Ваше місто
smc@metinvestholding.com
Написати листа
smc@metinvestholding.com
0 800 30 30 70
Подзвонити
0 800 30 30 70
Замовити дзвінок
Увійти

Зареєструватися

Розвиток робототехніки: майбутнє вже настало

  1. Головна
  2. Статті
  3. Розвиток робототехніки: майбутнє вже настало
Розвиток робототехніки: майбутнє вже настало
Розвиток робототехніки та роботи майбутнього у різних сферах використання: машинобудуванні, медицині, логістиці, вивченні космосу. Перспективи розвитку робототехніки у світі та як вони змінять розвиток людства
Розвиток робототехніки: майбутнє вже настало
Метінвест СМЦ
https://metinvest-smc.com/ua/articles/razvitie-robototexniki-budushee-uzhe-nastupilo/
2021-11-21 19:29:54
Розвиток робототехніки: майбутнє вже настало
08 Листопада 2021

Сьогодні, коли машини та автоматизовані пристрої нас оточують на виробництві, у транспорті та у побуті, навіть не віриться, що ще 100 років тому, а буквально у 1920 році було вперше використано слово «робот». Й те, до лексикону його ввів не інженер, а письменник Карел Чапек, який у своїй фантастичній п'єсі «Росумовські універсальні роботи» описав першу механічну людину. Зараз ведуться різні дебати про те, що керовані людиноподібні механізми створювалися геніальними винахідниками й раніше, наприклад, Аль-Джазарі та Леонардо да Вінчі, але тільки у XX столітті робототехніка з'явилася як промислова галузь. Виникнувши на основі кібернетики та механіки, вона викликала новий виток розвитку нашої цивілізації та спровокувала розвиток і цих наук, і появу нових напрямків у програмуванні, електротехніці, електроніці та матеріалознавстві.

Роботи – частина нашого життя

Найбільш яскраво та барвисто роботи майбутнього зображені кінематографом. Термінатор, роботи-трансфомери, кіборг у вигляді милої Харука Аясе, Робосапієн – у кожного покоління свої улюблені кіногерої. Але поки ми із завмиранням серця стежимо за розвитком подій на екранах, роботизовані механізми давно увійшли в наше повсякденне життя, й більшість з них виглядають зовсім не як кіборги. Тож залишимо майбутнє фантастам і повернемось у наш день насущний.

Сучасні роботи – високотехнологічні пристрої, що виконують виробничі, транспортні, сервісні та навчальні функції. Вони:

  • здатні замінити людину у багатьох галузях та працювати у високопродуктивному та інтенсивному режимі;
  • забезпечують високу точність виконуваних операцій;
  • можуть імітувати біокінетику тіла людини та тварин і допомагають повернути мобільність людям з обмеженими фізичними можливостями;
  • ефективно виконують свою функцію у складних умовах експлуатації, наприклад, при наявності радіації та впливі високих температур.

Виробничі маніпулятори, роботи-безпілотники, інтерактивні іграшки, роботи-хірурги, побутові андроїди, роботи-собаки, дрони, роботи-укладачі цегли та інше – це вже наша реальність. Їм не дивуються навіть діти, а дорослі все активніше використовують їх у різних цілях.

Обсяги продажів промислових роботів у світі

Обсяги продажів промислових роботів у світі у тис. одиниць

За даними аналітиків IDC – Міжнародної дослідницької та консалтингової компанії – ринок промислової робототехніки з урахуванням програмного забезпечення до 2022 року виросте до 210 мільярдів доларів. На сьогодні найбільш швидкозростаючим ринком робототехніки у світі є Азія. У гонитві патентів на винаходи для роботів багато років лідирує Китай – на нього припадає 35% поданих заявок, що майже вдвічі перевищує показники Японії. Кожен 3 робот продається у КНР, і на 10 000 зайнятих працівників у китайській промисловості у 2017 році припадало 97 роботів, хоча у 2011 році ця цифра складала лише 11 роботів. Але світовим лідером за щільністю роботів залишається Південна Корея – 710 роботів на 10 000 працівників, зайнятих у промисловості.

Перспективи розвитку робототехніки у світі

За словами найбільшого вченого-робототехніка Родні Брукса, робототехніка ще перебуває на початковій фазі розвитку. І щоб перевести її на якісно новий рівень, необхідно, щоб роботи, як мінімум, набули відмінних навичок розпізнавання мови та жестів людини, дрібної моторики, синтезу та аналізу зовнішнього середовища і соціального спілкування. Відповідно, розвиток робототехніки безпосередньо залежить від розвитку суміжних галузей, адже тільки так можна розширити виконувані завдання та покращити якісні характеристики обладнання.

Створення нових матеріалів, впровадження адаптивного програмного забезпечення, розробка нових джерел енергії – все це дозволить у найближчому майбутньому створити нові та ще більш досконалі роботи. Наприклад, завдяки об'єднаній цифровій мережі та штучному інтелекту(Intellingrence), здатному до самонавчання, нові роботи:

  • зможуть ефективно комунікувати між собою та з людьми;
  • набудуть здатності усвідомлено говорити багатьма мовами світу та розпізнавати емоційний настрій людей;
  • навчаться візуально та мануально розпізнавати й ідентифікувати живі та неживі об'єкти;
  • отримають навички у навігації, що значно розширить їхні технологічні можливості.

Створення нових композитних та металевих матеріалів, сенсорних датчиків та мовних пристроїв наділить роботи у майбутньому новими технологічними функціями. Промислові маніпулятори стануть мобільнішими та компактнішими, а побутові роботи стануть більш схожими на анатомічні форми людини. Використання хмарних технологій дозволить роботизованим пристроям набагато швидше обробляти інформацію, підвищить їх продуктивність і покращить інтелектуальні здібності. Вони зможуть підключатися до систем розумного будинку, відстежувати безпеку периметра та ін.

Створення роботів – кропіткий та високотехнологічний процес. Необхідно чітко вистроїти алгоритм роботи маніпулятора, розрахувати процеси навантаження по кількох осях та забезпечити тривалу безаварійну роботу. Все це можливе тільки при використанні матеріалів та комплектуючих відповідної якості та тих, що володіють заданими механічними, хімічними та технологічними властивостями. На те, як виглядатиме робот майбутнього, впливають не лише виробничі та економічні чинники. Їх зовнішній вигляд і функціональність також будуть визначатися екологічною складовою, ступенем взаємодії роботів та людей, необхідністю соціалізації роботизованих пристроїв та розвитком супутніх індустрій. Так, високошвидкісний інтернет дозволить підвищити рівень самоорганізації та розширить опціональність роботизованої техніки. А пандемія COVID-19 зумовила дуже важливі передумови для глобальної автоматизації онлайнових торгових майданчиків і створення роботів-кур'єрів, здатних фасувати, доставляти й навіть розігрівати продукти харчування.

Робот на виробництві

Робот на виробництві

Удосконалення матеріалів

Сучасна робототехніка безпосередньо залежить від доступних матеріалів та ресурсів. Саме це один із найбільш значущих факторів для розвитку цієї індустрії, оскільки ресурси нашої планети обмежені, а для створення інноваційної електроніки, потужних акумуляторів потрібні дефіцитні компоненти. Тому майбутнє галузі визначається сучасними розробками інноваційних матеріалів. І хоча сьогодні широко використовуються високоміцні сталі, титанові та алюмінієві сплави, вуглеводневі волокна, кожен виробник, як правило, намагається впроваджувати у виробництво власні розробки. Загалом наука разом із промисловістю зараз зосереджені на розробці та виробництві наступних матеріалів для робототехнічної сфери:

  • аустенітні алюмоутворювальні сталі AFA-SS, що мають високу корозійну стійкість і здатні витримувати екстремально високі температури;
  • лита нержавіюча сталь CF8C-Plus, що характеризується покращеними властивостями високотемпературного розтягування та високим опором втомі;
  • надміцні полімерні мембрани та нанокомпозити на основі полікристалічного алмазу;
  • нанопокриття з підвищеною ерозійною стійкістю та покриття зі склоподібних ультрадисперсних частинок на основі заліза;
  • мастильні матеріали з додаванням твердих змащувальних компонентів, а також наночастинок;
  • графен та інші високоміцні матеріали на основі вуглецю, які можна використовувати для інтелектуальних композитів, транзисторів та інших елементів електроніки та електроприводів;
  • мононітрид галію, який виступає напівпровідниковим матеріалом нового покоління.

Використання 3D друку композитними матеріалами та нові технології виробництва високоміцних молекулярних полімерів сприяють зниженню вартості промислових та сервісних роботів та роблять їх більш доступними. Однак такі технології застосовні в більшості випадків лише для малонавантажених моделей. Роботизоване обладнання та його силові елементи, призначені для інтенсивної експлуатації та роботи з високими питомими та ваговими навантаженнями, створюються на основі високоміцних сталей та сплавів, здатних забезпечити належну потужність, міцність та працездатність маніпуляторів.

Машинне навчання

У новому тисячолітті машинне навчання, як наука, що вивчає проблеми аналізу, обробки та подання даних у цифровому вигляді, – мейнстрім цифрових та комп'ютерних технологій. Й оскільки ця сфера розвивається семимильними кроками, професіонали стали все частіше оперувати термінами «слабкий штучний інтелект» та «сильний штучний інтелект». Під першим розуміється системи, що навчаються і здатні вирішувати окремі завдання, під другим – розумні системи, під силу яким інтелектуальне мислення та вистроювання причинно-наслідкових зв'язків на основі обробки різних даних.

Таким чином, машинне навчання дає можливість зробити з робота аналітика, здатного на основі закономірностей побудувати прогноз для заданої величини або проаналізувати та скоригувати ефективність застосовуваної методики лікування, розподілу логістичних потоків, завантаженості виробничих ліній, виявити помилки в технології та ін.

Нові джерела енергії

У наші дні роботизовані пристрої мають автономне, кабельне та комбіноване живлення. Але щоб забезпечити їм покращену мобільність, вчені та інженери прагнуть розробити компактні та потужні акумулятори, здатні забезпечити надійне живлення протягом тривалого часу та з мінімальним періодом підзарядки.

Вже сьогодні створено низьковольтні джерела живлення, що керуються дистанційно та мають кілька режимів роботи й розширений діапазон вихідних параметрів. Вже в найближче майбутнє це дозволить нам спостерігати появу в побуті та на виробництві дронів, андроїдів та маніпуляторів, здатних на автономному живленні працювати без підзарядки протягом кількох годин та з урахуванням конкретного ситуативного сценарію.

Програмовані роботи Aelos

Програмовані роботи Aelos

У яких галузях використовується робототехніка?

Роботизація корисна для підприємств будь-якого масштабу та напрямку діяльності. Вона дозволила значно покращити рентабельність та ефективність багатьох галузей. Розширила можливості медицини та аерокосмонавтики. І просто незамінна, коли технологія виробництва становить небезпеку для життя та здоров'я персоналу, а ручне виконання операцій не забезпечує належної якості.

Основними технологічними роботизованими системами є комплекси зварювання, складання, нанесення покриттів та ін. Також вони незамінні у буровій та гірській справі, при монтажі вогнетривів у металургії, у легкій промисловості. Розглянемо кілька варіантів, де за допомогою роботизованих механізмів та пристроїв вдалося вийти на кардинально новий рівень.

Промисловість

Найбільшу групу сьогодні представляють промислові роботи. Вони використовуються практично кожною компанією та можуть застосовуватися необмежено. Тому досить складно перерахувати всі сфери, де застосовують промислові роботи. Для наочності наведемо статистику.

 Розподіл постачання роботів по галузях промисловості

Розподіл постачання роботів по галузях промисловості у 2017 році

Металообробна промисловість – один із лідерів за кількістю встановлених роботів. Але до найбільш роботизованих галузей належать автомобілебудування, виробництво електроніки та продуктів харчування. Не поступаються їм світова хімічна, гірська та атомна промисловість, а також суднобудування та авіабудування.

Медицина

Детерміноване середовище лікарняних відділень і палат створює позитивні передумови, щоб робототехніка в медицині розвивалася так само активно, як у промисловому сегменті. Сьогодні вже нікого не здивує:

  • робот-хірург, надточний скальпель якого допомагає асистувати на операціях,
  • робот-доглядальниця, що видає ліки за розкладом та забезпечує догляд за важкими хворими;
  • екзоскелет, який повертає рухливість людям з обмеженими фізичними можливостями;
  • терапевтичний робот у вигляді тварини, що знижує рівень стресу та стимулює людей на взаємодію;
  • робот Саул – унікальна модель, здатна ефективно руйнувати та послаблювати клітинні стінки мікробів та вірусів за допомогою генерації потужних ультрафіолетових імпульсів. Така особливість зробила його ефективним помічником у боротьбі зі смертельними захворюваннями, у тому числі з вірусом Ебола;
  • роботи-симулятори 5-го покоління. Вони неймовірно реалістичні й дозволяють відпрацювати медичному персоналу, що навчається, численні навички: від надання першої допомоги при серцевому нападі й виконання ін'єкцій до проведення порожнинних операцій.

Найвідомішим у світі медичним роботом є робот-хірург Da Vinci, розроблений компанією Intuitive Surgical. З кожним роком розширюється список операцій, офіційно дозволених для виконання з його застосуванням. Лише у 2018 році п'ять тисяч таких роботизованих хірургів брали участь у проведенні понад мільйоні операцій різного типу.

Ми перерахували лише небагато варіантів, навіщо використовують роботів у медицині. Практично їх можливості набагато ширші й щороку з'являються нові моделі та модифікації, що дозволяють кардинально покращити якість терапії, медичної та спортивної реабілітації, ефективності боротьби зі смертельно небезпечними вірусами.

Застосовування роботів у медицині

Застосовування роботів у медицині

Сільське господарство

У цій сфері роботизована техніка також широко та варіативно використовується. Виробники пропонують ринку численні конструктивні варіації роботизованих механізмів, які використовуються для внесення добрив у ґрунт, висадки насіннєвого матеріалу, боротьби з бур'янами, моніторингу стану посівів і навіть пошуку рослин, уражених шкідниками та хворобами. Лише у 2017 році за даними IFR (Міжнародної федерації робототехніки) для сільського господарства було закуплено 6055 роботів різної конструкції.

Застосування роботів у сільському господарстві

Застосування роботів у сільському господарстві

Військова справа та НС

Робототехніка та машинобудування у технологічному тандемі дозволили створити моделі, які кардинально вплинули на перебіг військових дій та якість проведення рятувальних робіт. Спеціалізовані роботи та маніпулятори дозволяють уникнути втрат особового складу та цивільного населення, провести:

  • рятувальні роботи з метою пошуку постраждалих, вилучення їх із завалів та евакуації;
  • руйнування пошкоджених будівель та розчищення проходів та проїздів;
  • розвідку маршрутів руху;
  • виявлення радіоактивних, вибухових та інших небезпечних речовин;
  • розмінування.

Роботи – найкращі помічники при ліквідації аварій на атомних електростанціях. Під час аварії на ЧАЕС було застосовано кілька роботів, що дозволило уникнути ще більших жертв: РР-Г1 виконував візуальний огляд та визначав рівень радіаційного фону, а Моботи Ч-ХВ активно використовувалися для радіаційної розвідки та очищення даху. При аварії на АЕС Фокусіма тільки роботи-спостерігачі Toshiba змогли проникнути у реактори, що плавилися, й це дозволило моніторити ситуацію та мінімізувати наслідки лиха.

Безпілотні літальні апарати залежно від технічного оснащення та цифрового забезпечення, можуть проводити розвідку, коригувати дії сил і навіть вести вогонь за позиціями супротивника. А у мирний час їх використовують для моніторингу техногенних та природних катастроф і для ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій.

Розвиток електроніки дозволяє зробити роботи ще більш досконалими та розширити їх функціональність. Так нова модель SCRATCHbot, оснащена сенсорними вусами, ефективно відшукуватиме людей у ​​завалах і визначатиме їх місцезнаходження з точністю до міліметра, що значно підвищить якість рятувальних робіт.

Підкорення та вивчення космосу

Враховуючи, що космічні простори не придатні для обстеження людиною, історична роль роботизованої техніки для їх дослідження безмірна. Вона створюється спеціально для того, щоб допомагати збирати дані та проводити різні дослідження у позаземних світах.

Посадкові апарати та автономні маніпулятори, призначені для визначення життя на інших планетах, отримання та аналітики їх зразків ґрунту та повітря, також як й космічні ракети та орбітальні станції просто нашпиговані численними датчиками, сенсорами та іншими елементами роботизованих систем. Вони забезпечують життєзабезпечення космонавтів і працездатність астрофізичних, технологічних, дослідницьких та інших модулів, визначають точність посадки та якість проведення розвідувальних робіт, контролюють взаємодію всіх пристроїв, мінімізують помилки керування, задані членами екіпажу.

Транспорт

Безпілотні автомобілі та літальні апарати, автономні автобуси та водні таксі, керовані електронікою – вже реалії сьогодення. Розробки у цьому напрямі найбільш успішно ведуть компанії Tesla, General Motors, Google та Ford, які активно змагаються між собою за лідерство на ринку.

У деяких країнах Європи вже курсують автоматизовані потяги, керовані цифровим інтелектом. І як показує практика, таке рішення забезпечує більш високий рівень безпеки та підвищує рентабельність перевезень. А роботи-парковники дозволили вирішити проблему з раціональним розподілом місць у паркінгу та на вуличних паркуваннях.

Освіта та навчання

Враховуючи активний розвиток робототехніки у побуті, застосування роботизованих пристроїв на уроках, лекціях та практичних заняттях – найкраща мотивація для сучасної молоді до здобуття якісних та всебічних знань. Сьогодні існує велика кількість навчальних роботів, які допомагають педагогам нести просвітництво в маси.

Makeblock mBot – програмований робот-конструктор із великим технічним потенціалом. NAO – мініатюрний андроїд, здатний спостерігати, сприймати людське мовлення, розмовляти та працювати з предметами. Але найбільше в освітній сфері використовуються роботи-стимулятори. Вони допомагають майбутнім медикам відпрацьовувати маніпуляційні та операційні навички, електронникам – збирати схеми та плати, фізикам та хімікам – проводити дослідження.

Логістика

На цю галузь припадає понад 50% сервісних роботів. Складські мобільні роботи, безпілотний електричний транспорт, силові екзоскелети, пакувальні системи стають важливим новим інструментом у логістиці. Їхня головна перевага – багатозадачність і виключення ймовірності помилки. 

Обсяги продажу сервісної робототехніки у тисячах одиниць

Обсяги продажу сервісної робототехніки у тис. одиниць

До того ж вони суттєво знижують витрати та підвищують ефективність електронної торгівлі. Можливо, саме тому останнім часом спостерігається дуже високий попит на оренду робототехніки.

Переваги використання роботів

Машини давно вийшли з лабораторій та активно застосовуються у різних сферах. Вони схильні до меншої кількості помилок, більш ефективні та рентабельні, а також можуть працювати з мінімальними простоями на технічне обслуговування. Назвемо їх основні переваги.

  • Відмінна виробнича та економічна альтернатива людській праці.
  • Звільнення працівників від важкої праці та роботи у шкідливих умовах.
  • Можливість прямого керування у віддаленому доступі.
  • Багатозадачність та ефективність виконання основних та допоміжних завдань.
  • Самоорганізація кіберфізичних систем.
  • Поліпшення робочої ергономіки.
  • Проведення оперативного коригування програмного забезпечення.
  • Можливість моніторингу окремого пристрою та всього комплексу загалом у будь-якому часовому інтервалі.
  • Легка адаптація практично до будь-якого зовнішнього середовища.
  • Універсальний лінгвістичний принцип керування.
  • Підвищення культури обслуговування та якості продукції, що випускається.
  • Легка інтеграція рішень та протоколів різних систем та кібернетичних архітектур.

Недоліки

  • Досить висока вартість.
  • Постійне оновлення програмного забезпечення.
  • Необхідність грамотної політики соціального захисту населення.
  • Складна та дорога утилізація блоків живлення, використаних комплектуючих та зношених пристроїв.
  • Високопрофесійне технічне та цифрове обслуговування.
  • Відсутність надпотужних та компактних джерел живлення.
  • Створення передумов для безробіття.

Чи замінять роботи людей?

Ще на зорі зародження робототехніки людство мучило риторичне питання – чи здатна технократична культура повністю замінити людину. Тому збільшення темпів роботизації та автоматизації промисловості та сервісу викликає у частини населення певні побоювання та породжує різні домисли про можливі негативні наслідки впровадження машинного інтелекту у наше життя. Але більшість учених сходиться на думці, що в найближчому майбутньому ці сумніви безпідставні. Натомість роботизація багатьох сфер діяльності людини, інновації у штучному інтелекті та створення надміцних сталей та сплавів відкривають грандіозні перспективи для подальшого розвитку нашої цивілізації. Різні маніпулятори та роботи замінять людей на шкідливому виробництві, якісно виконуватимуть рутинні завдання та стануть розумними помічниками у побуті.

Рука робота

Рука робота

Але так чи інакше майбутнє робототехніки створюється руками наших сучасників і лише людина визначає, які завдання вона вирішуватиме. Можливо, у майбутньому відвантаження продукції на металоцентрах компанії «Метінвест-СМЦ» також здійснюватиметься роботами-маніпуляторами. А сьогодні ми готові традиційними способами виконати ваші замовлення. Телефонуйте 0800-30-30-70, у нас найкращий асортимент та конкурентні ціни.