Робототехніка та роботи: що це, якими бувають і як використовуються

Робототехніка — це перетин науки й технологій, у результаті якого створюються машини, що називаються роботами. Вони замінюють або відтворюють дії людини. У поп-культурі завжди були популярні роботи — R2-D2, Оптимус Прайм, ВАЛЛ-І. Їхні концепції зазвичай здаються нереальними, але можуть бути набагато далекогляднішими, ніж ми уявляємо. Завдяки новим інтелектуальним і механічним здібностям не виключено, що в майбутньому людство зможе створити свого R2-D2. 

Що таке робот?

Робот — це продукт галузі робототехніки, у якій створюються програмовані машини, здатні допомагати людям та імітувати людські дії.

Спочатку роботів створили для виконання монотонних завдань (наприклад, складання автомобілів на конвеєрі), але відтоді межі їх використання розширилися. 

Тепер роботи можуть виконувати такі завдання, як гасіння пожеж, прибирання осель і надання допомоги в складних ситуаціях. У кожного робота є свій рівень автономності — від ботів, якими керує людина (вони виконують повністю контрольовані завдання), до повністю автономних машин, що виконують завдання без зовнішнього впливу. 

З розвитком технологій зростає обсяг того, що вважається робототехнікою. У 2005 році 90% усіх роботів складали автомобілі. Такі роботи здебільшого складаються з механічних рук, які приварюють або прикручують певні частини машин.

Сьогодні визначення робототехніки розширилося й охоплює розробку, створення та використання ботів, які досліджують умови Землі, допомагають правоохоронним органам і застосовуються в усіх аспектах охорони здоров’я. 

Попри розширення світу робототехніки, у роботів залишаються незмінні характеристики:

1. Усі роботи складаються з якоїсь механічної конструкції. Саме механічний аспект допомагає виконувати завдання в середовищі, для якого їх розроблено. Наприклад, колеса Mars 2020 Rover зроблені з титанових труб, що допомагають йому впевнено триматися в суворих умовах «червоної планети». 
2. Роботам потрібні електричні компоненти, які керують механізмами та приводять їх у дію. Електричний струм потрібен для живлення більшості машин. 
3. Роботи містять певний рівень комп’ютерного програмування. Боти були б елементом простого механізму без набору коду, який указує, що робити. Завдяки програмі вони знають, коли і як виконувати завдання. 

Штучний інтелект і програмне забезпечення продовжують розвиватися. Завдяки досягненням у цих сферах найближчим часом роботи й далі ставатимуть розумнішими та енергоефективнішими. Також вони залишаться центром розумних фабрик, виконуватимуть складніші завдання та допомагатимуть забезпечувати безпеку глобальних ланцюгів постачання. Індустрія робототехніки ще молода, але вже обіцяє грандіозні успіхи, про які наукова фантастика могла лише мріяти. 

Види роботів

Механічні роботи бувають різних форм і розмірів для ефективного виконання завдань, для яких їх створили. Загалом усі роботи відрізняються за конструкцією, функціональністю та ступенем автономності — від RoboBee завдовжки 0,2 мм до 200-метрового корабля-робота Vindskip. Їх створюють для виконання завдань, недоступних можливостям людини. Існує п’ять видів роботів:

1. Попередньо запрограмовані роботи. Вони працюють у контрольованому середовищі та виконують прості монотонні завдання. Наприклад, механічна рука на конвеєрі зі складання автомобілів виконує одну функцію — приварює двері, вставляє певну деталь у двигун тощо. Завдання таких роботів — виконувати функцію швидше й ефективніше за людину. 
2. Гуманоїдні роботи. Вони відтворюють та/або імітують поведінку людей. Такі роботи зазвичай виконують схожі на людські дії (бігають, стрибають, переносять предмети). Іноді в них навіть людські обличчя. Найяскравішими прикладами людиноподібних роботів є Sophia від Hanson Robotics та Atlas від Boston Dynamics. 
3. Автономні роботи. Вони працюють незалежно від людей-операторів і зазвичай призначені для виконання завдань у відкритих середовищах, що не потребують нагляду людини. Ці унікальні машини використовують датчики для сприйняття світу навколо себе та структури ухвалення рішень, щоб зробити наступний оптимальний крок. Наприклад, пилосос Roomba використовує датчики для вільного пересування домом.
4. Дистанційно керовані роботи. Це напівавтономні боти, якими людина може керувати на відстані завдяки бездротовій мережі. Зазвичай вони працюють в екстремальних географічних або погодних умовах. Наприклад, кероване людиною підводне судно використовують для усунення витоків із підводних трубопроводів під час розливу нафти. 
5. Роботи-доповнення. Вони або покращують поточні можливості людини, або замінюють втрачені можливості. Ця галузь стрімко розвивається, а майбутні роботи можуть змінити саме визначення людини — зробити її швидшою та сильнішою. Прикладами таких сучасних пристроїв є роботизовані протези кінцівок або екзоскелети, які використовують для підйому великих вантажів. 

Використання роботів

У роботів є безліч варіантів використання, завдяки чому вони є ідеальною технологією майбутнього. Найближчим часом ми побачимо їх повсюди — у лікарнях, готелях і навіть на дорогах. 

Застосування робототехніки:

1. допомога в боротьбі з лісовими пожежами;
2. робота разом із людьми на виробництвах;
3. роботи-компаньйони для літніх людей;
4. асистенти хірурга;
5. доставка їжі та посилок;
6. автономні побутові роботи;
7. помічники в пошуку предметів та їх перенесенні складами;
8. роботи для пошуково-рятувальних операцій після стихійних лих;
9. детектори наземних мін у зонах бойових дій.

Виробництво

Обробна промисловість — найстаріший і найвідоміший користувач роботів. Такі роботи та коботи (боти, що працюють з людьми) працюють для ефективного тестування й складання автомобілів і промислового обладнання. Сьогодні використовується понад 3 млн промислових роботів. 

Логістика

Для більшості підприємств роздрібної торгівлі та логістичних компаній роботи для транспортування, обробки й контролю якості стають незамінними. Логістичні компанії використовують їх на складах і навіть у дорозі, щоб максимально ефективно використовувати час і доставляти товари.

Просто зараз, поки ви читаєте цей текст, роботи знімають ваші товари з полиць, транспортують їх складом і пакують. У майбутньому люди можуть зіткнутися віч-на-віч із логістичним ботом, який автономно доставить посилку до дверей. 

Дім

Такі роботи більше не є науковою фантастикою. Їх можна побачити повсюди в наших домівках — вони допомагають по господарству, нагадують про розклад і навіть розважають дітей. Вони настільки еволюціонували, що можуть робити все — від автономного підстригання газону до очищення басейнів. 

Подорожі

Безпілотні автомобілі більше не є витвором уяви письменників. Вони в буквальному сенсі захоплюють світ. Tesla, Ford, Waymo, Volkswagen і BMW працюють, щоб люди могли просто розслабитися та насолоджуватися поїздкою. 

Охорона здоров’я

У цій сфері роботи також досягли величезних успіхів. Цих механічних помічників використовують майже в усіх аспектах охорони здоров’я — від хірургічних операцій до фізіотерапії. Наприклад, медичні працівники від Toyota допомагають людям повернути здатність ходити, а роботи TUG доставляють лікарнею найнеобхідніше — від ліків до чистої постільної білизни. 

Для прискорення боротьби з пандемією коронавірусу фармацевтичні компанії використовували роботів: вони запечатували ватні тампони для тесту на коронавірус і виробляли респіратори.