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.
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:
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 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.
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:
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
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:
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.
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.
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.
Программируемые роботы Aelos
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.
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 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.
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:
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
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
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:
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.
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.
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.
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.
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 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.
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.
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
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.
