- Gjennomfører medisinsk forskning og kirurgiske operasjoner,
- Utvikling av vanskelig tilgjengelige objekter og områder (havbunn, polare områder). I tillegg lar programmeringsroboter dem operere autonomt.
En annen populær trend er tilkoblet bil. Mer nylig kunngjorde representanter for giganten Apple starten på utviklingen av sin egen "drone". Flere og flere bedrifter uttrykker sin interesse for å lage maskiner som er i stand til selvstendig å bevege seg langs røffe veier, og bevare last og utstyr.
Den økende kompleksiteten til robotprogrammeringsalgoritmer og maskinlæring stiller økte krav til dataressurser og, følgelig, til maskinvare. Tilsynelatende vil den optimale løsningen i dette tilfellet være å koble enheter til skyinfrastrukturen.
Et viktig område er kognitiv robotikk. Den raske veksten i antall "smarte" maskiner tvinger utviklere til i økende grad å tenke på hvordan de kan lære roboter å samhandle harmonisk.