Роботы: классификации и характеристики

 

 

Первоначально эта заметка планировалась как небольшой материал, объединяющий накопившиеся иллюстрации и данные на тему "роботы". Но в процессе работы над ней стало ясно, что тема обширная. С разбега и налета ее не охватить даже бегло. И это несмотря на то, что роботов как таковых, со времен "Метрополиса" мы большей частью видим в кино и на разных несерьезных выставках пластмассовых погремушек, смешных соревнованиях по робототехнике и прочих забавах на эту тему, модных в настоящее время. Уж и не скажешь, с чьей подачи. Хочется только верить, что не с глумливых глаз. Но настала пора сменить сарказм на деловой тон и начать повествование. 

Общество может смириться с бессмертным роботом, но мы никогда не смиримся с бессмертным человеком. Двухсотлетний человек (Bicentennial Man)

Любую классификацию роботов хочется начать с человекоподобных роботов. Не будем исключением из этой модной тенденции. В качестве первого пункта данной импровизированной типологии 

(оговоримся, что статья достаточно приблизительно раскрывает тему, и её целью в большей степени является обобщение в одном материале всех накопившихся в видеоаккаунтах проекта изображений роботов, нежели обстоятельный анализ существующих классификаций робототехники) 

уместно с этих позиций представить вниманию подписчиков и читателей  антропоморфных роботов. Или тех, чья форма напоминает морфологию человека. Такие роботы обычно имеют туловище, голову, две руки и две ноги. Блог в мире ИТ" представляли на  YouTube  и в Тик-ток и робота Asimo от Honda (рано или поздно его изображение появится в этой заметке). 

Мобильный робот

Подобные роботы могут имитировать только часть человеческого тела. Это, например, популярный робот Nexi от Массачусетского технологического института. В случае, если разработчики антропоморфного робота ставят цель имитировать не только внешний вид, но и паттерны поведения человека, такого робота принято называть андроидом.  

Industrial robotic arm. Промышленная роборука, манипулятор 

Робот-андроид - это очень интересный аспект сложного психологического явления, которым является поиск человеком самого себя во Вселенной. 

Робот полуандроидного типа, металл

Промышленные роботы

Большинство подобных  роботов имеют фиксированную базу. Основание может быть не закреплено, тогда оно обычно крепится к рейке. 

К этой категории относятся 

• роботы-манипуляторы, 
• сварочные роботы и 
• покрасочные роботы. 

Эта категория включает большинство реально работающих в настоящее время роботов. 

Роботы экзоскелетного типа, металл

Мобильные роботы

К этой категории относятся все роботы с мобильной базой. В большинстве случаев под этой категорией рассматривается подкатегория колесных мобильных роботов. Другие группы роботов обычно называются по их  функциональности.

Колесные мобильные роботы UGV (беспилотные наземные транспортные средства)

В эту категорию входят роботы на базе колес или гусениц. Эти роботы обычно используются для разведки. Их еще называют марсоходами. Наиболее известным из таких роботов можно считать Curiosity, который НАСА отправило на Марс для исследования и идентификации марсианской местности. Еще можно назвать iRobot 510 Packbot, который используется военными США для проверки местности перед отправкой солдат, для обезвреживания бомб и наземных мин. 

Робот полуандроидного типа, пластик

Робота определяют как автоматическое устройство, способное манипулировать

объектами или выполнять операции в соответствии с фиксированной или изменяемой программой.

На самом деле представление о роботах у многих достаточно расплывчатое. 

Распространено определение, в котором робота определяют как автоматический манипулятор с программируемыми циклами.

Чтобы «заслужить» название робота, система должна обладать определенной гибкостью, характеризуемой следующими свойствами:

Универсальность

 Робот должен иметь возможность выполнять различные задачи, или

одну и ту же задачу разными способами;

Самоадаптируемость

Робот должен быть в состоянии адаптироваться к изменяющейся среде во время работы.

Выполнение собственных задач.

Автоматон, металл

Встречается также определение робота как системы, механического типа манипулятора, управляемого по положению, перепрограммируемого, универсального (т.е. предназначенного для решения множества разнообразных задач), с несколькими степенями свободы, способный манипулировать материалами, деталями, инструментами и специализированными устройствами, применяя переменные и запрограммированные движения для решения разнообразных задач. 

Мобильный робот

Часто исполнен в виде одной или нескольких рук, оканчивающихся запястьем. В его управлении используются, в частности, запоминающие устройства. Может воспринимать и приспосабливаться к окружающей среде и обстоятельствам. 

Подобные универсальные машины обычно предназначены для циклического выполнения одной и той же функции и могут быть адаптированы для выполнения других функций без постоянной модификации оборудования.

Робот андроидного типа, металлический сплав

Краткая история роботов:

1947: Первый электрический манипулятор с дистанционным управлением.

1954: Первый программируемый робот.

1961: Промышленный робот UNIMATION (США), используемый на конвейере General Motors.

1961: Первый робот с контролем усилия.

1963: Использование зрения для управления роботом.

Робот

Робот может быть также определен как средство автоматизации операций, обычно выполняемых человеком-оператором посредством прямого взаимодействия и координации. Он имеет сложную механическую структуру, с большим количеством степеней свободы и управляется гибким программированием, в то время как манипулятор гораздо проще по структуре и управляется с помощью относительно жесткой программы, которую не так просто модифицировать.

Робот  Wabian

Роботизированные системы можно разделить на:

роботы;

манипуляторы;

средства телеуправления;

протезирование;

медицинские манипуляторы;

автоматизированные управляемые транспортные средства (АГВ);

механизмы для ходьбы и ползания.

Робот-манипулятор

Промышленные роботы являются частью процессов промышленной автоматизации. Робот представляет собой автоматизированную систему высокого уровня, основная роль которой заключается в манипулировании деталями и инструментами, заменяющими человеческую деятельность. 

Приведем несколько практических примеров, в которых использование промышленных роботов дает явные преимущества:

точечная сварка, 

контурная сварка или пайка, 

сборка и окраска, 

контроль качества и манипуляции с токсичными и радиоактивными материалами.

Робот с сенсорным дисплеем

На сегодняшний день промышленный робот определяется как трехмерная, многофункциональная и перепрограммируемая система, способная манипулировать материалами, деталями, инструментами или специальным оборудованием по заданным траекториям с целью выполнения различных производственных операций.

Робот - механизм для ходьбы

Промышленные роботы можно разделить на три основные категории по типу взаимодействия с человеком:

• автоматические роботы;
• биотехнические роботы;
• Интерактивные роботы.

Мобильный робот

Автоматические роботы выполняют свои задачи без непосредственного вмешательства человека в процесс управления. По степени приспособленности этих роботов к окружающей среде можно выделить три поколения автоматических роботов.

Роботы первого поколения характеризуются фиксированными программами управления, они способны лишь строго повторять ранее запрограммированные в них операции, они не могут приспосабливаться к окружающей среде, поэтому не должно существовать никаких внешних возмущений. Программу можно до некоторой степени изменить, но эти роботы лучше всего подходят для промышленных условий, выполняющих повторяющиеся операции.

Промышленный манипулятор

Роботы второго поколения адаптивны, они могут работать в переменных или частично неизвестных средах. Способность адаптироваться под действием внешних возмущений обеспечивается за счет использования датчиков, измеряющих различные параметры окружающей среды. Эти роботы выполняют ряд предопределенных операций, но также могут учитывать изменения в окружающей среде и изменять свой распорядок для выполнения своих задач.

Роботы третьего поколения разумны, они обладают определенными способностями искусственного интеллекта, степень их интеллекта варьируется в зависимости от потребностей, выявленных на этапе проектирования. Эти роботы способны определять свои мгновенные действия с учетом информации, собранной тактильными, визуальными или шумовыми датчиками, решать определенные проблемы и соответствующим образом изменять свою рутину.

Мобильный робот

Концепция робота по- разному определяется стандартами или государствами.

Французские нормы (NF)

E61-005 определяет манипулятор как «механическую конструкцию, состоящую из ряда шарнирных или скользящих элементов, расположенных относительно друг друга, используемых для захвата, перемещения, позиционирования и направления объектов (деталей, инструментов). и т. д.), как правило, с рядом степеней свободы. Им может управлять оператор, электрический программируемый автомат или любые средства логической системы (кулачковое устройство, проводная логика, программируемая логика и т. д.), независимо или связанные».

Норма NF61-100 определяет робота как «механизм автоматизированной манипуляции, управляемый в определенном положении, перепрограммируемый, поливалентный, способный позиционировать и направлять материалы, инструменты или специализированные устройства во время переменного и запрограммированного движения, предназначенный для выполнения различных задач».

Мобильный робот

Немецкий стандарт DIN 2801 определяет промышленных роботов как «мобильные автоматы с универсальным применением, с несколькими осями, движения которых свободно запрограммированы на траектории или углы в определенном порядке движений и, в некоторых случаях, контролируются датчиками. Они оснащены захватными устройствами, инструментами или другими средствами изготовления и могут выполнять манипулятивные и производственные операции. Промышленный робот может быть установлен стационарно, в определенном месте или может перемещаться агрегатом».

Мобильный робот

Японские стандарты определяют робота как «механическую систему, снабженную гибкими двигательными функциями, аналогичными функциям живых организмов или их имитаций, с интеллектуальными функциями, системами, действующими по воле человека».

Мобильный робот

Российские стандарты определяют промышленный робот как «автоматическую машину, стационарную или подвижную, состоящую из исполнительного устройства, имеющего несколько степеней свободы, и перепрограммируемого устройства управления на основе программы для выполнения двигательных и управляющих функций в производственном процессе».

Мобильный робот

Американский институт робототехники (RIA) определяет робота как «перепрограммируемый многофункциональный манипулятор, предназначенный для перемещения материалов, деталей, инструментов или устройств с помощью переменных запрограммированных движений с целью выполнения различных задач. Робот - это автоматически работающее оборудование, адаптируемое к сложным условиям среды, в которой оно работает, путем перепрограммирования, способное продлить, усилить и заменить одну или несколько функций человека в его взаимодействии с окружающей средой».

Мобильный робот

Британская ассоциация автоматизации и робототехники (BARA) определяет робота как «перепрограммируемое устройство, предназначенное для манипулирования деталями, инструментами и другими производственными средствами с помощью переменных запрограммированных движений для выполнения конкретных производственных задач».

Классификация промышленных роботов ISO

По основному источнику приводной энергии:

пневматический;

Гидравлический;

Электрический.

Мобильные роботы

По типу управления движением:

Двухточечное или без регулирования скорости – непрерывное или прерывистое;

Непрерывный контроль траектории.

По моделям программирования:

Через прямое обучение;

генерация траектории;

Не в сети.

Мобильный робот

По типам используемых датчиков:

Блоки определения положения;

Простая линейная логика;

Датчики для сигнала, пропорционального отклонению.

Промышленный манипулятор

Французская ассоциация промышленной робототехники (AFRI) предлагает следующую классификацию промышленных роботов:

Тип управления манипулятором:

Контроль или телеманипуляция;

Автоматы с заданными циклами – пневматические, электрические или электронные.

Роботы могут быть:

Программируемыми, управляемыми в контуре положения, с непрерывной траекторией или двухточечным движением;

Интеллектуальными, с датчиками, исключающими простую бинарную логику и решающими различные задачи с помощью систем распознавания форм.

Мобильный робот

Роботы - это очень интересная, но пока достаточно закрытая и даже несколько запретная тема. Все разработки, которые мы видим сейчас - это изобретения как минимум пятидесятилетней давности. И даже больше  - учитывая космическую программу. Тема полная тайн и в будущем преподнесет достаточно неожиданностей. И потому этому материалу просто суждено постоянно расти и пополняться фактами и иллюстративным материалом. 

ЕЩЕ ПО ТЕМЕ:

El Ajedrecista (Chess Player): "Шахматист"

The Mechanical Turk: шахматный автомат-иллюзион

Краткий обзор умных колонок

Музыка и искусственный интеллект: хроника интеграции. Прекрасное будущее или бесконечный тупик

Киберпространство - территория за гранью реальности?

Корейские ученые представили робота-хамелеона * Korean scientists presented a robot chameleon

Kevin Warwick, инженер и человек-киборг. Kevin Warwick, engineer and cyborg man

Wearable Tech: носимые технологии

Робохэллоуин на канале "В мире ИТ"

#technologies

 

АНОНСЫ СТАТЕЙ БЛОГА "В МИРЕ ИТ" ЧИТАЙТЕ:

  ВКОНТАКТЕ

  FACEBOOK 

 TWITTER 

  INSTAGRAM

 ОДНОКЛАССНИКИ

 YOUTUBE

 VIBER

Блог "В мире ИТ: In the world of IT

#computer, #in-the-world-of-IT, #zenith,  #техноблог, #блог-в-мире-ИТ, #в-мире-ИТ, #technoblog, #vintage, #zenith-radio- corporation, #Heath, #hdtv, #zenith-data-systems, #packard-bell