Проект з інформатики: "Розвиток робототехніки" - 17 група ФМФ, 2015
Зміст
Розвиток робототехніки
Робототе́хніка (від робот і техніка; англ. robotics) (англ. robotics, нім. Robotertechnik f) — прикладна наука, що займається розробкою автоматизованих технічних систем (роботів). Орієнтована на створення роботів і робототехнічних систем, призначених для автоматизації складних технологічних процесів і операцій, у т. ч. таких, що виконуються в недетермінованих умовах, для заміни людини при виконанні важких, втомливих і небезпечних робіт.
Ідея проекту
Головною відмінною рисою сучасності є небачений розвиток науки та техніки. Автоматизація та робототехніка є одним із пріоритетних напрямків розвитку промисловості в усіх розвинених країнах. Дана галузь є важливою також і в міжнародних програмах розвитку науково-технічного потенціалу.
Матеріали проекту
Першими помічниками людини були механізми, що дозволяють збільшити його силу й швидкість переміщення. Навіть перші рахункові машини будувалися на механічному принципі. Однак уперше слово "робот" було уведено Карелом Чапеком в 1920 р. у фантастичній п'єсі "РУР" ("Расумскі універсальні роботи"). Областю застосування роботів стали області діяльності людини, небезпечні для його життєдіяльності. Як правило, це були дистанційно керовані маніпулятори для роботи в атомних реакторах, у підводних апаратах і космічних кораблях. В 1947 році в Арагонській національній лабораторії були вперше розроблені механічні руки для роботи з радіоактивними матеріалами. Уже в 1948 році дані роботи були оснащені системою відображення зусилля, щоб оператор мав можливість відчувати зусилля, що розвиває виконавчий орган. Перші місяцеходи й марсоходи були оснащені маніпуляторами для збору ґрунту. Керування даними маніпуляторами здійснювалося із землі по командах оператора. В 1963 році вже була досліджена проблема розпізнавання багатогранних об'єктів, а в 1968 році вже були створені програмні пристрої, що дозволяють із застосуванням телевізійної камери знаходити предмети, які повинен був взяти робот своїм захоплюючим пристроєм.
Таким чином, теоретичні основи сучасної робототехніки були закладені ще в 60-і роки, але їхня реалізація стримувалася відсутністю відповідних технологій, матеріалів, ресурсів обчислювальних систем. У цей же час фантаст Айзек Азимов придумує слово "роботикс" (робототехніка) і вперше формулює три закони робототехніки:
1. Робот не може заподіяти шкоду людині або своєю бездіяльністю допустити, щоб людині була заподіяна шкода.
2. Робот повинен підкорятись командам людини, якщо ці команди не суперечать першому закону.
3. Робот повинен піклуватися про свою безпеку, поки це не суперечить першому й другому законам.
Ці три закони Айзека Азимова до сьогоднішнього дня залишаються стандартами при проектуванні й розробці роботів.
Що вже вміють людиноподібні механізми:
1 ходити, бігати, підніматися по сходах, перестрибувати перешкоди висотою до півметра;
2 танцювати, ходити на лижах, грати у футбол, кидати дротики;
3 грати в шахи, на музичних інструментах, диригувати оркестром;
4 робити уколи і хірургічні операції;
5 розпізнавати і синтезувати людську мову, вести бесіду, тиснути руки, посміхатися;
6 забиратися по будинку, виконувати функції секретаря, стежити за дітьми і тваринами, змішувати коктейлі, подавати на стіл;
7 охороняти будинок, битися з іншими механізмами.
З кожним роком роботи удосконалюються і розумнішають, але все ж їх штучний інтелект покищо не зрівняється з людським. На даний момент ще не вироблений задовільний критерій «розумності».
Найвизначніші етапи розвитку робототехніки 1959-2013.
1959 - Розробка першого промислового робота Перший промисловий робот був створений винахідником самоучкою Джорджем Деволом. Робот важив дві тонни і управлявся програмою записаної на магнітному барабані. Творці використовували гідравлічні приводи, а точність маніпулятора становила 0,254 мм. В результаті був оформлений патент США № 2988237 і потім заснована компанія Unimation. Саме Unimation Джорджа Девола прийнято вважати родоначальником роботобудування.
1962 - Встановлений перший циліндричний робот 6 роботів Versatran від компанії AMF (American Machines Foundry), були встановлені на заводі Ford у Гуанчжоу, США. Назва Versatran був определно від слів "versatile transfer".
1968 - Створений перший промисловий робот - рука Створено перший промисловий робот-маніпулятор аналогічний людській руці
1969 - Створення першого зразка технічного зору для робота Перше технічне зір для промислових роботів, було продемонстровано в Стенфордському дослідницькому інституті
1969 - Поява перших фарбувальних роботів у світі Норвезька корпорація розробила Trallfa перші промислові фарбувальні роботи для власного споживання. Основним поштовхом для розвитку цього напрямку стала нестача робочої сили в цьому періоді.
1970 - Hitachi (Японія) створило інтелектуальне технічне зір Робот вперше зміг визначати габарити виробів і місце їх розташування.
1971 - Встановлена перша роботизована лінія на заводі Daimler Benz Перша виробнича лінія з застосуванням зварювальних роботів в Європі, була поставлена компанією KUKA на завод Daimler Benz, Sindelfingen.
1973 - Створений перший шести-осьовий промисловий робот в світі KUKA розриває угоду про використання роботів Unimate і приступає до розробки власних роботів. Промисловий робот KUKA Famulus, був першим у світі шести-осьовим маніпулятором із застосуванням електроприводу для всіх осей.
1973 - Розробка нового типу робота Stanford arm Stanford arm це роботизована рука призначена для складання невеликих виробів з використанням датчиків торкання і сенсорів зворотного тиску. Управління даними роботом здійснювалося з допомогою міні-ЕОМ. Пізніше, творець даного робота професор Шейман заснував компанію Viacarm Inc для просування і реалізації даної технології на виробничих підприємствах.
1974 - Поява першого промислового контролера для упраління роботом За замовленням компанії Cincinnati Milacron Corporation, був створений перший у світі промисловий робот програмований контролер. Робот був названий T3.
1974 - Вперше був застосований цифровий мікропроцесор в контролері робота Промисловий робот IRB 6 від компанії ASEA (майбутня ABB), був першим маніпулятором управління яким здійснювалося контролером S1, в якому використовувався 8-ми бітний мікропроцесор Intel. Об'єм пам'яті процесора, становив 16Кб. S1 мав 16 цифрових входів/виходів і программировался з допомогою 16 клавіш і чотирирозрядний цифровий дисплей.
1975 - Створено перший промисловий робот вантажопідйомністю до 60 кг З появою попиту в автомобільній промисловості на роботи з більш високою вантажопідйомністю, компанія ABB створила перший у світі промисловий робот з корисним навантаженням до 60 кг. Вперше цей робот був використаний на заводі Saab, Швеція.
1976 - робот Вперше в космосі Рука робота вперше була застосована в космічних зондах Viking 1 і 2.
1978 – Перші універсальні складальні роботи PUMA від Unimation і Vicarm За підтримки General Motors, були впроваджені роботи PUMA (Unimation/Vicarm) для автоматизації складальних процесів. Це дозволило скоротити значну частину людей, зайнятих у подібних операціях.
1978 - Розробка перших роботів SCARA У 1978 Хіроші Макино з університету Яманасі, Японія, розробив робота-SCARA. Це був технологічний прорив, оскільки саме роботи Scara були оптимальним рішенням для деяких технологічних операцій пов'язаних з швидким переміщенням виробів.
1979 - Створений перший робот з використанням редукторів Завдання по автоматизації точкового зварювання, відкрили нову еру в робототехніці з застосуванням електро-редукторів, які прийшли на зміну гідравлічних приводів. Компанія Nachi, Японія розробили перший робот на базі редукторів.
1981 - Виробництво перших роботів Puma в Європі Фінська компанія Nokia приступила до виробництва промислових роботів за ліцензії Unimation. У 1980-их роках було випущено близько 1500 роботів з торговим назвою Puma, серед них була популярна модель Puma-560.
1982 - IBM розробляє мова програмування для роботів Спеціально для роботизованих пропозицій, IBM створив потужний і легко застосовний мову програмування.
1984 - Adept представила перший робот Scara з електроприводом Компанія Adept з'явилася на ринку новий тип роботів SCARA із застосуванням електродвигунів. Нова конструкція зробила роботи більш простими і надійними, зберігши високу швидкість.
1985 - Вперше, роботи почали робити роботів Перші хто використовував власні промислові роботи для створення роботів, була компанія Fanuc
1992 - ABB представила принципово новий контролер S4 S4 значно значно полегшив створення робочих програм робота за рахунок зручного зовнішнього інтерфейсу.
1996 - KUKA випустила перший контролер на базі Windows Вперше контролер запропонував користувачу зрозумілий інтерфейс Windows, а так само 6d мишку для спрощення і прискорення процесів створення керуючих програм.
2003 - Робот відправився на Марс Місія Mars Exploration Rover почалася в 2003 році з моменту відправлення з двох роботизованих марсоходів, для дослідження Марса і геології.
2003 - Перший робот Атракціон KUKA перший з виробників промислових роботів представила Атракціон отримав назву Robocoaster. Robocaster застосовується в парках розваг і спеціалізується на екстремальному обертанні любителів гострих відчуттів.
2004 – Motoman представив перший контролер керуючий до 38 осей Motoman, Японія представив покращений контролер (NX100), який забезпечував синхронне керування чотирма роботами, до 38 осей. NX100 отримав сенсорний екран і базувався на операційній системі WindowsCE.
2006 – Створення людиноподібного промислового робота Motoman, Японія справив першого людиноподібного робота з 13 осями. Даний робот дуже добре проявив себе в операціях зі складання виробів.
2007 - Перший ромышленный робот вантажопідйомністю 1000 кг KUKA перша в світі створила промисловий робот вантажопідйомністю 1000 кг Він значно
2014 рік — переломний. Відразу п'ять найбільших економік світу оголосили про масштабних програмах державної підтримки робототехніки:
| Країна | Назва програми | Рік | Основні напрямки | Інвестиції |
| США | National Robotics Initiative | 2011 | Цифрове виробництво, медицина та здоров'я, роботи військового та космічного призначення. Підтримка через дослідницькі гранти. | Приблизно 500 мільйонів доларів на робототехніку з 2,2 мільярда на цифрові технології до 2020 року. На сьогоднішній день фінансується проектів приблизно на 100 мільйонів доларів. |
| Евросоюз | SPARC | 2014 | Промислові та сервісні роботи. | 2,8 мільярда євро, з яких 700 мільйонів євро — державні гранти, 2,1 мільярда євро — приватні інвестиції. |
| Франция | France Robots Initiative | 2014 | Всі галузі цивільної робототехніки. | 100 мільйонів євро, проект підтримується за допомогою дослідницьких грантів і субсидій на модернізацію виробничих потужностей. |
| Великобританія | Robotics and Autonomous Systems | 2014 | Інтелектуальні роботи і автономні транспортні системи. | 100 мільйонів євро, проект підтримується за допомогою дослідницьких грантів і субсидій на модернізацію виробничих потужностей |
| Південна Корея | Intelligent Robot Act | 2014 | Головна мета програми: стимуляція попиту на роботів місцевого виробництва. | 2,6 трильйона корейських вон (приблизно 2,4 мільярди доларів). |
| Японія | Robot Revolution | 2014 | Головна мета — створення ринку робототехніки об'ємом 2,4 трильйона ієн (приблизно 20 мільярдів доларів) тільки в Японії. Основний фокус — допомога літнім. | Точні дані по обсягам фінансування не розкриваються. |
Роботи-андроїди:
| Назва робота | Зріст | Вага | Вартість |
| QRIO | 60 см | 7 кг | больше $50 тыс |
| HOAP-3 | 60 см | 8,8 кг | $50 тыс |
| URIA | 57 см | 5,5 кг | $15 тыс |
| NAO | 58 см | 4,5 кг | $16 тыс |
| HRP-2m NEXT | 53 см | 5,8 кг | $8,7 тыс |
| Robovie-PC | 39 см | 2,4 кг | $4,4 тыс |
| PALRO | 39,8 см | 1,9 кг | $3,3 тыс |
| DARwIn-oP | 45,4 см | 2,9 кг | $12 тыс |
| RoboKind | 60 см | 6,5 кг | $14,8 тыс |
Міжнародна федерація робототехніки ( IFR ) оцінює , що приблизно 220.000 роботів було продано в 2014 році, що на 27% більше , ніж у попередньому рекордному 2013 році.
Інтернет ресурси проекту
- Вікіпедія
- Лекції — Основи робототехніки (Укр)
- НАУКА “РОБОТОТЕХНІКА”, ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ТА ОСТАННІ ДОСЯГНЕННЯ
- Год роботов
Додаткові матеріали проекту
- Universal Robots
- Robot Pepper Performs
- Сучасна робототехніка
- Девушка поёт голосом робота
- Презентация "Робототехника"
