Как устроены современные роботы?

Как устроены роботы?

Мы часто пишем о роботах. Их делают во всем мире. Иногда они совершенно не похожи на людей, иногда наоборот. Тем не менее многие из нас не имеют ни малейшего представления о том, как их делают, из чего, с какими проблемами сталкиваются инженеры и как их преодолеть. В этой статье мы подробно разберем, как устроены роботы и как они работают.

На самом базовом уровне люди состоят из пяти основных компонентов:

• структура тела;
• система мышц, которая движет телом;
• система органов чувств, которая получает информацию о теле и окружающей среде;
• источник энергии, питающий мышцы и органы чувств;
• мозговая система, которая обрабатывает информацию от органов чувств и дающая указания мышцам.

Конечно, у нас есть ряд нематериальных атрибутов вроде интеллекта и морали, но на чисто физическом уровне список выше включает это.

Роботы делаются из аналогичных компонентов. Обычный робот обладает подвижной физической структурой, электродвигателем определенного рода, системой сенсоров (датчиков, органов чувств), блоком питания и компьютерным «мозгом», который контролирует все эти элементы. По существу, роботы — это техногенные версии животной жизни. Это машины, которые копируют поведение людей и животных.

Джозеф Энгельбергер, пионер промышленной робототехники, однажды заметил: «Я не могу дать определение роботу, но я точно узнаю его, когда увижу». Если вы задумаетесь обо всех возможных машинах, которые люди называют роботами, вы поймете, что невозможно придумать всеобъемлющее определение. У каждого есть свое представление о том, что представляют собой роботы.

Вам наверняка известны эти роботы:

• R2D2 и C-3PO: умные говорящие роботы с ярко выраженной индивидуальностью из фильмов серии «Звездные войны»
• AIBO от Sony: собака-робот, которая обучается в процессе взаимодействия с людьми
• ASIMO от Honda: робот, который может ходить на двух ногах
• Промышленные роботы: автоматизированные машины, работающие на сборочных конвейерах
• Дейта: почти человекоподобный андроид из «Звездного пути»
• Роботы-саперы
• Марсоходы NASA
• HAL: бортовой компьютер из «Космической Одиссеи 2001 года» Стэнли Кубрика
• MindStorm: популярный роботизированный комплект от LEGO

Все вышеперечисленное можно назвать роботами. Роботом, как правило, называется то, что люди считают роботом. Большинство робототехников (людей, которые делают роботов) использует более точное определение. Они указывают, что роботы обладают перепрограммируемым мозгом (компьютером), который движет тело.

Согласно этому определению, роботы отличаются от других подвижных машин вроде автомобилей, поскольку у них есть компьютерный элемент. У большинства новых автомобилей есть бортовой компьютер, но в него можно внести не так много нового.

Обратите внимание

Вы управляете большинством элементов в автомобиле непосредственно при помощи механических устройств разного рода.

Роботы отличаются от обычных компьютеров по своей физической природе — у обычных компьютеров нет физического тела, они могут существовать и без него.

Основы роботов

У подавляющего большинства роботов действительно есть общие черты. Прежде всего, почти у всех роботов есть подвижное тело. Некоторые обладают только моторизованными колесами, у других есть десятки подвижных сегментов, как правило, из металла или пластика. Как кости в вашем теле, отдельные сегменты соединяются вместе с помощью суставов.

Колеса робота и поворотные суставные сегменты активизируются при помощи приводов разного рода. Некоторые роботы используют электродвигатели и соленоиды в качестве актуаторов (приводов); некоторые используют гидравлическую систему; некоторые — пневматическую систему (на основе сжатых газов). Роботы могут использовать все эти типы приводов.

Робот нуждается в источнике питания, чтобы управлять этими приводами. Большинство роботов либо оснащены батареей, либо работают от розетки. Гидравлическим роботам нужен насос для создания давления в гидравлической системе, а пневматическим роботам нужен воздушный компрессор или баллоны со сжатым воздухом.

Все приводы подключаются к электрической цепи. Цепь напрямую питает электродвигатели и соленоиды, что активизирует гидравлическую систему при помощи электрических клапанов. Клапаны направляют сжатую жидкость через машину.

Для перемещения гидравлической ноги, например, оператор робота должен открыть клапан, ведущий от жидкостного насоса к поршневому цилиндру, закрепленному на ноге. Жидкость под давлением будет двигать поршень, толкая ногу вперед.

Чтобы двигать конечностями в обоих направлениях, роботы используют поршни, которые могут толкаться в обе стороны.

Компьютер робота управляет всем, что подключено к цепи. Чтобы передвигать робота, компьютер активирует все необходимые двигатели и клапаны. Большинство роботов можно перепрограммировать, чтобы изменить поведение — достаточно просто ввести новую программу в компьютер.

Не у всех роботов есть система сенсоров, и лишь некоторые обладают способностью видеть, слышать, чувствовать запах или вкус. Самая распространенная способность робота — способность ходить и наблюдать за своим перемещением. Стандартная конструкция использует колеса с щелью в суставах робота.

Светодиод на одной стороне колеса пускает луч света через щель, чтобы подсветить датчик света на другой стороне колеса. Когда робот движет определенным суставом, колесо с щелью крутится. Щель разбивает луч света по мере вращения колеса. Световой датчик считывает поведение светового луча и передает данные на компьютер.

Важно

Компьютер точно может сказать, как вращается сустав в определенной модели. По тому же принципу работает компьютерная мышь.

Это основы робототехники. Робототехники могут комбинировать эти элементы в бесконечное число способов создания роботов неограниченной сложности.

Роботизированный манипулятор

Термин «робот» пришел к нам от чешского слова «robota», что означает буквально «принудительный труд». В принципе, это слово отлично описывает большинство роботов. Чаще всего роботы делают тяжелую работу, монотонно трудятся на производстве. Также они решают задачи, которые сложны, опасны или скучны для людей.

Наиболее распространенный вид робота — это роботизированный манипулятор. Типичный манипулятор состоит из семи металлических сегментов, соединенных шестью суставами.

Компьютер управляет роботом, вращая отдельные шаговые двигатели, подключенные к каждому суставу (некоторые крупные манипуляторы используют гидравлику или пневматику). В отличие от обычных двигателей, шаговые двигатели двигаются точными шажками.

Это позволяет роботу перемещать руку очень точно, в точности повторяя одно и то же движение снова и снова. Робот использует датчики движения, чтобы убедиться, что совершает движения правильно.

Промышленный робот с шестью суставами напоминает человеческую руку — у него есть подобия плечу, локтю и запястью. Как правило, плечо установлено на неподвижной базовой структуре, а не на подвижном теле. У такого типа робота есть шесть степеней свободы, то есть он может поворачиваться в шести разных направлениях. Для сравнения, человеческая рука имеет семь степеней свободы.

Задача вашей руки — перемещаться с места на место. Аналогичным образом, задача манипулятора — перемещать концевой эффектор с места на место. Вы можете оснастить манипулятор разными концевыми эффекторами, предназначенными для конкретных задач.

Один из распространенных эффекторов — упрощенная версия руки, которая может хватать и переносить разные объекты. Манипуляторы часто обладают встроенными датчиками давления, которые предписывают компьютеру, с какой силой захватывать конкретный объект. Это позволяет роботу не ломать все, что он хватает.

Совет

Другие конечные эффекторы включают паяльные лампы, дрели и распылители порошка или краски.

Промышленные роботы предназначены для того, чтобы делать одни и те же вещи, в контролируемой среде, снова и снова. Например, робот может закручивать колпачки на тюбиках с зубной пастой.

Чтобы научить робота делать это, программист описывает порядок движения, используя ручной контроллер.

Робот записывает последовательность движений в память и делает это снова и снова, когда новый продукт поступает на конвейер.

Большинство промышленных роботов работает на конвейерах, собирая автомобили. Роботы делают это более эффективно, чем люди, поскольку более точны.

Они всегда сверлят в одном и том же месте, затягивают болты с одной и той же силой, независимо от того, сколько часов проработали. Сборочные роботы также важны для компьютерной отрасли.

Весьма сложно точно собрать крошечный микрочип силами человека.

Мобильные роботы

Манипуляторы весьма просто собрать и написать для них программу, поскольку они работают в ограниченном пространстве. Но все становится немного сложнее, если вы отправляете робота в мир.

Первое препятствие заключается в том, чтобы дать роботу рабочую систему передвижения. Если робот будет двигаться только по гладкой земле, колеса или гусеницы будут лучшим вариантом.

Колеса или гусеницы также могут работать на грубой земле, если будут достаточно большими. Но чаще всего робототехники задумываются о ногах, поскольку их легче адаптировать.

Обратите внимание

Строительство роботов с ногами также помогает ученым понимать естественное движение — полезное упражнение для биологов.

Как правило, гидравлические или пневматические поршни перемещают ноги робота вперед и назад. Поршни крепятся к разным сегментам ног так же, как мышцы крепятся к разным костям. Но заставить все эти поршни работать должным образом — сложная задача.

Когда вы были ребенком, ваш мозг пытался выяснить, как нужно точно двигать мышцами, чтобы стоять на двух ногах и не падать. Аналогичным образом, конструктор робота должен определить правильную комбинацию поршневых движений, участвующих в ходьбе и запрограммировать эту информацию в компьютер робота.

Многие мобильные роботы оснащены встроенной системой баланса (набором гироскопов, например), которая подсказывает компьютеру, когда нужно исправить движение.

Прямохождение (ходьба на двух ногах) — довольно нестабильно, поэтому ему сложно научить роботов. Чтобы создать стабильного робота-ходока, конструкторы часто наблюдают за миром животных, особенно насекомых. Шестиногие насекомые обладают невероятно хорошим балансом и адаптируются к широкому набору местностей.

Некоторые мобильные роботы управляются дистанционно — человек говорит им, что делать и когда. Дистанционное управление может осуществляться с помощью провода, радио или инфракрасных сигналов.

Роботы с удаленным управлением часто называются кукольными роботами, и они полезны для работы в опасных или труднодоступных условиях — например, в глубокой воде или в жерле вулкана. Некоторые роботы управляются дистанционно лишь отчасти.

Например, оператор может отправить робота в определенное место, а обратно робот уже сам найдет дорогу.

Как видите, роботы чертовски похожи на нас.

Как устроены роботы. Часть 1

Городской робот NASA имеет программно-управляемые камеры и датчики, которые позволяют ему работать автономно в разных условиях. URBIE исследует области, которые могут представлять потенциальную опасность для человека.

На самом базовом уровне, человеческие существа состоят из пяти основных компонентов:

– Структура тела- Мышечная система для перемещения тела- Сенсорная система, которая получает информацию о теле и окружающей среде- Источник питания для активации мышц и датчиков

– Мозг, который обрабатывает информацию от сенсорной системы и управляет мышцами.

Конечно, у нас есть и несколько нематериальных атрибутов, таких как интеллект и мораль, но на чисто физическом уровне они также входят в приведенный выше список.

Важно

Робот состоит из тех же самых компонентов. Типичный робот имеет подвижную физическую структуру, какой-либо электродвигатель, сенсорную систему, блок питания и компьютерный “мозг”, который управляет всеми этими элементами. По существу, роботы – искусственная версия живой жизни, это машины, которые копируют поведение людей и животных.

В статье далее рассмотрены основные концепции и принципы работы робототехники.

Joseph Engelberger, пионер промышленной робототехники, однажды заметил: “Я не могу определить, что такое робот, но я узнаю его, когда увижу.” Если вы рассмотрите все разнообразные типы машин, которые люди называют роботами, можно заметить, что почти невозможно придумать для них всеобъемлющего определения. Есть различные мнения о том, что представляет собой робот.

Вы, наверное, слышали что-то о некоторых из этих известных роботов:

– R2D2 и C-3PO: интеллектуальные роботы в фильмах “Звездные войны”- Sony AIBO: роботизированная собака, которая обучается через взаимодействие с человеком- Honda ASIMO: робот, который может ходить на двух ногах, как человек- Промышленные роботы: автоматизированные машины, которые работают на сборочных линиях- Человекоподобные андроиды из “Star Trek”- Battlebots: дистанционно управляемые бойцы- Марсоходы NASA- HAL: бортовой компьютер корабля в фильме Стэнли Кубрика “2001: Космическая одиссея”- Робот-газонокосилка- Робот в телесериале “Затерянные в космосе”

– Mindstorms: популярной комплект робототехники Лего.

Все эти системы считаются роботами. К этому приводит широкое толкование слова робот. Большинство робототехников (люди, которые конструируют роботов) используют более точное определение. Они отмечают, что роботы имеют перепрограммируемый “мозг” (компьютер), который управляет телом.

Согласно этому определению, роботы отличаются от других перемещающихся машин, таких как автомобили, наличием компьютерного управления. Сегодня многие автомобили имеют бортовой компьютер, но функции его ограничены.

Вы контролируете большую часть элементов управления в автомобиле непосредственно через различные механические устройства.

Роботы также отличаются от обычных компьютеров своей физической конструкцией – стандартные компьютеры не имеют связанного с ними физического тела.

В следующий раз мы рассмотрим основные компоненты, из которых состоят современные роботы.

Роботы и робототехника в современном обществе

Кто такие роботы? Сегодня на этот вопрос ответит даже ребенок, хотя не так давно они были только героями фантастических романов, рассказывающих о далеких космических путешествиях или встречах с внеземными цивилизациями. И представлялись эти создания исключительно как механические люди.

Расширение «жизненного пространства» роботов

Робот в современном мире — вовсе не сказочное создание. Он все активнее вмешивается в жизнь человека, захватывая новые сферы деятельности и помогая в жизни. В настоящее время робототехника поставлена на службу человека в ряде отраслей промышленности, среди них:

• космическое и самолетостроение;
• точное приборостроение;
• военно-промышленный комплекс;
• медицина;
• обеспечение систем безопасности;
• автомобильная промышленность
• и другие сферы промышленного производства.

Активно использует роботов индустрия развлечений. Дети давно знакомы с роботами-игрушками, трансформерами, которые изменяют свою конфигурацию и превращают игру в увлекательное занятие.

В детских игровых зонах сегодня нередко в роли гостеприимных хозяев используются роботы, вызывающие интерес и восторг детей.

Как правило, это радиоуправляемые летающие, бегающие, передвигающиеся, говорящие или поющие игрушки.

Применение роботов в современном мире облегчает труд человека и расширяет горизонты их дальнейшего использования. Хотя планы их создания не новы. Исследователи нашли в документах Леонардо да Винчи чертеж новы. Исследователи нашли в документах Леонардо да Винчи чертеж механизма, который, по описаниям автора, должен был заменить человека на тяжелых работах.

Современная цивилизация дала толчок к развитию новых технологий, среди которых роботостроение занимает не последнее место.

Чем занимаются роботы

Инженерная мысль, направленная на совершенствование технологических процессов, все более активно внедряет робототехнику в сферы жизни, где требуется точность, аккуратность или, наоборот, в труднодоступных для человека условиях выживания или организации производства. Функции роботов в современном мире значительно расширились.

В медицине их используют для исследования состояния организма и проведения операций в глазных клиниках, в случаях, когда требуется предельная аккуратность и осторожность, чтобы не нанести вред внутренним органам. Расширилось применение элементов робототехники при изготовлении протезов конечностей.

С момента создания космической отрасли роботы стали надежными помощниками и союзниками людей. Освоение космического пространства также не обошлось без их участия. Самоходные модули, отправленные на Луну, Марс, доставили ценную информацию, расширяющую представления о наших космических соседях.

Эффективно зарекомендовали себя роботы, наделенные функциями охраны и слежения. Они незаменимы в системах наблюдения, первыми фиксируют очаги возгорания, предотвращая чрезвычайные ситуации, их научили различать запах дыма и передавать полученную информацию на пульт управления пожарного отделения.

Роботов-наблюдателей активно используют для исследования морских глубин, наблюдения за морскими обитателями. Робототехника помогает изучать жизнь и повадки диких животных, отслеживать маршруты их миграции.

Оснащение промышленными роботами предприятий позволяет высвободить рабочую силу и поднять качество выпускаемой продукции, увеличив при этом производительность труда.

Сильнейшие армии мира также поставили роботов на вооружение. Эти новейшие устройства позволяют корректировать траекторию полета ракет, используются для обнаружения техники противника и ее уничтожения.

Расширяются возможности применения роботов в повседневной жизни. Уже известны изобретенные в Японии роботы-няни, которые умеют не только следить за ребенком и оберегать от травм, но и развлекать, читая сказки, исполняя детские песенки, становясь участником детской игры.

Не менее активно пропагандируется использование роботов-горничных. Они наделены многими функциями:

• производят уборку с помощью пылесоса;
• без вмешательства человека могут скосить траву на газоне;
• постирают и погладят белье;
• обеспечат неприкосновенность жилища.

При этом над расширением функций роботов-домохозяек идет постоянная работа. Их учат готовить, подавать и убирать со стола. При этом они могут отвечать на вопросы людей, находящихся в доме.

Что может новое поколение робототехники

Сферы применения роботов с каждым днем расширяются. Появляются новое сферы их использования, изменяется и их вид. Сегодня самые современные роботы в мире производит Япония, где робототехника получила широкое развитие. Именно этой стране обязаны своим появлением роботы, облегчающие труд в различных областях повседневной жизни и промышленного производства, социальной и культурной сферах.

Японские инженеры создали робота-рыбу, в функции которой входит наблюдение за численностью и передвижением стай промысловых рыб. Ее силиконовая поверхность и окраска полностью повторяет «внешний вид» обителей морских глубин и делает ее незаметной среди жителей морей.

Там же, в Японии, для работы в медучреждениях внедряются роботы — «медбратья». Они представляют собой устройства, которые бесшумно передвигаются и мгновенно реагируют на голос, а также могут распознавать лицо больного. Их использование облегчает труд медицинских работников и помогает улучшить медицинское обслуживание. В перспективе они смогут переносить больных с места на место. Внешне это — приятные милые механические создания, очень похожие на человека, неутомимые, спокойные, аккуратные.Говорят, что взрослые — те же дети, только большие. Именно поэтому они создают роботов, похожих на игрушки, функции которых нередко вызывают улыбку и, одновременно, восхищение.

Там же, в Японии, специалистами разработан робот-фотомодель. Это — механическая миловидная девушка, грациозно передвигающаяся по подиуму. Она принимает различные позы и умеет выражать эмоции. Модель HRP-4C ростом 158 см весит 43 кг.

Над разработкой механических людей, которые умеют выражать, как люди, эмоции, продолжает работать американец Д. Хэнсон. Ему принадлежат создание головы, лицом внешне похожей на Альберта Эйнштейна. Он «научил» голову улыбаться, хмуриться, подмигивать и смеяться именно так, как это делал сам ученый. Глаза-камеры реагируют на эмоциональное состояние окружающих и «отвечают» соответствующей реакцией.

Разработан уже целый оркестр из роботов-музыкантов. Они умеют играть на музыкальных инструментах: флейте, электрооргане, барабане и при этом способны «прислушиваться» к мелодии и корректировать свои действия, подстраиваясь под звучащую мелодию.

Жителям и гостям Швейцарии знаком необычный уличный художник Сальвадор Дабу с усами и беретом на голове. Это робот, который делает фото, а затем, используя специальный алгоритм, пишет портрет. При этом он достаточно разговорчив.

Давно известны показательные шахматные сражения, проходящие между гроссмейстерами и электронным мозгом. Но сегодня российские ученые разработали механического человека, который сможет играть в эту мудрую игру, находясь с мастером за одним столом и передвигая фигуры трехпалой рукой.

Для будущих родителей японские роботостроители подготовили робот-тренажер, который выглядит как маленький ребенок и создает маме и папе такие же проблемы, как и настоящий младенец. Он требует аккуратного ухода и нежного обращения, а если родители не уделяют ему должного внимания, он начинает безутешно плакать, и успокоить его не так-то просто.

Там же собран самый маленький робот, похожий на человека. Рост этой крошки — всего 15см, а механизм, благодаря которому он ходит, танцует, отжимается и даже демонстрирует некоторые приемы борьбы тай-чи, не превышает одного сантиметра. Управляют им голосом или пультом.

В определенных ситуациях роботы могут использоваться и в качестве продавцов. С этой функцией прекрасно справляется робот удаленного присутствия от российской компании Ucan.

При этом человеку не обязательно находиться рядом: он может наблюдать картину происходящего по монитору и управлять действиями механического продавца.

Эти устройства появились на рынке робототехники одними из первых и постоянно совершенствуются и расширяют свои функции.

Робототехнические решения Ucan и ее новейшие разработки в этом направлении позволяют перевести обслуживание клиентов на новый уровень и придать этой деятельности динамичность и более высокое качество.

Трудно сказать, чего больше — рационализма или веселого хулиганства в изобретении робота, который, по замыслу его создателей, должен уничтожать полчища тараканов на кухнях.

Трудились над этим роботом-тараканом ученые Франции, Бельгии и Швейцарии. Их разработка выглядит и пахнет как таракан, а передвигается на маленьких колесиках. «Отцы-изобретатели» оснастили свое детище камерами и инфракрасными сенсорами.

Они и привлекают насекомых на свет, с помощью которого их «уводят» из дома.

В разработках и апробации находятся роботы-поводыри и пастухи.

Нужен ли вам робот-пылесос? Как он работает и как он устроен?

Роботы-пылесосы – это инновационная техника с искусственным интеллектом, которая постепенно приходит на замену привычным всем пылесосам для уборки. Роботы позволяет осуществлять качественную уборку без участия человека, благодаря улучшенным характеристикам современных моделей и их малым габаритам, роботы проведут тщательную очистку от пыли.

Конструкция робота-пылесоса

• Камера для движения пылесоса.
• Контейнер для пыли и мусора.
• Фильтр.
• Мощный механизм.
• Датчики управления на бампере.
• Колеса, обеспечивающие передвижение.
• Li-Ion аккумулятор.
• Щетки для уборки.
• Пазы для полотера.

Камера пылесоса

Камера необходима для того, чтобы робот-пылесос мог ориентироваться в помещении. Камера позволяет создать карту, где робот уже провел уборку, а  докуда еще не дошел. Так как робот-пылесос не может длительное время обходиться без зарядки, при помощи камеры найти короткий путь от места уборки до получения заряда.

Пылесборник

Пылесборник в такой технике обычно небольшой, он не имеет мешков для пыли или механических частей. Вынимается после нажатия специальной кнопки на бампере.

Фильтры очистки

Весь мусор и грязь, которую втягивает пылесос внутрь, проходит через специальный фильтр. Фильтр расположен на задней поверхности корпуса, он необходим для того, чтобы выпускать из пылесоса только чистый воздух, не пропуская из корпуса пыли. Фильтр и пылесборник можно мыть под краном.

Мощный механизм всасывания

Всасывающий механизм в роботах-пылесосах обеспечивает качественную уборку, при этом обладает низким уровнем шума. Расположен внутри корпуса.

Датчики управления

Робот-пылесос представляет собой технику для умного дома, обладает встроенным искусственным интеллектом. Обычно датчики располагают на бампере для лучшей управляемости техники. С помощью датчиков ИК-типа, робот определяет препятствия и не касается их.

Они установлены по площади бампера, но есть не на всем корпусе, поэтому, если пылесос наезжает на препятствие под углом, робот может коснуться его поверхностью, но тут же отъедет. Тогда сработает механический датчик удара. В зависимости от алгоритма движения после удара, пылесос поменяет свое направление.

В некоторых моделях также есть еще один датчик, который расположен на верху бампера. Он необходим для того, чтобы робот мог проехать под мебелью и не застрять.

Колеса для передвижения

На корпусе 2 боковых колеса, которые задают движение. Впереди есть еще одно, маленькое колесо,  оно не имеет привода и является вспомогательным. На оси маленького колеса всегда есть специальный датчик, который обеспечит измерение расстояния, пройденного роботом. Движение обеспечивается путем передачи момента одному из боковых колес.

Li-Ion аккумулятор

Под крышкой расположен литиевый аккумулятор определенной емкости. Среднее ее значение – 200 мАч. От емкости зависит продолжительность работы аккумулятора.

Щетки для уборки

Обычно в составе робота-пылесоса две боковые щетки для уборки. Они позволяют обеспечить более качественное избавление от пыли за одно движение техники. Проходя по полу, робот обеспечивает большую чистую полосу. Две боковые щетки отправляют всю пыль и грязь к основной турбощетке. Турбощетка переносит весь мусор в пылесборник. Для переноса использован всасывающий модуль.

Конструкция робота обеспечит качественную уборку даже в труднодоступных местах. Для того, чтобы добраться до плинтуса, необходима одна боковая щетка. Но пока до углов не может добраться ни одна модель интеллектуального пылесоса.

Совет

Для крупного мусора есть специальный скребок, он подбирает грязь с пола и отправляет в пылесборник.

Отличный вариант – робот Panda X600 Pet Series. Эта модель отличается хорошей мощностью, эффективной работой и легко ориентируется в пространстве. Дополнительным преимуществом модели является УФ-лампа для обеззараживания.

Пазы для полотера

В моделях, в которых есть пазы для полотера, предусмотрена функция полировки пола. На дно робота крепится основание швабры, то есть техника одновременно всасывает пыль и протирает поверхность пола. На основание швабры надевается салфетка из микрофибры.

Ее следует смочить перед запуском, так как намочить салфетку в процессе работы не получится, робот сбросит составленную карту движения при отрывании его от пола.

Салфетка из мягкой ткани позволит собрать самую мелкую пыль и грязь, но не сможет заменить полноценную мойку полов.

Еще одной моделью робота пылесоса, которая отличается высоким качеством, эффективностью и многофункциональностью является Panda X900 Wet Clean. Эта модель способна выполнять полноценную влажную уборку, чем похвастаться могут далеко не все роботы-пылесосы.

Из сравнительно недорогих моделей можно обратить внимание на iBoto Optic. Этот робот-пылесос не выполняет влажную уборку на том уровне, как модель, о которой было рассказано выше, но при этом он великолепно справляется со своей основной задачей – т есть уборкой пыли. При этом, в нем установлена специальная камера, которая позволяет ему отлично ориентироваться в пространстве.

Cхема робота-пылесоса

Основными элементами схемы робота-пылесоса являются:

• 6 электроприводов.
• Микроконтроллер.
• Датчик присоединения.
• ИК-приемник.
• Датчики перепада высоты.
• Светодиоды для экрана.
• Гироскоп для поворотов.

Шесть электроприводов отвечают за боковые щетки, турбощетку, всасывающий модуль, а также за движение боковых колес.

Материнская плата имеет модуль камеры, дисплей, модуль управления всеми приводами, а также специальный переходник, который через базу для зарядки робота заряжает аккумулятор. Сам аккумулятор питает все остальные элементы схемы.

На материнской плате также есть специальная батарейка.

Устройство и принцип действия робота-пылесоса

Принцип действия робота-пылесоса направлен на оказание механического воздействия щетки на пол. Они имеют полностью автоматизированную систему и отличную мощность всасывания.

В основе принципа действия лежит навигационная система, приводящие механизмы, аккумулятор и чистящий модуль.

Навигационная система позволяет обеспечить передвижение робота в пространстве, избегать препятствий и убирать только то место, которое еще не было убрано. Навигация по датчикам происходит динамически. Есть также навигация по датчикам и лазерный вид – самый новый тип роботов пылесосов.

Как пользоваться роботом-пылесосом

Устройство автоматизированное, управлять им можно при помощи дисплея и панели датчиков. Выбирается одна из трех возможных программ уборки – обычная, местная и быстрая.

Местная уборка подразумевает необходимость задать площадь для действия техники. Все необходимые кнопки расположены на бампере устройства. Также, современные роботы-пылесосы позволяют выполнять уборку автоматически, техника включится в указанное время.

Это особенно удобно, когда хозяевам необходима чистота к их приходу домой.

После каждой уборки рекомендуется опустошать пылесборник робота, так как обычно он имеет малый объем и без чистки не сможет продолжить работу в следующий раз.

Современные роботы-пылесосы также оснащены пультом дистанционного управления, что позволяет осуществить их настройку на расстоянии.

Нужен ли дома робот-пылесос и стоит ли менять на него обычную технику

Преимущества робота-пылесоса очевидны – имея в доме такого помощника, вам не придется тратить время на уборку. Кроме того:

• Пылесос компактный, занимает мало места.
• Потребляет малое количество электроэнергии.
• Обеспечивает качественную уборку на ровной и гладкой поверхности.
• Им можно управлять дистанционно.
• Имеет несколько режимов работы.

Все эти особенности роботов-пылесосов существенно облегчают выполнение уборки и позволяют сэкономить немало времени, за счет чего такие устройства становятся все более распространенными

Модель iRobot Roomba 980 отличается большим количеством удобных функций и надежной конструкцией. Также эта модель очень производительна и при этом обладает малым энергопотреблением и отличается хорошим соотношением цены и качества.

Нужна ли электрощетка?

Электрощетка для такого пылесоса нужна, так как именно она отправляет весь собранный мусор в пылесборник. Кроме того, щетка обеспечивает лучшую продуктивность техники. Турбощетка всегда есть в комплектации пылесоса.

О, роботы! Современные роботы на любой вкус

В начале ХХ века инженеры нашли способ автоматизировать однообразные и опасные для человека задачи.

Первых роботов — простые манипуляторы или «электронную руку» на самоходной тележке — использовали для взаимодействия с радиоактивными элементами. Затем философы и фантасты стали размышлять об этике человекоподобных роботов.

Обратите внимание

А в середине ХХ века появились первые военные роботы — проекты их разработок преследовали конкретные задачи и имели очень серьезное финансирование.

В определенном смысле, разработка любого современного учебного, развлекательного или бытового робота держится на трех «столбах» прошлого:

• гений инженеров;
• этика философов и фантастов;
• ультимативность военных.

Три фантастических закона робототехники, придуманные писателем Айзеком Азимовым и редактором Джоном Кемпбелом:

Робот не может оказать вред человеку или бездействием допустить, чтобы человек получил вред.

Робот должен выполнять приказы человека, если только приказы не противоречат Первому Закону.

Робот должен беспокоиться о собственной безопасности в мире, которая не противоречит Первому и Второму Законам.

Признаки робота — автоматичность и движение

Ключевые признаки роботов:

Запрограммированная модель выполняет прямые команды человека или самостоятельно решает определенные задачи.

Модель передвигается в пространстве или перемещает реальные предметы.

Например, металлический манипулятор на автоконвеере — робот. Марсоход, который анализирует почву и питает себя солнечными батареями — робот. Уменьшенная копия популярного дроида «Звездных войн» SPHERO R2-D2 WHITE — тоже робот. Даже квадрокоптер — частный случай робота, потому что он автоматически стабилизируется в воздухе и переносит видеокамеру.

Как вы думаете, домашний компьютер можно считать роботом?

Робот конструктор

Роботы конструкторы — это набор деталей, микросхем и датчиков, которые собирают в интерактивные игрушки. Они движутся, издают звуки, реагируют на внешний мир, выполняют команды владельца и программируются. Например, один из вариантов сборки ULTIMATE V2.0 ROBOT KIT самостоятельно наливает лимонад в стакан из бутылки!

Развивающие наборы покупают детям от 3 (под присмотром родителей) и до 16 лет. Эти игрушки — наглядное подтверждение пользы логики, математики, механики и электроники.

Робот конструктор — игра интересная и детям, и родителям. Скорее всего, мама или папа незаметно для себя увлекутся собиранием модели и проведут вместе с ребенком много времени за изучением, моделированием и программирования конструктора.

Makeblock — популярный производитель роботов конструкторов. Конструкция деталей совместима с LEGO. Электроника работает на платформе Arduino (подмножество C/C++). Роботы питаются от пальчиковых батареек АА (хотя для сохранения среды лучше приобрести аккумулятор). Модели Makeblock мощностью 2,4 Гц используют в школах, кружках моделирования, программирования и робототехники.

Отдельного внимания заслуживает MAKEBLOCK XY-PLOTTER ROBOT KIT V2.0 — это плоттер, который «рисует» обычной ручкой (лайнером, карандашом) на бумаге. Плоттер может перенести любые контурные рисунки с компьютера при помощи программы mDraw или Benbox.

Руководят моделями голосом или движениями, пультом через инфракрасный порт или смартфоном через Bluetooth. Большинство моделей Makeblock оснащены ультразвуковым датчиком и датчиком прохождения по линии. Также бывают наборы с датчиками звука, света или температуры, гироскопами и потенциометрами.

Для смартфонов есть официальные приложения Makeblock. Они научат ребенка последовательности действий и алгоритмам, помогут усвоить базовый программный код.

Важно

Есть и более функциональное приложение, но уже для персонального компьютера. Роботов программируют на базе графической программы SCRATCH.

Производитель встроил в приложение понятные детям пошаговые уроки с постепенным повышением уровня сложности.

SCRATCH позволяет:

• создавать программы из простых графических блоков;
• создавать интерактивные проекты, в которых робот самостоятельно взаимодействует с миром;
• тестировать, сохранять и улучшать собственные проекты;
• перейти от графических блоков к коду, постепенно изучая полную версию ARDUINO, и подготовиться к программированию на C/C++.

Робот игрушка

Под роботами игрушками мы имеем в виду модели с электронной «начинкой» (а не только механикой), которые способны на автономные действия. Ребенок командует роботом игрушкой пультом, голосом или через приложение на смартфоне.

Почему-то большинство детей уверены, что робот должен быть человекоподобным. По меньшей мере, с головой и руками. И рынок предлагает устройства самых разных форм. Уже шла речь о копии дронов «Звездных войн». Есть гоночные цилиндры и умные шары. Есть самолеты, автомобили и лодки. Есть роботы похожие на промышленную технику.

В отличие от обычных игрушек, роботов оснащают процессором, памятью, двигателями и датчиками. Роботы работают от аккумуляторов или батареек. Некоторые модели выполняют более 100 функций:

• движутся по сложным траекториям;
• поддерживают равновесие;
• реагируют на окружающий мир и взаимодействуют с ним;
• проигрывают звуки и мелодии, подают световые сигналы.

Удивительно, но и в англо-, и в русскоязычном интернете большая путаница с определением и классификацией игрушечной электроники. Люди часто путают роботов игрушек с образовательными и развивающими моделям. Хотя, и здесь разница несколько размыта, так как при внимательном исследовании современного робота ребенок несомненно становится умнее.

«Крутые» модели взаимодействуют друг с другом, делают выводы из собственных действий, учатся новому и адаптируются под возможности владельца.

Согласно исследованию компании GfK Australia роботы входят в число самых популярных игрушек в мире.

Робот пылесос

Умный пылесос — робот, который позволяет очень занятым людям хоть немного побыть отчаянными лентяями. По крайней мере уборку пола он возьмет на себя.

Опыт подсказывает, что определенная доля людей скептически относится к роботам пылесосам. Но практика показывает их удобство и эффективность.

В первые циклы устройство собирает достаточно много мусора со всех уголков жилья, а затем заполняется пылью значительно медленнее. То есть, это воплощение золотого правила: «Порядок легче поддерживать, чем наводить».

К тому же, техника, в отличие от человека, никогда не откажется от уборки с предлогом: «Не очень грязно, а я так устал».

Роботы пылесосы покупают бизнесмены, пожилые люди, молодые семьи, холостые мужчины, люди с болезнями или травмами, а также «собачники» или «кошатники».

Обычно автоматическую уборку настраивают на время, когда никого нет дома. Умный пылесос самостоятельно просчитывает траекторию так, чтобы охватить весь пол.

Совет

Он втягивает пыль и мусор, а некоторые модели даже делают влажную очистку поверхности и обработку дезинфицирующим ультрафиолетом. Датчики предупреждают столкновения с препятствиями.

А еще роботы пылесосы самостоятельно возвращаются в док-станцию ​​для подзарядки после завершения цикла уборки.

За один цикл (± 1,5 часа работы) умный пылесос неоднократно очищает каждый сантиметр пола. Благодаря маленькому размеру и щеткам, расположенным по краям корпуса, гаджет легко добирается под мебель и в углы.

Если надо чистить ковры, выбирайте модели мощностью от 60 Вт. Если помещение сильно загрязняется волосами, нитками или шерстью животных, приобретите пылесос с турбощёткой.

Почти каждый производитель пытается предложить дополнительные функции:

• сканирование помещений;

Как устроен робот?

   Думаю, что ответом на такой вопрос напрашивается другой: “А какой робот Вас интересует?”.

Здесь мы говорим о несложных роботах, которые беззаботно снуют по полу, от чего-то отпрыгивают и чем-то мигают, потому и устройство их будет далеко не таким сложным, как может кому-то показаться в начале.

Есть даже у таких безделушек очень важные конструкционные части, от согласованности которых прямо будет зависеть, что они смогут делать и смогут ли вообще что-либо, чего уж говорить о больших сложных машинах.

   Всех роботов можно поделить на две группы: цифровые и аналоговые. Цифровые – те, которыми управляют какие-никакие, но компьютеры, у аналоговых всё значительно проще, а деталей обычно куда меньше. С них мы и начнём, более того, с них и советую начинать всем, кто решил собирать нечто подобное.

    Самый что ни на есть простой робот состоит из:

• Шасси
• Двигателя
• Источника питания
• Управляющей электроники

   Шасси – со мной можно поспорить, но это самая главная часть робота. Это корпус, это основа с колёсами, гусеницами, ногами, руками, пропеллерами, гребными винтами – не знаю, что Вы ещё на неё планируете повесить. Я пока ограничиваюсь колёсами. Без шасси – это не робот, это куча бесформенного электрического хлама, разбросанная на столе. От того, какой будет эта основа, зависит вся дальнейшая судьба проекта. Я ещё планирую вернуться к этой теме отдельно. Пока скажу только, что эту часть робота, несмотря на кажущуюся простоту, нужно заранее очень хорошо продумывать, чтобы сборка не превратилась в многократную переделку одного и того же. Для своих простейших проектов я всегда собирал шасси в виде тележки из конструктора – просто и надёжно. Шасси всех видов и форм сейчас легко можно заказать в интернет-магазинах, но цены на них какие-то заоблачные. Обычно, начиная от нескольких десятков долларов. Регулярно, как многие и делают, выгоднее купить радиоуправляемую игрушку – там уже и моторы, и колёса, и корпус готовые, да и цены не такие кусачие. Остаётся только вынуть всё лишнее и вставить, что нравится – выбор за роботоконструктором.

Здесь можете прочитать о моём первом опыте сборки шасси, к сожалению неудачном…

   Двигатель – у простейшего робота он один, но уже когда возникает потребность куда-то поворачивать, одного двигателя становится ой как недостаточно. Вообще, двигатель можно отнести к шасси, и рассматривать его там, но уж очень это важная деталь.

Подбор двигателя – занятие ответственное, потому что регулярно оказывается, что то, что мы выбрали или в результате слишком мощное или (что ещё хуже) – слишком слабое. Когда при первом раскладе у нас начнутся проблемы с питанием робота, во втором он просто никуда не поедет, а это самое большое разочарование.

Достать двигатели сейчас тоже не проблема. Всё это или заказывается через интернет, или покупается в магазинах радиодеталей, либо же выковыривается из сломанной техники, я лично не гнушаюсь разборкой CD-дисководов, там вообще много чего интересного есть ещё. Двигатель управляет колёсами (или чем нравится).

Можно прицепить их напрямую, но значительно лучше через зубчатую передачу. Кстати, этого добра тоже навалом в старых сидюках.

   Источник питания – батарейки, аккумуляторы и всё, что вырабатывает электричество в достаточных размерах. Конечно, было бы замечательно запитать робота по проводам, однако, обычно предполагается, что оно должно куда-то само уезжать и там автономно выполнять задачи. В общем, если робот будет путешествовать дальше крышки стола – никаких проводов.

Более того, не советую так робота даже в тестовом режиме питать. При весьма приличном весе аккумуляторов регулярно получается, что как только они добавляются к весу нашего робота, он отказывается куда-либо трогаться с места. Выбор источника питания для серьёзного проекта – штука очень ответственная.

Обратите внимание

Я лично пока обходился телефонными аккумуляторами и пальчиковыми батарейками, но в перспективе нужно будет вырастать из них.

  Управляющая электроника – вообще, можно и без неё, совсем – вставил батарейки, двигатель заработал, колёса закрутились, робот готов. Однако, что это за робот, который только тупо колёсами крутит и ничего не делает. Хочется научить его делать хоть что-то.

Пожалуй, без радиодеталей здесь не обойтись. Конечно, чем сложнее задача, тем сложнее будет и электронная начинка. Однако, простейшие вещи можно собирать и из очень простых схем.

Заодно осваивать принципы работы транзисторов, резисторов, конденсаторов и прочих электронных компонентов.

   Всё ли это? Нет, это только самый минимум, чтобы хоть что-то заработало. В завершение хочу выложить свой уже достаточно давний проект, к которому ещё не раз собираюсь вернуться. Проект элементарный, но как я уже писал, даже такой проект можно бесконечно модернизировать. Такого робота я обозвал Lightbot – то есть робот, который едет на свет.

Модель проста до безобразия.

Четырёхколёсная тележка, один слабенький двигатель из CD-дисковода, аккумулятор от сотового, выключатель, пара-тройка транзисторов (я брал германиевые, старые советские МП-40, вообще сейчас бы пожалел их – такой раритет всё-таки), а вообще любых – помощнее, пара резисторов для токоограничения, чтоб ничего не спалить, несколько проводов, ну и солнечная батарея из калькулятора для управления. Свет включаем, батарея ток вырабатывает – робот едет. Свет выключаем – останавливается. Самое то – побаловаться для начала.

Вот схема: 

На этом завершаюсь, всем творческих успехов!

Развитие современной робототехники

Наука не стоит на месте. Уже сейчас уровень развития робототехники достиг больших высот. Писатели-фантасты неоднократно пугали мир разнообразными вариациями на тему «бунта машин».

Но ситуация с развитием робототехники в настоящее время складывается таким образом, что остановить это развитие в данной сфере невозможно. А все потому, что роботы уже заняли свою нишу в жизни общества.

Они стали частью современной промышленной революции, характеризующейся широким внедрением адаптивных технологий и роботизацией производства.

Ежегодно все больше предприятий автоматизируется, поэтому на данный момент завод, на котором работает всего несколько десятков человек, а всю основную работу выполняют роботы, уже никого не удивляет. Промышленные роботы выпускаются десятками тысяч. Несмотря на то, что этот рынок достаточно давно сформировался, с выходом на него Китая ситуация здесь только обостряется.

Необходимо отметить, что сам термин «робототехника» подразумевает прикладную науку, которая занимается разработкой технических автоматизированных систем и является важной составляющей интенсификации производства.

В своем развитии робототехника опирается на такие дисциплины, как механика, электроника, информатика. Впервые данный термин появилось в печати в 1941 году, а вот в истории эта наука заявила о себе достаточно давно. Так, в частности, в 400 году н.э. появился механический голубь греческого математика Архита.

Позже, в 1206 году, инженер-механик Аль-Джазари задумался о создании человекоподобной механики.

Важно

В 1495 году всемирно известный изобретатель и инженер Леонардо да Винчи представил свои намерения создать механического рыцаря.

Развитие робототехники обрело значительный прорыв в 1737 году, когда Жак де Вакансон создал первый действующий человекоподобный робот.

Некоторые роботы создавались не только для помощи людям, но и с целью развлечения или получения коммерческой прибыли.

Современная робототехника, таким образом, пришла в полной мере усовершенствованной. Она разительно отличается от робототехники прошлых веков. Но не стоит забывать о том, что именно разработки и чертежи предыдущих изобретателей и легли в основу развития современной робототехники. Период успеха механических помощников людей пришелся на прошлое столетие.

Появление нового вида механизмов было реализовано в фантастической литературе, в частности, в научно-популярной пьесе Карла Чапека «RUR» (1923), в которой впервые было использовано слово «робот». Позже, в середине прошлого столетия, был создан первый функциональный робот – была сконструирована роботическая рука, управление которой осуществлялось при помощи электронного контролера.

Современный мир вполне осознает, какое значение имеет робототехника. Конечно, до появления роботов, способных свободно общаться со своими владельцами, еще далеко, но уже появились такие, которые могут выполнять определенные виды работ.

Искусственный интеллект появился в роботах-пылесосах, самоочищающихся кошачьих туалетах. Многие наверняка слышали о 3D-печатном роботе, который самостоятельно собирает себя, когда его детали нагреты до определенных температур.

Несмотря на то, что пользовательские роботы еще не очень распространены, само появление подобных устройств доказывает, что у людей есть желание создавать подобные инновации.

Совет

Роботов можно программировать, и не только на выполнение тех задач, которые человеку не нравятся, но и тех, которые ему просто не под силу. Именно по этой причине в самое ближайшее время развитие робототехники возможно в медицинской сфере.

Немецкие ученые работают над созданием нанотехнологий с роботизированными интегрированными элементами. Эти миниатюрные роботы могут быть запрограммированы на перемещение глазной или кровяной жидкости, восстановление повреждений клеток человеческого тела, доставку лекарств.

Кроме того, роботы могут заменить людей в инфекционной среде, что особенно актуально в условиях развития различных эпидемий.

В настоящее время развитие робототехники достигло такого уровня, что роботы могут не только перемещаться самостоятельно, но и переносить грузы, играть на музыкальных инструментах, подниматься по лестницам, принимать участие в спасении людей при чрезвычайных ситуациях, изображать домашних животных, и даже успели побывать в космосе.

В некоторых странах развитие робототехники происходит в ограниченном направлении.

Ярким примером может служить Россия, где развивается только военная робототехника, как ответ на американскую программу роботизации армии.

Если говорить о гражданской робототехнике, то здесь насчитывается всего около полусотни компаний, которые занимаются разработками подобного рода. В США же эта цифра в десятки раз больше.

В то же время, можно говорить о том, что во всем мире ускорился рост так называемого роботолюбительства. Все больше школьников и студентов увлекается работой с моделями роботов и различными коптерами.

Сейчас робототехника постепенно становится тем общим двигателем, который объединяет электротехнику, электронику, оптику, механику. Развитие данной науки дает возможность решать разного рода социальные проблемы, в частности, совершать уход за престарелыми людьми, снизить человеческие потери в военных конфликтах, ограничить миграцию низкоквалифицированной рабочей силы.

Обратите внимание

Но чтобы данная наука и дальше развивалась, необходима правильная постановка целей: наращивание производства роботов и упрощение их применения. Данные цели возможно решить с помощью повышения показателя интеллектуальности роботов.

А робототехника будущего в настоящее время представляется как гармоничное соединение интеллектуальных и программных роботов, которые могли бы обеспечить удовлетворение нужд общества.

Впрочем, делать какие-либо прогнозы относительно развития робототехники, искусственного интеллекта на длительный период в настоящее время не представляется возможным.

Хотя… можно предположить, что может появиться и массово внедряться роботизированный транспорт, без человека-водителя. В настоящее время данный процесс идет не так быстро, как хотелось бы.

Вполне возможно, что в ближайшие десятилетия беспилотная авиация продолжит вытеснять летчиков, а соотношение роботизированных летательных аппаратов будет равно примерно 80 к 20 процентам в пользу беспилотников. Кроме того, возможно нарастание замены военнослужащих роботами в общем в вооруженных силах.

В силу бурного развития робототехники появляются новые виды роботов, их количество возрастает, но в будущем может произойти их универсализация, и число роботов постепенно сократится, поскольку один и тот же робот сможет выполнять различные задачи.

Может сформироваться стойкий рынок сервисных роботов, в частности, домашних, которые будут охранять и убирать жилище, присматривать за детьми, готовить еду и организовывать досуг людей.

Могут появиться также роботы-сиделки, обучающие роботы. Уже сейчас существует немало перспективных разработок, поэтому в будущем они могут быть воплощены в жизнь.

Важно

Таким образом, со временем практически каждая семья сможет обзавестись роботом того или иного типа.

No related links found