Ваш город
smc@metinvestholding.com
Написать письмо
smc@metinvestholding.com
0 800 30 30 70
Позвонить
0 800 30 30 70
Заказать звонок
Войти

Зарегистрироваться

Развитие робототехники: будущее уже наступило

  1. Главная
  2. Статьи
  3. Развитие робототехники: будущее уже наступило
Развитие робототехники: будущее уже наступило
Развитие робототехники и роботы будущего в различных сферах использования: машиностроении, медицины, логистики, изучении космоса. Перспективы развития робототехники в мире и как они изменят развитие человечества
Развитие робототехники: будущее уже наступило
Метинвест СМЦ
https://metinvest-smc.com/ru/articles/razvitie-robototexniki-budushee-uzhe-nastupilo/
2021-11-21 19:29:54
Развитие робототехники: будущее уже наступило
08 Ноября 2021

Сегодня, когда машины и автоматизированные устройства нас окружают на производстве, в транспорте и в быту, даже не верится, что еще 100 лет назад, а буквально в 1920 году было впервые использовано слово «робот». И то, в лексикон его ввел не инженер, а писатель Карел Чапек, который в своей фантастической пьесе «Россумовские универсальные роботы» описал первого механического человека. Сейчас ведутся различные дебаты о том, что управляемые человекоподобные механизмы создавались гениальными естествоиспытателями и ранее, например, Аль-Джазари и Леонардо да Винчи, но только в XX веке робототехника появилась как промышленная отрасль. Возникнув на основе кибернетики и механики, она вызвала новый виток развития нашей цивилизации и спровоцировала развитие и этих наук, и появление новых направлений в программировании, электротехнике, электронике и материаловедении.

Роботы – часть нашей жизни

Наиболее ярко и красочно роботы будущего изображены кинематографами. Терминатор, роботы-трансфомеры, киборг в виде милой Харука Аясэ, Робосапиен – у каждого поколения свои любимые киногерои. Но пока мы с замиранием сердца следим за развитием событий на экранах, роботизированные механизмы давно вошли в нашу обыденную жизнь, и выглядят большинство из них вовсе не как киборги. Поэтому оставим будущее фантастам и вернемся в наш день насущный.

Современные роботы – высокотехнологические устройства, выполняющие производственные, транспортные, сервисные и обучающие функции. Они:

  • способны заменить человека во многих отраслях и работать в высокопроизводительном и интенсивном режиме;
  • обеспечивают высокую точность выполняемых операций;
  • могут имитировать биокинетику тела человека и животных и помогают вернуть мобильность людям с ограниченными физическими возможностями;
  • эффективно выполняют свою функцию в сложных условиях эксплуатации, например, при наличии радиации и воздействии высоких температур.

Производственные манипуляторы, роботы-беспилотники, интерактивные игрушки, роботы-хирурги, бытовые андроиды, роботы-собаки, дроны, роботы-укладчики кирпича и прочее – это уже наша реальность. Им не удивляются даже дети, а взрослые все активней используют их в самых разных целях.

Объемы продаж промышленных роботов в мире

Объемы продаж промышленных роботов в мире в тыс. единиц

По данным аналитиков IDC – Международной исследовательской и консалтинговой компании – рынок промышленной робототехники с учетом программного обеспечения к 2022 году вырастит до 210 миллиардов долларов. На сегодняшний день самым быстрорастущим рынком робототехники в мире является Азия. В гонке патентов на изобретения для роботов много лет лидирует Китай – на него приходится 35% поданных заявок, что почти вдвое превышает показатели Японии. Каждый 3 робот продается в КНР, и на 10 000 занятых работников в китайской промышленности в 2017 году приходилось 97 роботов, хотя в 2011 году эта цифра составляла только 11 роботов. Но мировым лидером по плотности роботов остается Южная Корея – 710 роботов на 10 000 работников, занятых в промышлености.

Перспективы развития робототехники в мире

По словам крупнейшего ученого-робототехника Родни Брукса, робототехника еще находится на начальной фазе развития. И чтобы перевести ее на качественно новый уровень, необходимо, чтобы роботы, как минимум, приобрели отличные навыки распознавания речи и жестов человека, мелкой моторики, синтеза и анализа внешней среды и социального общения. Соответственно, развитие робототехники напрямую зависит от развития смежных отраслей, ведь только так можно расширить выполняемые задачи и улучшить качественные характеристики оборудования.

Создание новых материалов, внедрение адаптивного программного обеспечения, разработка новых источников энергии – все это позволит в ближайшем будущем создать новые и еще более совершенные роботы. Например, благодаря объединенной цифровой сети и искусственному самообучающемуся интеллекту (Intellingrence) новые роботы:

  • смогут эффективно коммуникацировать между собой и с людьми;
  • приобретут способность осознанно говорить на многих языка мира и распознавать эмоциональное настроение людей;
  • научатся визуально и мануально распознавать и идентифицировать живые и неживые объекты;
  • получат навыки в навигации, что значительно расширит их технологические возможности.

Создание новых композитных и металлических материалов, сенсорных датчиков и речевых устройств наделит роботы в будущем новыми технологическими функциями. Промышленные манипуляторы станут более мобильными и компактными, а бытовые роботы станут более похожими на анатомические формы человека. Использование облачных технологий позволит роботизированным устройствам во много раз быстрее обрабатывать информацию, повысит их производительность и улучшит интеллектуальные способности. Они смогут подключаться к системам умного дома, отслеживать безопасность периметра и пр.

Создание роботов – кропотливый и высокотехнологический процесс. Необходимо четко выстроить алгоритм работы манипулятора, рассчитать процессы нагружения по нескольким осям и обеспечить длительную безаварийную работу. Все это возможно только при использовании материалов и комплектующих соответствующего качества и обладающих заданными механическими, химическими и технологическими свойствами. На то, как будет выглядеть робот будущего, влияют не только производственные и экономические факторы. Их внешний вид и функциональность также будут определяться экологической составляющей, степенью взаимодействия роботов и людей, необходимостью социализации роботизированных устройств и развитием сопутствующих индустрий. Так, высокоскоростной интернет позволит повысить степень самоорганизации и расширит опциональность роботизированной техники. А пандемия COVID-19 обусловила весьма значимые предпосылки для глобальной автоматизации онлайновых торговых площадок и для создания роботов-курьеров, способных фасовать, доставлять и даже разогревать продукты питания.

Робот на производстве

Робот на производстве

Усовершенствование материалов

Современная робототехника напрямую зависит от доступных материалов и ресурсов. Именно это один из наиболее значимых факторов для развития данной индустрии, так как ресурсы нашей планеты ограничены, а для создания инновационной электроники, мощных аккумуляторов нужны дефицитные компоненты. Поэтому будущее отрасли определяется современными разработками инновационных материалов. И хоть сегодня широко используются высокопрочные стали, титановые и алюминиевые сплавы, углеводородные волокна, каждый производитель, как правило, старается внедрять в производство собственные разработки. В целом наука вместе с промышенностью сейчас сосредоточены на разработке и производстве следующих материалов для робототехнической сферы:

  • аустенитные алюмообразующие стали AFA-SS, обладающие высокой коррозионной стойкостью и способные выдерживать экстремально высокие температуры;
  • литая нержавеющая сталь CF8C-Plus, характеризующаяся улучшенными свойствами высокотемпературного растяжения и высоким сопротивлением усталости;
  • сверхпрочные полимерные мембраны и нанокомпозиты на основе поликристаллического алмаза;
  • нанопокрытия с повышенной эрозионной стойкостью и покрытия из стекловидных ультрадисперсных частиц на основе железа;
  • смазочные материалы с добавлением твердых смазывающих компонентов, а также наночастиц;
  • графен и другие высокопрочные материалы на основе углерода, которые можно использовать для интеллектуальных композитов, транзисторов и других элементов электроники и электроприводов;
  • мононитрид галлия, выступающего полупроводниковым материалом нового поколения.

Использование 3D печати композитными материалами и новые технологии производства высокопрочных молекулярных полимеров способствуют снижению стоимости промышленных и сервисных роботов и делают их более доступными. Однако такие технологии применимы в большинстве случаев только для малонагруженных моделей. Роботизированное оборудование и его силовые элементы, предназначенные для интенсивной эксплуатации и работы с высокими удельными и весовыми нагрузками, создаются на основе высокопрочных сталей и сплавов, способных обеспечить должную мощность, прочность и работоспособность манипуляторов.

Машинное обучение

В новом тысячелетии машинное обучение, как наука, изучающая проблемы анализа, обработки и представления данных в цифровом виде, – мейнстрим цифровых и компьютерных технологий. И так как данная сфера развивается семимильными шагами, профессионалы стали все чаще оперировать терминами «слабый искусственный интеллект» и «сильный искусственный интеллект». Под первым понимается обучающиеся системы, способные решать отдельные задачи, под вторым – умные системы, под силу которым интеллектуальное мышление и выстраивание причинно-следственных связей на основе обработки различных данных.

Таким образом, машинное обучение дает возможность сделать из робота аналитика, способного на основе закономерностей построить прогноз для заданной величины или проанализировать и скорректировать эффективность применяемой методики лечения, распределения логистических потоков, загруженности производственных линий, выявить ошибки в технологии и пр.

Новые источники энергии

В наши дни роботизированные устройства имеют автономное, кабельное и комбинированное питание. Но чтобы обеспечить им улучшенную мобильность, ученые и инженеры стремятся разработать компактные и мощные аккумуляторы, способные обеспечить надежное питание в течение длительного времени и с минимальным периодом подзарядки.

Уже сегодня созданы низковольтные источники питания, управляемые дистанционно и имеющие несколько режимов работы и расширенный диапазон выходных параметров. Уже в ближайшее будущее это позволит нам наблюдать появление в быту и на производстве дронов, андроидов и манипуляторов, способных на автономном питании работать без подзарядки в течение нескольких часов и с учетом конкретного ситуативного сценария.

роботы Aelos

Программируемые роботы Aelos

В каких сферах используется робототехника?

Роботизация полезна для предприятий любого масштаба и направления деятельности. Она позволила значительно улучшить рентабельность и эффективность многих отраслей. Расширила возможности медицины и аэрокосмонавтики. И просто незаменима, когда технология производства представляет опасность для жизни и здоровья персонала, а ручное выполнение операций не обеспечивает должного качества.

Основными технологическими роботизированными системами являются комплексы сварки, сборки, нанесения покрытий и пр. Также они незаменимы в буровом и горном деле, при монтаже огнеупоров в металлургии, в легкой промышленности. Рассмотрим несколько вариантов, где с помощью роботизированных механизмов и устройств удалось выйти на кардинально новый уровень.

Промышленность

Наиболее обширную группу сегодня представляют промышленные роботы. Они используются практически каждой компанией и могут применяться неограниченно. Поэтому достаточно сложно перечислить все сферы, где применяют промышленных роботов. Для наглядности приведем статистику.

 Распределение поставок роботов по отраслям промышленности

Распределение поставок роботов по отраслям промышленности в 2017 году

Металлообрабатывающая промышленность – один из лидеров по количеству установленных роботов. Но к наиболее роботизированным отраслям относятся автомобилестроение, производство электроники и продуктов питания. Не уступают им мировая химическая, горная и атомная промышленность, а также судостроение и авиастроение.

Медицина

Детерминированная среда больничных отделений и палат создает положительные предпосылки, чтобы робототехника в медицине развивалась так же активно, как и в промышленном сегменте. Сегодня уже никого не удивит:

  • робот-хирург, сверхточный скальпель которого помогает ассистировать на операциях,
  • робот-сиделка, выдающая лекарства по расписанию и обеспечивающая уход за тяжелыми больными;
  • экзоскелет, возвращающий подвижность людям с ограниченными физическими возможностями;
  • терапевтический робот в виде животного, снижающий уровень стресса и стимулирующий людей на взаимодействие;
  • робот Саул – уникальная модель, способная эффективно разрушать и ослаблять клеточные стенки микробов и вирусов посредством генерации мощных ультрафиолетовых импульсов. Такая особенность сделала его эффективным помощником в борьбе со смертельными заболеваниями, в том числе и с вирусом Эбола;
  • роботы-симуляторы 5-го поколения. Они невероятно реалистичны и позволяют отработать обучающемуся медицинскому персоналу обширные навыки: от оказания первой помощи при сердечном приступе и выполнения инъекций до проведения полостных операций.

Самым известным в мире медицинским роботом является робот-хирург da Vinci, разработанный компанией Intuitive Surgical. С каждым годом расширяется список, операций, официально разрешенных для выполнения с его применением. Только в 2018 году пять тысяч таких роботизированных хирургов принимали участие в проведении более миллиона операций различного типа.

Мы перечислили лишь небольшое количество вариантов, для чего используют роботов в медицине. Практически их возможности гораздо шире и каждый год появляются новые модели и модификации, позволяющие кардинально улучшить качество терапии, медицинской и спортивной реабилитации, эффективности борьбы со смертельно опасными вирусами.

Применение роботов в медицине

Применение роботов в медицине

Сельское хозяйство

В этой сфере роботизированная техника также широко и вариативно используется. Производители предлагают рынку многочисленные конструктивные вариации роботизированных механизмов, которые используются для внесения удобрений в почву, высадки семенного материала, борьбы с сорняками, мониторинга состояния посевов и даже поиска растений, пораженных вредителями и болезнями. Только в 2017 году по данным IFR (Международной федерации робототехники) для сельского хозяйства было закуплено 6055 роботов различной конструкции.

Применение роботов в сельском хозяйстве

Применение роботов в сельском хозяйстве

Военное дело и ЧС

Робототехника и машиностроение в технологическом тандеме позволили создать модели, которые кардинально повлияли на ход военных действий и качество проведения спасательных работ. Специализированные роботы и манипуляторы позволяют избежать потерь личного состава и гражданского населения, провести:

  • спасательные работы с целью поиска пострадавших, извлечения их из завалов и эвакуации;
  • разрушение поврежденных зданий и расчистку проходов и проездов;
  • разведку маршрутов движения;
  • обнаружение радиоактивных, взрывчатых и других опасных веществ;
  • разминирование.

Роботы – лучшие помощники при ликвидации аварий на атомных электростанциях. Во время аварии на ЧАЭС было применено несколько роботов, что позволило избежать еще больших жертв: РР-Г1 выполнял визуальный осмотр и определял уровень радиационного фона, а Моботы Ч-ХВ активно использовались для радиационной разведки и очистки крыши. При аварии на АЭС Фокусима только роботы-наблюдатели Toshiba смогли проникнуть в плавящиеся реакторы, что позволило мониторить ситуацию и минимизировать последствия бедствия.

Беспилотные летательные аппараты в зависимости от технического оснащения и цифрового обеспечения могут проводить разведку, корректировать действия сил и даже вести огонь по позициям противника. А в мирное время их используют для мониторинга техногенных и природных катастроф и для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.

Развитие электроники позволяет сделать роботы еще более совершенными и расширить их функциональность. Так новая модель SCRATCHbot, оснащенная сенсорными усами, будет эффективно отыскивать людей в завалах и определять их местоположение с точностью до миллиметра, что значительно повысит качество спасательных работ.

Покорение и изучение космоса

Учитывая, что космические просторы не пригодны для обследования человеком, историческая роль роботизированной техники для их исследования безмерна. Она создается специально для того, чтобы помогать собирать данные и проводить различные изыскания во внеземных мирах.

Посадочные аппараты и автономные манипуляторы, предназначенные для определения жизни на других планетах, получения и аналитики их образцов грунта и воздуха, также как и космические ракеты и орбитальные станции просто нашпигованы многочисленными датчиками, сенсорами и прочими элементами роботизированных систем. Они обеспечивают жизнеобеспечение космонавтов и работоспособность астрофизических, технологических, исследовательских и других модулей, определяют точность посадки и качество проведения разведочных работ, контролируют взаимодействие всех устройств и элементов, минимизируют ошибки управления, заданные членами экипажа.

Транспорт

Беспилотные автомобили и летательные аппараты, автономные автобусы и водные такси, управляемые электроникой, – уже реалии сегодняшнего дня. Разработки в данном направлении наиболее успешно ведут компании Tesla, General Motors, Google и Ford, которые активно соперничают между собой за лидерство на рынке.

В некоторых странах Европы уже курсируют автоматизированные поезда, управляемые цифровым интеллектом. И как показывает практика, такое решение обеспечивает более высокий уровень безопасности и повышает рентабельность перевозок. А роботы-парковщики позволили решить проблему с рациональным распределением мест в паркинге и на уличных парковках.

Образование и обучение

Учитывая активное развитие робототехники в быту, применение роботизированных устройств на уроках, лекциях и практических занятиях – лучшая мотивация для современной молодежи к получению качественных и всесторонних знаний. Сегодня существует большое количество обучающих роботов, помогающим педагогам нести просвещение в массы.

Makeblock mBot – программируемый робот-конструктор с большим техническим потенциалом. NAO – миниатюрный андроид, способный наблюдать, воспринимать человеческую речь, разговаривать и работать с предметами. Но больше всего в образовательной сфере применяются роботы-стимуляторы. Они помогают будущим медикам отрабатывать манипуляционные и операционные навыки, электронщикам – собирать схемы и платы, физикам и химикам – проводить исследования.

Логистика

На данную отрасль приходится более 50% сервисных роботов. Складские мобильные роботы, электрический беспилотный транспорт, силовые экзоскелеты, упаковочные системы становятся важным новым инструментом в логистике. Их главное преимущество – многозадачность и исключение вероятности ошибки.

Объемы продаж сервисной робототехники

 Объемы продаж сервисной робототехники в тыс. единиц

К тому же они существенно снижают расходы и повышают эффективность электронной торговли. Возможно, именно поэтому в последнее время отмечается очень высокий спрос на аренду робототехники.

Преимущества использования роботов

Машины давно вышли из лабораторий и активно применяются в различных сферах. Они склонны к меньшему количеству ошибок, более эффективны и рентабельны, а также могут работать с минимальными простоями на техническое обслуживание. Назовем их основные достоинства.

  • Отличная производственная и экономическая альтернатива человеческому труду.
  • Освобождение работников от тяжелого труда и работы во вредных условиях.
  • Возможность прямого управления в удаленном доступе.
  • Многозадачность и эффективность выполнения основных и вспомогательных задач.
  • Самоорганизация киберфизических систем.
  • Улучшение рабочей эргономики.
  • Проведение оперативной корректировки программного обеспечения.
  • Возможность мониторинга отдельного устройства и всего комплекса в целом в любом временном интервале.
  • Легкая адаптация практически к любой внешней среде.
  • Универсальный лингвистический принцип управления.
  • Повышение культуры обслуживания и качества выпускаемой продукции.
  • Легкая интеграция решений и протоколов различных систем и кибернетических архитектур.

Недостатки

  • Достаточно высокая стоимость.
  • Постоянное обновление программного обеспечения.
  • Необходимость грамотной политики социальной защиты работающего населения.
  • Сложная и дорогостоящая утилизация блоков питания, используемых комплектующих и изношенных устройств.
  • Высокопрофессиональное техническое и цифровое обслуживания.
  • Отсутствие сверхмощных и компактных источников питания.
  • Создание предпосылок для безработицы.

Заменят ли роботы людей?

Еще на заре зарождения робототехники человечество мучал риторический вопрос – способна ли технократическая культура полностью заменить человека. Поэтому увеличение темпов роботизации и автоматизации промышленности и сервиса вызывает у части населения определенные опасения и рождает различные домыслы о возможных негативных последствиях внедрения машинного интеллекта в нашу жизнь. Но большинство ученых сходится во мнении, что в ближайшем будущем данные сомнения беспочвенны. Зато роботизация многих сфер деятельности человека, инновации в искусственном интеллекте и создание сверхпрочных сталей и сплавов открывают грандиозные перспективы для дальнейшего развития нашей цивилизации. Различные манипуляторы и роботы заменят людей на вредном производстве, будут качественно выполнять рутинные задачи и станут умными помощниками в быту.

Рука робота

Рука робота

Но так или иначе будущее робототехники создается руками наших современников и только человек определяет, какие задачи она будет решать. Возможно, в будущем отгрузка продукции на металлоцентрах компании «Метинвест-СМЦ» также будет осуществляться роботами-манипуляторами. Ну а сегодня мы готовы традиционными способами выполнить ваши заказы. Звоните 0800-30-30-70, у нас лучший ассортимент и конкурентные цены.