Робототехника и роботы: что это, какими бывают и как используются

Робототехника — это пересечение науки и технологий, в результате которого создаются машины, называемые роботами. Они заменяют или воспроизводят действия человека. В поп-культуре всегда были популярны роботы — Р2-Д2, Оптимус Прайм, ВАЛЛ-И. Их концепции обычно кажутся нереальными, но могут быть намного дальновиднее, чем мы себе представляем. Благодаря новым интеллектуальным и механическим способностям не исключено, что в будущем человечество сможет создать своего Р2-Д2. 

Что такое робот?

Робот — это продукт области робототехники, в которой создаются программируемые машины, способные помогать людям и имитировать человеческие действия.

Изначально роботов создали для выполнения монотонных задач (к примеру, сборки автомобилей на конвейере), но с тех пор пределы их использования расширились. 

Теперь роботы могут выполнять такие задачи, как тушение пожаров, уборка домов и оказание помощи в сложных ситуациях. У каждого робота есть свой уровень автономии — от ботов, которыми управляет человек (они выполняют полностью контролируемые задачи), до полностью автономных машин, выполняющих задачи без внешнего влияния. 

С развитием технологий растет объем того, что считается робототехникой. В 2005 году 90% всех роботов собирали автомобили. Такие роботы в основном состоят из механических рук, которые приваривают или привинчивают определенные части машин.

На сегодняшний день определение робототехники расширилось и включает в себя разработку, создание и использование ботов, исследующих условия Земли, помогающих правоохранительным органам и во всех аспектах здравоохранения. 

Несмотря на расширение мира робототехники, у роботов остаются неизменные характеристики:

1. Все роботы состоят из какой-то механической конструкции. Именно механический аспект помогает выполнять задачи в среде, для которой они разработаны. К примеру, колеса Mars 2020 Rover сделаны из титановых труб, помогающих ему уверенно держаться в суровых условиях «красной планеты». 
2. Роботам необходимы электрические компоненты, которые управляют механизмами и приводят их в действие. Электрический ток необходим для питания большинства машин. 
3. Роботы содержат определенный уровень компьютерного программирования. Боты были бы элементом простого механизма без набора кода, который указывает, что делать. Благодаря программе они знают, когда и как выполнять задачу. 

Искусственный интеллект и программное обеспечение продолжают развиваться. Благодаря достижениям в этих сферах в ближайшее время роботы продолжат становиться умнее и энергоэффективнее. Также они останутся центром умных фабрик, будут решать более сложные задачи и помогать в обеспечении безопасности глобальных цепочек поставок. Индустрия робототехники еще молодая, но уже обещает грандиозные успехи, о которых научная фантастика могла только мечтать. 

Виды роботов

Механические роботы бывают различных форм и размеров для эффективного выполнения задач, для которых их создали. В целом все роботы отличаются по конструкции, функциональности и степени автономности — от RoboBee длиной 0,2 мм до 200-метрового корабля-робота Vindskip. Их создают для выполнения тех задач, которые недоступны возможностям человека. Существует пять видов роботов:

1. Предварительно запрограммированные роботы. Они работают в контролируемой среде и выполняют простые монотонные задачи. К примеру, механическая рука на конвейере по сборке автомобилей выполняет одну функцию — приваривает дверь, вставляет определенную деталь в двигатель и так далее. Задача таких роботов — выполнять функцию быстрее и эффективнее, чем человек. 
2. Гуманоидные роботы. Они воспроизводят и/или имитируют поведение людей. Такие роботы обычно выполняют похожие на человеческие действия (бегают, прыгают, переносят предметы). Иногда у них даже человеческие лица. Самыми яркими примерами человекоподобных роботов являются Sophia от Hanson Robotics и Atlas от Boston Dynamics. 
3. Автономные роботы. Они работают независимо от людей-операторов и обычно предназначены для выполнения задач в открытых средах, не требующих наблюдения человека. Эти уникальные машины используют датчики для восприятия мира вокруг себя и структуры принятия решений, чтобы сделать следующий оптимальный шаг. К примеру, пылесос Roomba использует датчики для свободного передвижения по дому.
4. Дистанционно управляемые роботы. Это полуавтономные боты, которыми человек может управлять с расстояния благодаря беспроводной сети. Обычно они работают в экстремальных географических или погодных условиях. К примеру, управляемые человеком подводные лодки используют для устранения утечек из подводных трубопроводов во время разлива нефти. 
5. Роботы-дополнения. Они либо улучшают текущие возможности человека, либо заменяют потерянные возможности. Эта область стремительно развивается, а будущие роботы могут изменить само определение человека — сделать его быстрее и сильнее. Примерами таких современных устройств являются роботизированные протезы конечностей или экзоскелеты, используемые для подъема больших весов. 

Использование роботов

У роботов есть множество вариантов использования, благодаря чему они являются идеальной технологией будущего. В ближайшее время мы увидим их повсюду — в больницах, отелях и даже на дорогах. 

Применение робототехники:

1. помощь в борьбе с лесными пожарами;
2. работа вместе с людьми на производствах;
3. роботы-компаньоны пожилых людей;
4. ассистенты хирурга;
5. доставка еды и посылок;
6. автономные бытовые роботы;
7. помощники в поиске предметов и их переноске по складам;
8. роботы для поисково-спасательных операций после стихийных бедствий;
9. детекторы наземных мин в зонах боевых действий.

Производство

Обрабатывающая промышленность — старейший и наиболее известный пользователь роботов. Такие роботы и коботы (боты, работающие с людьми) работают для эффективного тестирования и сборки автомобилей и промышленного оборудования. На сегодняшний день используется более 3 млн промышленных роботов. 

Логистика

Для большинства предприятий розничной торговли и логистических компаний роботы для транспортировки, обработки и контроля качества становятся незаменимыми. Логистические компании используют их на складах и даже в дороге, чтобы максимально эффективно использовать время и доставлять товары.

Прямо сейчас, пока вы читаете этот текст, роботы снимают ваши товары с полок, транспортируют их по складу и упаковывают. В будущем люди могут столкнуться лицом к лицу с логистическим ботом, который автономно доставит посылку к двери. 

Дом

Такие роботы больше не являются научной фантастикой. Их можно увидеть повсюду в наших домах — они помогают по хозяйству, напоминают о расписании и даже развлекают детей. Они настолько эволюционировали, что могут делать все — от автономной стрижки газона до очистки бассейнов. 

Путешествия

Беспилотные автомобили больше не являются плодом воображения писателей. Они в буквальном смысле захватывают мир. Tesla, Ford, Waymo, Volkswagen и BMW работают, чтобы люди могли просто расслабиться и наслаждаться поездкой. 

Здравоохранение

В этой сфере роботы также добились огромных успехов. Этих механических помощников используют почти во всех аспектах здравоохранения — от хирургических операций до физиотерапии. К примеру, медицинские работники от Toyota помогают людям вернуть способность ходить, а роботы TUG доставляют по больнице самое необходимое — от лекарств до чистого постельного белья. 

Для ускорения борьбы с пандемией коронавируса фармацевтические компании использовали роботов: они запечатывали ватные тампоны для теста на коронавирус и производили респираторы.