Роботы и робототехника в 21 веке

     По  мнению профессора Университета Васэда д-ра Итиро Кадо, любой робот должен включать три структурных элемента: тех-нический «мозг», наделяющий робот сознанием, механические руки, позволяющие выполнять заданную работу, и механические ноги,' предоставляющие возможность передвигаться в любом направлении. Все три элемента должны быть объединены в одном физическом теле — корпусе, к которому присоединяются устройства дистанционного восприятия информации (технические системы, функционально эквивалентные органам зрения и слуха человека), устройства ближнего восприятия информации (датчики, аналогичные по своим функциям рецепторам кожи человека)' и некоторые другие устройства, позволяющие роботу получать информацию о внешнем мире, а также различные датчики специального назначения, которые дают роботу возможность контролировать свое внутреннее состояние и поддерживать равновесие.

     Согласно  определению профессора М. Шпрингера  из Университета Куин Мэри, некое устройство, чтобы называться роботом, должно обладать минимальным набором свойств  и возможностей, таких, как: ³

1. наличие  механической руки и захвата (кисти); 

2. умение  самостоятельно передвигаться и  самостоятельно управлять своими  действиями;

3. наличие  исполнительной системы и системы  управления, которые в совокупности  обеспечивают реализацию функций  1 и 2; 

4. наличие  компьютера, способного запоминать программы управления отработкой поступающих извне приказов, а также программ реализующих решения, которые принимает сам робот, исходя из набора некоторых заранее определенных альтернатив; 

5. наличие  устройств и датчиков, способных  определять касание роботом каких-либо внешних предметов, измерять степень гладкости поверхности, твердость материала, местоположение заданного предмета, его массу, теплопроводность, температуру, степень близости этого предмета, определять его форму и размеры, характерные внешние признаки, цвет, расстояние, запах, находить местоположение рук и ног робота, а также анализироватьзвуковые сигналы.  

      Специальный директор Японской ассоциации промышленных роботов Кандзи Комэмото в качестве определения промышленных роботов предложил следующее: «Промышленный робот — это механическое устройство, способное выполнять множество различных операций из числа тех, которые человек выполняет с помощью рук и ног». Он предложил называть интеллектуальными роботами также промышленные роботы, которые помимо всего прочего способны воспринимать и анализировать внешнюю и внутреннюю информацию, а также автономно работать в изменяющихся условиях.

     Доктор  Сэйтайро Одзаки из Научно-исследовательского центра проблем механики определил  робот как механическое устройство, способное организовать свою деятельность в соответствии с внешними обстоятельствами, которые он анализирует с помощью технических устройств, соответствующих по функциям органам чувств человека. 

     Каждое  из вышеприведенных определений  понятия «робот» справедливо и уместно в том или ином конкретном контексте. Тем не менее, если бы автор, набравшись смелости, присоединил к данному перечню еще одно, собственное определение понятия «робот», то оно звучало бы так: «Робот — это механическое устройство, способное при помощи своих органов чувств и разума выполнять какую-либо работу и имеющее внешнее и функциональное сходство с человеком или некоторыми другими живыми существами». Самая важная часть в приведенном определении робота — это «устройство, способное выполнять работу». Конечно, выполнять работу могут и другие устройства, например обыкновенный токарный станок, обрабатывающий заготовки. Чтобы разграничить роботы и более простое производственное оборудование, в определение включено дополнительное условие, требующее от робота наличия механизмов, внешне и функционально напоминающих руки и ноги человека (или животного). Такое сходство придает роботу сравнительно большую универсальность по отношению к виду выполняемой работы. В тоже время наличие органов чувств, способность к логическому анализу поступающей информации и умение принимать решения, а также умение передвигаться, хотя и необходимы роботу для успешного выполнения задания, тем не менее играют вспомогательную роль.

     Попробуем применить данное определение к современным промышленным роботам, которые работают по жесткой программе, постоянно повторяя одну и ту же заданную при обучении последовательность действий. При помощи органов чувств, роль которых в данном случае играют сенсоры — датчики углов между звеньями манипулятора, и разума, в качестве которого выступает система управления движением манипулятора, эти роботы способны выполнять работу по сварке или окраске изделий. Кроме того, манипулятор этих роботов отдаленно напоминает руку человека, а их системы управления обладают хотя и слабо развитыми, но все-таки присущими человеку интеллектуальными возможностями (ориентация и управление движением руки). Следовательно, в соответствии с данным определением современные промышленные роботы с программным управлением являются отличной иллюстрацией понятия «робот». Данное автором определение исключает принадлежность к классу роботов множества различных автоматических устройств специального назначения, которые иногда тоже называют роботами.

       Возьмем, к примеру, применяемый в банковском деле аппарат для автоматической сортировки и обмена банкнот и ассигнаций Для того чтобы аппарат мог выполнять свою работу, т. е. узнавать является ли рассматриваемый предмет подлинной банкнотой или нет, и определять ее значимость, он снабжен органами чувств (системой технического зрения) и разумом (системой принятия решений). Однако банковский аппарат ориентирован на выполнение всего лишь одного вида операций, он не имеет ни малейшего внешнего сходства ни с человеком, ни с каким-либо другим живым существом и, следовательно, не может быть назван роботом в полном смысле этого слова. В качестве еще одного примера иллюстрирующего высокую избирательность данного выше определения, рассмотрим применяемые в строительстве и в дорожных работах многофункциональные экскаваторы. Они имеют механизм, довольно похожий иа руку человека, умеют самостоятельно перемещаться и способны выполнять большое число различных работ — разрушать и отдирать асфальт, рыть землю, переносить вынутый грунт и даже вытягивать из-под земли кабели и тросы. И все-таки экскаватор не может быть назван роботом, поскольку он не имеет ни собственных органов чувств, ни собственного интеллекта. 

3. Типология роботов

 

     Многие  из уже существующих и разрабатывающихся в настоящее время роботов существенно различаются как по структуре, так и по функциональным возможностям. Различают три поколения роботов. Эта классификация основана на их структурных различиях и в то же время отражает хронологию развития робототехники.

     Первыми были созданы роботы, они названы роботами первого поколения. К ним относятся практически все известные в настоящее время промышленные роботы.  Роботы второго поколения, или очувствленные роботы. Например, система «глаз—рука». Отметим, что ранние представители этого поколения обладали довольно примитивными сенсорами, а их системы принятия решений реализовывали простые переключения «жестких» программ. В дальнейшем они значительно усложнились, однако наиболее совершенные роботы этого класса существуют пока лишь в лабораториях.

     Роботы  третьего поколения, или роботы с искусственным интеллектом, находятся в настоящее время в стадии разработки. Одной из основных проблем их создания является проблема знаний.

     В ряде случаев оказывается удобным  пользование не структурной, а функциональной классификацией, поскольку она указывает, что робот может делать и для чего применяться. Рассмотрим такую классификацию, используя понятие степени интеграции функций робота.

     Развитые, функционально завершенные системы, являющиеся компонентами роботов разного типа, могут быть разделены на пять основных групп:⁴

группа В — системы восприятия зрительной, слуховой, тактильной и других типов информации о внешнем мире;

группа М — системы воздействия на объекты внешнего мира — различные манипуляторы, толкатели и т. п.;

группа Т — системы, обеспечивающие перемещение робота (колесные, гусеничные, шагающие, плавающие, летающие платформы и аппараты);

группа П— системы целеполагания и планирования действий робота, системы решения задач;

группа Р — системы, обеспечивающие коммуникацию робота с, человеком-оператором и другими роботами на языках общения различных уровней, вплоть до естественного. 
 
 
 
 

2. Разновидности существующих роботов

 

2.1 Робот на ресепшн 
 

         Рост улыбчивого робота всего  1 метр. Передвигается он на колесах.  Он способен узнавать людей  и поддерживать беседу (его словарный  запас 10000 слов!) Специальность Wakamaru - без устали благодарить посетителей отеля, развлекать их песнями, чтобы они не скучали.⁵

       

2.2 Робот секретарша 

     На выставке робототехники IREX 2005 японская компания "IN THE SKY" представила  робота, который вполне может заменить секретаря, встречающего посетителей офиса. Робот по имени Sora оснащен камерой, микрофоном и спикером. Все посетители могут узнавать от робота всю необходимую им информацию, выбирая необходимые опции на его экране.

     Робот-секретарша может сканировать также визитные карточки, определяя, таким образом, кто перед ним находится. Затем он может указать посетителю, в какую сторону ему необходимо идти. Интересно, что эта информация может отображаться на экране, а кроме этого робот может указывать направление жестом руки. И с помощью робота можно проводить видеоконференции между сотрудниками офиса и ожидающими посетителями. 

2.3 Робот-бармен 

          Кроме того, по словам создателей, робот умело наливает пиво  из кеги в стакан. За всеми  его действиями следит обычный  ПК.

          Работать Mr Asahi может круглосуточно,  и на обслуживание одного клиента  робот-бармен тратит менее двух  минут, экономя таким образом в среднем 13 минут каждому посетителю. 

2.4 Робот-медсестра 

     В Германии ученые работают над созданием робота-медсестры. Первые роботы медсестры должны появиться в немецких больницах в 2010 году.

     Робот возьмет на себя мытье полов и  другую рутинную работу, так что  медсестры смогут все внимание уделять  пациентам. Кроме того, робот сможет сам измерить больному температуру. 

2.5 Робот АРМ-рестлер

      Профессором Института IRIS, Chul-Goo Kang и его коллегами был успешно разработан и показан первый в мире интеллектуальный робот арм-рестлер, на фестивале Future Tech Korea 2005. Робот арм-рестлер автоматически приспосабливает свою силу к силе противника, и даже определяет его отношение, волю и упорство.

Этот робот  даже умеет приветствовать подходящих к нему людей, говоря: “Привет!”, “Рад познакомиться”, и приглашать их померяться силой. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  используемых источников 

1. В.И.  Захарова и М.П. Васильева “Промышленные  роботы”

2. http://www.popmech.ru/article/2048-robot-na-resepshn/

3.http://gizmod.ru/2005/12/01/actroid--devushka-robot/

4.http://gizmod.ru/2008/07/04/v_japonii_prezentovali_robota-barmena/

5.http://www.micro-system.org/oliviya-robot-dlya-zony-resepshn.php