Робототехнические технологии и комплексы

Существуют 2 основных сегмента:

• Промышленный. То, что можно наблюдать в автомобилестроении, пищевой промышленности и других сферах.
• Сервисный, который является обслуживающей составляющей нашей жизнедеятельности. 

В промышленной части наша страна значительно отстает от ведущих государств: Сингапура, Кореи, Японии, Германии и других. Это происходит из-за того, что основные усилия отечественных робототехников направлены на обеспечение безопасности и обороноспособности государства.

Развитие робототехники

Долгосрочные планы разработки были приняты более чем в 10 странах. Их общий тренд — стремительный переход к мотивации производств широкого применения роботов в различных сферах человеческой деятельности. Несмотря на то, что Россия не входит в число этих регионов, приоритетная поддержка данного течения зафиксирована в стратегических документах самого высокого уровня, определяющих основные направления научно-технического формирования нашей страны.

По мнению спикера, из-за высокой конкуренции за новые технологии только синергия государства, связь науки и бизнеса поможет России реально конкурировать на международных рынках. 

В ближайшее время выделяют следующие пункты развития области:

• Искусственный интеллект;
• Материаловедение;
• Повышение автономности робототехнических комплексов;
• Освоение новых человеко-машинных интерфейсов;
• Инновационные подходы конструирования;
• Применение оригинальных компоновочных способов;
• Создание нормативно-правовой базы для решения этических и социальных вопросов. 

Специализированная робототехника

За последние десятилетия отечественные разработчики создали комплекс инженерно-авиационной разведки, беспилотные летательные аппараты, автономные необитаемые подводные аппараты. На сегодняшний день в нашей стране накоплен огромный потенциал в области сервисной робототехники, который нужно применить в сфере гражданской, логистической, транспортной и строительной отраслях.

Первыми сервисными машинами были роботы радиационной разведки. Чернобыльская трагедия 1986 года дала огромный толчок к созданию мобильных платформ для разведки, диагностики и уборки территории. Важным направлением для изучения в наши дни выступает применение машин в процессе вывода объектов использования атомной энергии из эксплуатации. 

 Для улучшения этого направления был предложен комплексный научно-технический проект «Робототехнические технологии и выводы из эксплуатации объектов использования атомной энергии», в основе которого лежит переход от традиционных методов к современным. Главная цель — снизить экологический ущерб, исключить способы, предполагающие использование персонала в опасных зонах при выводе из эксплуатации ядерных радиационных объектов за счёт создания робототехнических комплексов. 

Полную лекцию про научно-технические решения и роботехнические технологии можно посмотреть на нашем сайте.

В дополнение к теме

Области применения робототехники

За последнее время робототехника вышла на новый уровень. Роботы научились многим вещам и могут не только варить кузова автомобилей, проникать в поврежденный реактор АЭС или обезвреживать бомбы. Робототехнические системы уже активно применяются во многих других отраслях.

• Быт. Домашние роботы – не фантастика, а реальность и часть нашей жизни. Сейчас уже никого не удивишь роботом-пылесосом или системой «умный дом», которую при желании можно собрать самому, заказав в интернете нужные компоненты и установив определенные программы. Такая система будет управлять светом, водой и электричеством в вашем доме.
• Промышленность. Промышленные роботы, как правило, представляют собой огромную руку со множеством суставов. Они могут выполнять множество функций – от простого перекладывания деталей с ленты на ленту до сборки отдельных узлов. Велика вероятность, что ваш автомобиль собрал именно робототехнический комплекс.
• Медицина. Бионические протезы уже никого не удивляют и с каждым годом становятся все более продвинутыми. Экзоскелет – внешний каркас с прикрепленными к нему моторами – позволяет парализованным людям восстановить подвижность после травм. Также экзоскелетами интересуются военные и строители. Роботы-хирурги пока еще не настолько универсальны, как хирурги-люди, но уже значительно упрощают работу врачам и выполняют часть операций. Современные технологии могут заменить даже сетчатку глаза человека.
• Выполнение опасных для человека работ – работа с радиацией, вредоносными химикатами, разминирование. Активно разрабатываются робототехнические комплексы для армии, а ударные дроны и дроны-разведчики уже используются в современных войнах.
• Роботы-курьеры понемногу становятся участниками дорожного движения в городах России. Автомобили без водителя также разрабатываются, но пока далеки от внедрения на обычные дороги. Однако серийные автомобили уже помогают водителям – на многих стоят элементы автопилота, способные реагировать на опасные ситуации.
• Сфера обслуживания. В некоторых заведениях используются роботы-официанты и роботы-консультанты. А недавно в Токио в качестве эксперимента открылось кафе, где роботами-официантами управляют люди-инвалиды, не покидая своих домов.
• Развлечения. Робот – популярная игрушка, хотя и далеко не всегда дешевая. Так, компания Lego долгое время выпускала наборы серии Mindstorms, из деталей которых можно не только собрать своего робота, но и запрограммировать его. В США до сих пор существует реалити-шоу BattleBots, где роботы самых разных конструкций сражаются друг против друга на специальной арене.

Основные компоненты робототехники

Вне зависимости от конструкции и предназначения каждый робот состоит из рамы, двигателей и блока управления. Если робот должен передвигаться, то к ним добавляется ходовая часть.
Среди самых популярных компонентов, приводящих роботов в движение, можно выделить следующие.

• Электромоторы. Большинство роботов используют двигатели постоянного тока.
• Приводы или сервомоторы. В отличие от обычных электродвигателей, у привода есть специальный встроенный датчик, который может регулировать частоту и направление вращения.

Появляются новые альтернативы привычным моторам – пьезодвигатели, эластичные нанотрубки, электроактивные полимеры и прочие, однако пока они не так распространены и куда дороже привычных моторов. 
По видам управления роботы делятся на:

• автоматические – могут функционировать по заранее введенной программе либо адаптироваться под разные задачи автоматически (для более развитых систем);
• интерактивные – человек принимает участие в работе робота. В зависимости от вовлечения человека делятся на автоматизированные (функционируют автономно), супервизорные (человек выполняет роль наблюдателя и целеуказателя) и диалоговые (человек постоянно указывает роботу, как действовать);
• биотехнические – различаются по тому, каким количеством узлов управляет непосредственно человек. Подразделяются на командные (каждому сочленению дается своя инструкция), копирующие (повторяют и усиливают движение человека) и полуавтоматические (человек управляет лишь движением манипулятора).