Оглавление
Введение
1.Теоретическая часть
1.1. Происхождение термина «Робот» и история развития робототехники
1.2. Что считать роботом, а что дистанционно управляемым механизмом?
1.3. Проникновение роботов в различные сферы жизни человека на современном этапе
2. Практическая часть
2.1. Сортировка уличного мусора в городах – проблема требующая решения
2.2. Анализ и способ решения проблемы сортировки уличного мусора с помощью робототехники
2.3. Изготовление действующего макета «Умной урны»
Заключение
Список литературы
Введение
Сегодня применение роботов в повседневной жизни уже никого не удивляет. Всё больше разных задач ложится на плечи наших механических помощников: от медицины и производства до развлечений, безопасности и личной помощи, даже замены домашних любимцев. И такой работы, которая по плечу искусственному интеллекту с каждым годом становится всё больше. К этому подталкивает всё ускоряющийся научный прогресс, усложнение человеческого общества, общее старение населения Земли. Человечество вынуждено поручать рутинную и тяжелую работу робототехническим системам.
Человечество нуждается и в технике, которая значительно облегчила бы повседневную деятельность. Обычная домашняя работа тоже утомительна и занимает много времени. Её могут взять на себя специальные устройства — роботы-помощники, они способные самостоятельно прибирать жилище, готовить еду, мыть посуду, вытирать пыль, стирать и гладить.
Робототехнические системы продолжают развиваться и постепенно проникают в самые разнообразные области человеческой жизни. У многих людей это вызывает опасения, что роботы заменят человека, что они – угроза для общества. Эти страхи подогревает литература и кинематограф.
Люди в основном видят роботов в кино, а там сильно утрируют эту тему и образы. После фильма “Терминатор” все ждут, когда человекоподобные роботы захватят мир. В представлении многих людей робоапокалипсис почти не отличается от зомбиапокалипсиса. СМИ любят громкие заголовки. Например такой: “Роботы заберут половину рабочих мест” На самом же деле это не так. Роботы помогают формировать новую экономику и создавать рабочие места.
Исходя из этого цель данной работы былаопределена следующим образом: показать, что робот - это верный помощник в любой сфере деятельности, готовый взять на себя тяжелую, рутинную, вредную и опасную работу, освобождая время и силы человека для интеллектуальной и творческой деятельности.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1. Изучить историю развития робототехники, происхождение самого термина и определить рамки, что же считать именно «роботом»
2. Проанализировать проникновение робототехники в сферы человеческой деятельности на сегодняшний день.
3. Выбрать современную проблему человеческой цивилизации, минимально охваченную роботизацией.
4. Показать способы решения выбранной проблемы методами робототехники
1.Теоретическая часть
1.1. Происхождение термина «Робот» и история развития робототехники
Идея искусственных созданий впервые упоминается в древнегреческом мифе о Кадме, который, убив дракона, посеял его зубы, из которых выросли солдаты. Также в мифе про Гефеста он создаёт себе различных в том числе и механических слуг. В древнееврейских мифах каббалистической магией оживляют существо Голема, который выполняет приказы.
Итальянский учёный Леонардо да Винчи около 1495 года создал детальные чертежи механического рыцаря, способного сидеть, раздвигать руки, двигать головой и открывать забрало. Дизайн основан на анатомических исследованиях, записанных в «Витрувианском человеке». Пытались ли построить подобного робота - неизвестно.
Первого работающего робота—андроида, играющего на флейте, создал в 1738 году французский механик и изобретатель Жак де Вокансон. Он также изготовил механических уток, которые, как говорят, умели клевать корм и испражняться.
Обычно изобретения человека находит отражение в искусстве, с роботами же вышло наоборот: произведения фантастов вдохновляли ученых на работу над автоматическими механизмами. «Эра» роботов в искусстве началась в январе 1921 года, в Праге, вместе с премьерой пьесы драматурга Карела Чапека. Сюжет её был привычным для нас, но для того времени предельно авангардным: роботы сначала во всем помогают людям, а затем захватывают контроль над человечеством. Удивительно, но многие и сейчас считают такой сценарий очень возможным.
Считается, что именно Карел Чапек ввел понятие «робот» (чеш. robot, от robota — подневольный труд, rob — раб) – это автоматическое устройство, предназначенное для различных операций, прежде выполняемых человеком.
Следующий шаг в создании образа роботов сделал знаменитый фантаст Айзек Азимов. В цикле рассказов Азимов вывел основные законы робототехники, которые актуальны и в наше время:
1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред.
2. Робот должен подчиняться командам человека, если эти команды не противоречат первому закону.
3. Робот должен заботиться о своей безопасности, пока это не противоречит первому и второму закону.
В конце ХХ века на экраны вышли эпохальные для робототехники фильмы. В 1977 «Звездные войны» Джорджа Лукаса. Герои этого фильма — роботы R2-D2 и C3PO — долгое время вдохновляли инженеров и ученых. Затем появляется «Терминатор», где роботы и искусственный интеллект враждебны человеку. В наше время вышли такие фильмы как «Искусственный интеллект», «Я, робот». Теперь уже мы воспринимаем роботов как нечто само собой разумеющееся. И это не плохо, потому что теперь это не революция, а эволюция.
Итак, роботы уверенно входят в нашу жизнь. Открывая принципиально новые возможности в завершении комплексной автоматизации производства, роботизация означает не просто переход к автоматическому выпуску продукции, решение не только сложных научных, технических, экономических, но и социальных вопросов. Ведь освобождение человека от рутинного и физического тяжелого труда, обеспечение надежной техники безопасности, повышение общей культуры производственной деятельности означают, как принято говорить, гуманизацию производства.
Но успехи автоматизации уже сегодня заставляют задуматься над тем, какое место займет человек в мире полном роботов. Что даст автоматизация человеку в недалеком будущем? Что приносит она уже сегодня?
Конечно, применение роботов, как и всякой новой техники, зависят от той социальной системы, в рамках которой она применяется.
Практика многих предприятий показывает, что при широком внедрении робототехники значительно сокращается брак и повышается качество продукции. Производительность труда повышается, как правило, в 2—5, а часто и в 10 раз. Сокращаются и расходы на ремонт оборудования. Объясняется это тем, что роботы обеспечивают стабильность течения технологического процесса и равномерность режима работы оборудования. И все это, в свою очередь, уменьшает износ оборудования и увеличивает межремонтные сроки. Промышленные роботы составляют больше 80% от всех существующих на сегодня устройств.
Таким образом, внедрение в производство роботов и прогрессивной технологии дает большой экономический эффект, позволяет с меньшими затратами труда создавать большее количество продукции. И это подтверждается многочисленными примерами из практики многих предприятий.
В то же время, роботы, облегчая труд людей, создают проблемы и социальные последствия, которые в мире трудно предсказать.
Так, в 1981 году Кензи Урада, рабочий завода Kawasaki стал первой официальной жертвой, погибшей от руки робота. С этого времени число жертв роботов растет, несмотря на внедрение усовершенствованных механизмов безопасности.
Исследования показали, что опасения многих людей, что роботы будут отнимать у людей рабочие места, является мифом.
Обычно роботизация происходит там, где есть растущий рынок и увеличивается спрос на какую-либо продукцию, которую производят массово. В России это, например, пищевая индустрия. Западные санкции привели к тому, что повысился спрос на российскую продукцию, и покупателями робототехнических систем становятся предприятия пищевой промышленности.
Еще один важный вопрос: роботы дешевле или дороже людей? За рубежом — в Европе и теперь уже в Китае — роботы обходятся производствам дешевле, чем люди, поэтому они ставятся на хорошо детализированные рутинные операции. «Например, есть такая работа — перекладывать сосиски на конвейерной ленте. Благодаря роботизации люди переводятся на другие, более интеллектуальные задачи.
Статистика показывает, что и в Китае, и в Германии, и в США рост продаж автомобилей приводил к необходимости расширять производства, устанавливать новое оборудование. Параллельно с этим происходило создание новых рабочих мест. Роботы позволяют делать предприятия более эффективными, производить больше товара, увеличивать долю на рынке. Благодаря этому производство расширяется и возникают новые рабочие места.
Роботизация производственных процессов является необходимой. Те предприятия. Которые тянут с внедрением новых робототехнических комплексов быстро теряют конкурентоспособность, а значит прибыль и вынуждены сокращать рабочий персонал. Повышая эффективность с помощью роботов, такие предприятия «могут расширяться, устанавливать роботов и набирать еще людей.
1.2. Что считать роботом, а что дистанционно управляемым механизмом?
Сегодняшние роботы отличаются большим разнообразием.
Существует огромное количество различных типов роботов, предназначенных для разных целей и отличающихся друг от друга не только целями и задачами, но и самими принципами их строения. По этому принципу их можно разделить на самодвижущиеся, манипуляционные, творчески-игровые и информационные.
Робот «вообще» — понятие неопределённое, и поэтому к классу роботов можно отнести многие автоматические устройства.
В широком смысле «робот» подразумевает класс технических систем, воспроизводящих интеллектуальные и двигательные функции человека. Подобный подход к роботам позволяет отнести к ним логические и вычислительные машины, машины, сочиняющие музыку, играющие в шахматы, автоматические переводчики, автопилоты и пр.
По системам управления роботов можно разделить так:
Наиболее простыми способом управления можно считать командный контроль, когда человек-оператор просто управляет движениями механизма с помощю кнопок и рукояток. Например экскаватором, летающим дроном, аппаратом для разминирования с дистанционным управлением или механической рукой. При этом механизм самостоятельно не выполняет никаких функций. Это устройство вряд ли можно называть роботом.
Следующий уровень это программное управление. При этом все действия механизма совершаются по заранее заданной и отлаженной программе. Так действуют самые простые промышленные роботы, у которых все движения регулярно повторяются.
Третий уровень – это адаптивное управление. У таких роботов есть сенсоры. Передаваемые ими сигналы, анализируются и в зависимости от результатов принимается решение о дальнейших действиях, переходе к следующей стадии действий, или их отмене.
Самая продвинутая система управления основана на методах искусственного интеллекта.
Особенно стоит отметить особый тип роботов, вызывающий наибольший интерес и одновременно опасения, как конкурентов человека – это андроиды, человекоподобные роботы. Они становятся всё умнее и приобретают всё большее сходство с человеком как внешне, так и по своему поведению, с ростом мощности своего искусственного интеллекта.
1.3. Проникновение роботов в различные сферы жизни человека на современном этапе
Промышленные роботы
В качестве примера Конюховская привела самые роботизированные страны мира. Например, в Южной Корее на 10 тысяч рабочих мест приходится около 600 роботов, но уровень безработицы в стране – один из самых низких среди развитых государств. В США в 2010-2015 гг. установили 80 тысяч роботов, что стимулировало создание дополнительных 230 тысяч рабочих мест. За тот же период в Германии появилось 13 тысяч роботов и 93 тысячи новых рабочих мест. В Китае в 2014 году на 21 тысячу роботов пришлось 100 тысяч мест для новых работников.
Что касается России, то ей явно не хватает роботов как в промышленности, так и в сфере сервиса. В обоих секторах в нынешнем году прогнозируют рост занятости на 30 процентов, но где набрать столько подходящих кадров? «По факту некому работать», – подчеркнула Конюховская.
Робототехнические системы продолжают развиваться и постепенно проникают в многие, самые разнообразные области человеческой жизни, такие как производство, медицина, дистанционная разведка, а также сферы развлечений, безопасности и личной помощи. В настоящее время японские разработчики создают роботов для оказания помощи пожилым людям, в то время как NASA разрабатывает новое поколение космических исследователей, а люди искусства изучают новые возможности в сфере развлечений.
Джиа-Джиа – андроид из Китая
Чэнь Сяопин и его коллеги из Китайского университета науки и технологий вслед за японскими инженерами создали робота, похожего на человека. Джиа-Джиа наделена искусственным интеллектом, умеет говорить, имитировать эмоции и считывать мимику людей, ориентироваться в пространстве благодаря облачным технологиям. Роботесса удивительно похожа на человека, при этом сообразительна и остроумна. Ее мозг представляет собой внушительную онлайн-базу данных, позволяет обрабатывать эмоции и распознавать речь, и этот навык все время совершенствуется. Джиа-Джиа – чудный собеседник, она быстро формирует ответ (менее чем за секунду). У робота много фанатов, есть даже неофициальное прозвище «робот-богиня» – настолько величественно и располагающе она выглядит. Андроид непринужденно переводит взгляд с одного собеседника на другого, а движения губ синхронизированы с речью. Пожалуй, это самый совершенный робот на сегодняшний день. Создатель не планирует налаживать массовое производство гуманоидов – он хочет видеть свое детище уникальным и будет обучать его новым алгоритмам.
2.Промышленные роботы
Данный тип роботов находит свое применение, главным образом, на промышленных производствах и в научных лабораториях.
Чаще всего под понятием «Промышленный робот» подразумевается система автоматических управляемых при помощи специальных программ манипуляторов, которая предназначена для выполнения операций, связанных с перемещениями различных предметов. Сельскохозяйственный робот или агробот — робот, используемый в сельскохозяйственных работах. Цель проста: заменить человеческий труд, повысить эффективность, урожайность. Работа идёт по следующим направлениям:
· роботы для посадки семян;
· роботы для полива;
· роботы для мониторинга сельхозугодий;
· роботы для сбора плодовых культур;
· роботы для борьбы с вредителями.
· автоматизированные многофункциональные платформы (аналог тракторов);
Манипулятор промышленного робота в зависимости от его задач имеет от двух до шести степеней свободы и может перемещать грузы весом до нескольких центнеров в радиусе нескольких метров.
Чаще всего промышленные роботы используются для перемещения и сортировки различной продукции (в том числе крупногабаритных грузов), в качестве сварщиков и для покраски.
Использование данного типа роботов удобно для многих отраслей промышленного производства, поскольку позволяет добиться роста производительности труда при сохранении высокого качества продукции и дает возможность быстро приспосабливаться к изменениям объектов производства и потребительского рынка. Именно поэтому с каждым годом растет число предприятий, производственные линии которых укомплектованы роботами.
1.3.2. Военные роботы: боевые и роботы для обеспечения безопасности
Предназначены как для военных операций (в качестве основной действующей силы), так и для помощи военнослужащим: это и роботы для переноски тяжестей, и роботы-саперы, и активно разрабатываемые сейчас экзоскилеты.
1.3.3 бытовые роботы
Предназначены для помощи человеку в повседневной жизни. Сейчас бытовые роботы не слишком распространены, однако есть все основания предполагать широкое их распространение в ближайшем будущем.
На данном этапе бытовые роботы – чаще всего предназначены для развлекательных целей, но всё большую популярность набирают роботы-уборщики, по своей сути - автоматические пылесосы, способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека.
К этому виду можно отнести и роботов, которые способны заменять человека при выполнении некоторой работы: роботы-повора, манекенщики, мед. сестры и санитары и тому подобное.
Медицинские роботы
сельскохозяйственные роботы
2. Практическая часть
2.1. Сортировка уличного мусора в городах – проблема требующая решения
2.2. Анализ и способ решения проблемы с помощью робототехники
2.3. Изготовление действующего макета «Умной урны»
Заключение
В настоящее время благодаря стремительному развитию вычислительной техники и, как следствие, заметному росту «интеллектуальных» возможностей роботов произошло их внедрение во многие сферы человеческой деятельности. Роботы побывали в таких местах, куда не может попасть ни один человек, выполнили сложнейшие задания, которые не под силу выполнить человеку, и изменили жизнь многих людей. И это только начало! В самом ближайшем будущем появятся новые, еще более удивительные роботы!
Список литературы