види роботів і класифікація в робототехніці: всі області застосування і провідні виробники розумних машин

Сьогодні Робототехніка — настільки широка область, що в ній вже можна заплутатися. Які розумні пристрої та гаджети можуть називатися роботами? Які функції вони виконують і в яких сферах людської діяльності можуть бути застосовні? Редакція інформаційної платформи WorldBank пропонує зануритися в їх можливі класифікації, а також визначити види цих пристроїв. Ми дізнаємося, що вони вміють, для чого були винайдені і ким виробляються на сьогоднішній день.

Що таке роботи? Коротка довідка

Робот - приводний механізм, програмований по двох і більше осях, що має деяку ступінь автономності, що рухається всередині свого робочого середовища і виконує призначені йому завдання ( відповідно до міжнародного стандарту ISO 8373: 2012) . Це автоматичний пристрій, який завдяки спеціальній вбудованій програмі здатний виконувати замість людини певні розумові та фізичні завдання. Сучасні моделі можуть не тільки розуміти навколишній світ за допомогою датчиків, але також самостійно приймати рішення, будувати моделі поведінки.

Як зрозуміти, що перед нами саме робот, а не розумний гаджет? Перший обов'язково відповідає трьом характеристикам:

1. SENSE: сприйняття світу за допомогою сенсорів — мікрофоном, камерами, електромагнітними або електромеханічними датчиками.
2. THINK : розуміння навколишнього середовища та побудова відповідної моделі поведінки для виконання написаних завдань.
3. ACT: вплив на зовнішнє середовище.

Якщо хоча б одна умова відсутня, ми не зможемо назвати машину роботом.

Усі класифікації роботів у робототехніці

Почнемо з того, що розберемо відомі і визнані класифікації в робототехніці на сьогоднішній день.

Класифікація за міжнародним стандартом ISO 8373:2012 :

• Промислові . Всілякі маніпулятори, створені для автоматизації виробництва. Базуються у виробничому цеху.
• Сервісні. заміна або доповнення людини у вирішенні типових і рутинних завдань в сфері обслуговування. Базуються за межами виробничих просторів.

International Federation of Robotics (IFR, міжнародна класифікація робототехніки) додатково розділяє  сервісних роботів на кілька підтипів:

• Особисті (для використання в повсякденному житті): Кухонні, роботи-пилососи, доглядальниці, вихованці, секс-роботи.
• Професійні (Витяг вигоди, доходу при наданні послуг): роботи-консультанти, адміністратори, гіди, кур'єри, роботи-діагности.

З історії створення:

• Перше покоління. розроблені ще в 1960-х, вони діяли відповідно до певної програми, не здатні адаптуватися до мінливого середовища.
• Друге покоління . Вбудована гнучка програма, здатна виконувати складні виробничі завдання, високоточну збірку. Робот може самостійно вибрати оптимальний алгоритм, виходячи з навколишнього оточення.
• Третє покоління . Самонавчальні пристрої, здатні нескінченно адаптуватися і самовдосконалюватися без втручання людини.

З управління  роботів ділять на три типи:

• Жорсткопрограмовані (перекваліфіковані) . Не здатні коригувати свої дії під впливом змін умов. Програма не змінюється в процесі роботи, проте сам робот підлягає переналагодженню.
• Перепрограмовані (навчаються). навчання відбувається в першому робочому циклі. Спершу робот навчається і проводиться за алгоритмом людиною-наладчиком. Потім машина здатна сама коригувати свої дії щодо заданого плану в залежності від реальної обстановки.
• Гибкопрограммируемые (Самонавчання).  можуть формувати програму в залежності від поставленої мети та інформації про об'єкти, умови зовнішнього середовища. Володіють розвиненою сенсорною і потужною керуючою системою, інноваційним програмним і алгоритмічним забезпеченням. Це передові машини, здатні розпізнавати образи і ситуації, моделювати навколишнє середовище, планувати власну поведінку і самонавчатися в процесі функціонування. 

За властивостями матеріалів  виділяються:

• Жорсткі роботи. виготовляються з жорсткої сировини, пристосовані для виконання однотипного завдання, що вимагає високої точності і великої фізичної сили. Це кур'єри-ровери і машиноподібні андроїди.
• М'які (еластичні) роботи.  виробляються з матеріалу, схожого з тим, що зустрічається в живій природі. Можуть змінювати форму, пристосовуватися до зовнішнього світу. Це ті ж роботи-черв'яки з Університету Глазго.
• Гібридні роботи . На» тілі " пристрою є як жорсткі, так і еластичні конструкції, що допомагають захоплювати об'єкти і маніпулювати ними. Іноді жорсткий каркас пристрою покривають еластичною "шкірою".

За типом управління:

• Автономні . При вирішенні поставленого завдання не вимагають присутності людини. Здатні обробляти, аналізувати інформацію за допомогою ШІ, самостійно приймати рішення.
• Напівавтономні.  не вимагають постійної присутності живого оператора, проте здатні діяти виключно за закладеним алгоритмом, не відступаючи від нього ні на крок.
• Керовані.  для використання такої робототехніки потрібна постійна присутність оператора. Людина може керувати пристроєм як з близької відстані, так і віддалено.

За способом пересування:

• Колісні . Найпростіше рішення для переміщення робота. Чим більше коліс, тим стійкіше і маневреннее машина.
• Гусеничні. Найчастіше це бойові роботи, яким потрібно пересуватися по пересіченій місцевості.
• Крокуючі. імітація ходьби людини, застосовується щодо андроїдів. Для більшої стійкості частіше використовуються не двоногі, а трьох - і чотириногі машини. 
• Літаючі. до групи відносять дронів, безпілотні літаки і ракети.
• Плаваючі . Переміщення на воді або під водою за допомогою сили вітру або гвинтів.
• Гексаподи. роботи з шістьма ногами, що пересуваються подібно комахам. Цікаво, що вони можуть вибирати найоптимальніший тип ходи і керувати власною моторикою — вставати в стійку, бігти, повзти. 

Види роботів: повний список робототехніки

Для того, щоб визначити вид робота, фахівці, в основному, звертаються вже до згаданої класифікації ISO 8373:2012. Однак в сучасному світі є й інші типи машин, яких ми теж розглянемо.

1. Промислові
2. Побутові( Сервісні)
3. Дослідження
4. Вчені
5. Вчителі
6. Бойові (військові)
7. Медичні та аптечні
8. Для забезпечення безпеки
9. Соціальні та телеприсутність
10. Розважальні (іграшки)
11. Андроїди
12. Інші види роботів

Детальніше про кожен вид ми розповімо далі!

Промислові

Промислові роботи — стаціонарні або рухомі автоматичні машини, які складаються з виконавчого пристрою у вигляді маніпулятора і перепрограмованого пристрою програмного управління для виконання у виробничому процесі рухових і керуючих функцій (ГОСТ 25686-85). 

Головне завдання промислового робота — Автоматизація різноманітних виробничих процесів, підвищення їх ефективності та якості. Дана група включає в себе ще кілька підвидів машин:

• Ливарні  - виливок виробів розплавленими матеріалами при впливі високих температур.
• Складальні - маніпулятори, здатні як до механічного з'єднання, так і до пайк.
• Для механічної обробки - роботи, які надають різноманітне механічний вплив на виріб: різання, штампування, пресування, ковальські роботи.
• Фарбувальні - автоматичне фарбування та полірування.
• Фасувально-сортувальні  - перевірка якості продукту, подальша сортування і фасування.
• Транспортні  - автоматичні пристрої представляють собою сукупність маніпулятора, перепрограмованого пристрою управління і ходового пристрою. Їх поділяють на підвісних і підлогових. Останні можуть пересуватися як по рейках, так і без них.
• Будівельні - Автоматизація видобутку природних ресурсів, будівництва, доставки будматеріалів.
• Сільськогосподарські - роботизовані трактори, комбайни, зрошувачі.

Побутові( Сервісні): професійні та персональні

Сервісні роботи, як ми вже згадували, створені для того, щоб допомагати людині в повсякденному житті. При цьому Машини можуть бути професійними (для бізнесу) і персональними (для приватного застосування).

Персональні роботи сьогодні — поки що футуристичний підвид. Це компактні, недорогі і прості в управлінні роботи-андроїди, чиє призначення — стати універсальним помічником людини в побутових питаннях. Передбачається, що вони навчаться спілкуватися з людьми, адаптуватися до навколишнього оточення, аналізувати жести і тон голосу співрозмовника. А також довантажувати проаналізовану інформацію в загальну хмарну систему, щоб її могли використовувати для навчання інші пов'язані роботи.

Але сьогодні можна придбати наступні розумні побутові машини :

• Інтелектуальна роботизована система»Розумний будинок";
• Робот-пилосос;
• Робот для миття підлоги;
• Кухонний робот;
• Робот-Мийник скла;
• Робот-садівник для обрізки чагарників і стрижки газонів;
• Робот-дворецький;
• Багатофункціональний вуличний робот (косіння газонів, прибирання снігу та опалого листя);
• Робот для чищення басейнів;
• Робот-посудомийка;
• Робот-автогодівниця;
• Робот-очищувач повітря;
• Робот-компаньйон;
• Робот-помічник;
• Роботи-транспортери для перевезення пасажирів і вантажів;
• Робот-чемодан, самостійно наступний за господарем;
• Робот-охоронець вілли або квартири.

Охоронні роботи можуть бути як фіксованими, так і мобільними. Для виконання своїх обов'язків вони сканують територію інфрачервоними камерами і лазерами. Огляд на 360 градусів і система розпізнавання осіб допомагають машинам оперативно реагувати на дії зломщиків. 

Дослідження

Це дуже важливі для науки пристрої, які здатні займатися дослідницькою діяльністю там, куди через своїх фізіологічних особливостей не може потрапити людина:

• При надзвичайно високих / низьких температурах;
• В умовах радіації;
• Під водою;
• Під землею;
• У космосі.

Виходячи з цього, виділяються:

• Космічні роботи  - проведення місій в космосі (дослідницькі супутники).
• Наземні - робота на поверхні як землі, так і інших небесних тіл (планетоходи).
• Підземні - дослідження під землею, в товщі грунту, в печерах і гротах.
• Морські - завдання в підводному і надводному просторах. 

Вчені

Досить рідкісний, але важливий тип роботів:

• Розробка університету Аберіствіта, проект Robot Scientist — роботи-вчені Адам і Єва. Перше наукове відкриття, здійснене роботом, було представлено в 2009 році одним з цих андроїдів.
• Роботи, які досліджували вентиляційні шахти Великої піраміди фараона Хеопса. Їм належить відкриття "Ніш Хеопса»і "дверцят Гантенбрінка". 

Вчителі

Перші роботи-викладачі були представлені в 2016 році молодою командою російського Томського політехнічного університету. Такі пристрої здатні передавати школярам не тільки теоретичні, а й практичні знання відразу з кількох предметів. Роботи з Томська можуть замінити вчителів з математики, хімії, фізики та інформатики.

Бойові (військові)

Це багатофункціональні машини, яких можна задіяти в різних бойових операціях. Як і війська, роботів тут поділяють на наступні групи:

• Сухопутні. перш за все, це самохідні танки і бронетранспортери, роботи-сапери і універсальні роботизовані Бойові комплекси.
• Морські.  як надводні, так і підводні пристрої для супроводу, патрулювання або виявлення мін.
• Повітряні. роботи-безпілотники для розвідки, спостереження і навіть нанесення артилерійських ударів.

На даний момент більшість бойових роботів — пристрої телеприсутності, якими Дистанційно керує людина-оператор. Лише деякі машини здатні діяти самостійно. 

Медичні та аптечні

Як видно з назви, такі пристрої задіюються в сфері охорони здоров'я. Області застосування різні:

• Діагностика патологій;
• Виготовлення ліків;
• Догляд за хворими;
• Навчання людей медичним навичкам.

Як окремий підтип виділяються трансплантати та роботизовані протези, які замінюють пошкоджені тканини, органи та цілі частини тіла.

Сьогодні найчастіше використовуються:

• Роботи-хірурги —  можуть повністю замінити собою людину-хірурга або виконувати роль асистента.
• Роботи-фармацевти - виготовлення та роздача ліків пацієнтам.
• Роботи-доглядальниці - Заміна медперсоналу при догляді за пацієнтами.
• Роботи-діагности - розумні пристрої, здатні проаналізувати анамнез пацієнта і видати діагноз.
• Симулятори пацієнтів  - машини для відпрацювання медичними фахівцями певних практичних навичок.

Вікіпедія також розповідає про  аптечних роботах . Це назва для міні-складського обладнання, що встановлюється в аптеці, аптечних складах і медичних установах. Воно потрібне для оптимізації зберігання, пошуку і видачі медикаментів до робочого місця фармацевта або для продажу безпосередньо покупцеві. Сьогодні в даній сфері популярні автоматичні Диспенсери, роботизовані склади, роботи-продавці і комбіновані рішення.

Для забезпечення безпеки

Це незамінні помічники МНС (аварійно-рятувальних відділень) і служб швидкого реагування — поліції, органів держбезпеки, сил відомчої та позавідомчої охорони. Разом з людьми:

• Рятують людські життя;
• Розбирають завали;
• Беруть участь у розмінуванні;
• Гасять пожежі.

Так, Сьогодні боротьбу з вогнем все частіше ведуть роботизовані установки пожежогасіння і безпілотні літальні апарати. А, наприклад, для пошуково-рятувальних робіт під водою МНС Росії використовує підводних роботів «Гном».

Соціальні та телеприсутність

Головне призначення такої машини — безпосередня взаємодія з людиною. Наприклад, людиноподібний Вакамару від» Міцубісі " здатний надавати допомогу людям похилого віку пацієнтам і людям з обмеженими можливостями. А терапевтичний робот виконаний у вигляді м'якої іграшки-тюленя. Його призначення-заспокоювати хворих.

Додатково варто виділити  роботів телеприсутності. за допомогою інтернету вони здатні перенести вас в потрібне місце. Більш того, ви зможете взаємодіяти з людьми і об'єктами, що знаходяться в тій локації, натурально імітуючи власну присутність. Такий передовий опцією вже оснащені реальні роботи JIBO і ConnectR.

Розважальні (іграшки)

Тут поки можна виділити кілька різновидів роботизованих пристроїв:

• Роботи-члени сім'ї.  андроїди, які можуть взяти на себе функцію певного члена сім'ї.
• Роботи-вихованці . Можуть імітувати рухи, поведінку і звуки улюбленців — тих же кішок або собак.
• Іграшки-Роботи . Засоби для навчання та розваги дітей.

Андроїди

Головною особливістю цих роботів є дуже реалістична схожість з людиною. І це стосується не тільки зовнішнього вигляду, але і «мозку» пристрою. Його вчать "мислити" подібно людині, удосконалювати процеси сприйняття, обробки і застосування інформації. Андроїди при цьому можуть бути і медиками, і військовими, і дослідниками, і іншими помічниками. 

Також серед їх дивовижних особливостей:

• Вільне переміщення в просторі;
• Підтримка розмови з людиною;
• Сприйняття і аналіз світу через датчики, порівнянні з людськими органами почуттів;
• «відчуття» дотику, болю через ті ж датчики.

Інші види роботів

Розглянемо і інші типи робототехніки, які мають місце бути: 

• Наноробот (нанобот, наномобіль). як пояснює Вікіпедія, це робот, розмір якого можна порівняти з молекулою (менше 100 нм). Нанопристрій володіє функціями руху, обробки і передачі інформації, виконання програм. Інновацію планується, перш за все, використовувати в медичних цілях для раннього виявлення онкології, цілеспрямованої доставки ліків до ракових клітин. Обговорюється використання в якості біомедичного інструментарію в хірургії, спостереженні хворих на діабет. Також інструмент буде цінний для фармакокінетики, космічних досліджень і розробок, виявлення токсичних речовин в навколишньому середовищі. 
• Мікроробот (Мікробот).  мобільні роботи розміром не більше 1 мм.вчені зацікавлені в розробці таких пристроїв, адже мікромашини здатні діяти в умовах, неможливих для людини або великих роботів. Це як пошук тих, хто вижив в небезпечних екстремальних умовах, так і комплексне медичне дослідження травного тракту.
• Секс-робот.  це роботизована антропоморфна секс-лялька. Можуть використовуватися не тільки за прямим призначенням, але і в якості співрозмовника або предмета естетичної насолоди. Мають гнучкий скелет, силіконову шкіру, сенсори, що реагують на дотики, і процесор-«мозок».
• Звіробот.  розумний пристрій, що імітує за зовнішнім виглядом і поведінкою тварина. Може використовуватися для дослідження диких звірів і спостереження за ними в природному середовищі.

Топові виробники роботів: приклади використання

На закінчення статті звернемося до практики-реальним моделям роботів, їх виробникам і сферам застосування такої техніки:

• Honda: багатофункціональний робот-андроїд ASIMO.
• KUKA: промисловий робот kr QUANTEC pa Arctic, якому не потрібен додатковий захист для роботи при екстремальній мінусовій температурі.
• OrionStar: робот Robotic Coffee Master, який вміє готувати Кава не гірше людини-професійного баристи.
• Promobot V.4:  багатофункціональний робот, якого можна запрограмувати під виконання різних завдань — адміністратора, поліцейського, екскурсовода. У машину можна впровадити банківський термінал, сканер, принтер та іншу техніку.
• Mitsubishi : соціальні людиноподібні роботи Вакамару, призначені для взаємодії з людьми похилого віку та людьми з обмеженими можливостями.
• Yaskawa:  роботизована система для упаковки продуктів харчування. 
• Willamette Valley Co: представлений робототехнічний онлайн-центр, який обробляє, забарвлює і сортує вироби з деревини.
• ICamPro Deluxe: охоронні роботи, що нагадують камери зовнішнього спостереження. Здатні спілкуватися з господарем і розпізнавати злочинців.
• Packaging World: робот-Навантажувач для застосування на масштабних складах з активною ротацією товарів.
• Teesside Beam Mill Group: роботи Robot Worx для участі в сталеплавильному виробництві. Зокрема, машини відповідальні за виготовлення сталевих профілів.
• RAMSEE: мобільний робот-доглядач, який передає дані в режимі реального часу — про виникнення руху, рівні тепла, вологості, присутності диму або газу.
• Universal Robots: багатофункціональний робот armUR10, здатний виробляти високоточне фармацевтичне, ВИРОБНИЧЕ, СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКЕ обладнання.

Вікіпедія виділяє наступних провідних світових виробників роботів - iRobot Corporation, Boston Dynamics, ABB, Honda, Mitsubishi, Sony , MKOIS, AEMTK, RGTY, Nokia Robotics, Gostai, KUKA.

На закінчення WorldBank ще раз відзначить, що робот — пристрій, здатний сприймати і розуміти реальність, впливати на навколишній світ. Найчастіше роботів поділяють на промислових і сервісних. Перші зайняті у виробництві, а другі служать помічниками людям у виконанні повсякденних і рутинних справ. Сервісні роботи виступають як професійними (помічниками в отриманні прибутку), так і персональними (побутовими помічниками). Якщо кожен з побутових роботів зациклений на виконанні конкретного завдання, то професійні — більш універсальні машини, яких можна налаштувати під різноманітну діяльність.

Сподобалася стаття? Поділіться посиланням в соціальних мережах-можливо, матеріал» види роботів і класифікація в робототехніці: всі області застосування і провідні виробники розумних машин " виявиться корисним для ваших друзів і колег. Якщо ви знайшли помилку в тексті або хочете, щоб ми детально розкрили якийсь конкретний питання по темі «роботи», якщо у вас є цікаві пропозиції для нашої редакції, ви завжди можете з нами зв'язатися через сторінку «Контакти» будь–яким зручним вам способом.