Коробка робот (роботизированная коробка )

Коробка робот сегодня стремительно обретает популярность среди водителей из разных уголков планеты. Она существенно облегчает управление автомобилем, особенно в городских условиях, и считается перспективной и инновационной. Но напрасно думать, что такая трансмиссия появилась совсем недавно.

Первая роботизированная коробка появилась в далёком 1957 году. Она называлась Saxomat и могла автоматически выжимать сцепление. Переключать передачи при этом нужно было вручную. Этот образец так и остался опытным. А первая коробка автомат робот, которая стала устанавливаться на серийные автомобили, была создана в 2003 году концерном Volkswagen. Он начал ставить на свои авто роботизированную трансмиссию DSG, оснащённую двумя сцеплениями. Вскоре механизм стали использовать и другие автопроизводители мира. За время существования он претерпел некоторые модернизации.

Видео — РОБОТ (роботизированная коробка передач) — БЕЖАТЬ или МОЖНО БРАТЬ?

Коробка робот как пользоваться

Неважно какое у вас авто, Форд, Опель или Японское авто коробка-робот требует соблюдения правил эксплуатации. Чтобы агрегат работал долго без поломок, нужно знать, как пользоваться им правильно. Вот простая инструкция по использованию РКПП:

1. Стараться ездить только по хорошим дорогам, имеющим твёрдое покрытие. Если необходимо проехать по бездорожью или рыхлому снегу, лучше отказаться от автоматического режима, если это предусмотрено конструкцией авто. Эксперты не советуют часто эксплуатировать автомобили с роботом в подобных условиях.
2. Надавливать на газ плавно без резких движений. Водитель должен постоянно смотреть за оборотами мотора.
3. При отсутствии на машине системы помощи при подъёме, использовать ручной тормоз. Это поможет избежать отката автомобиля назад.
4. Стоя в пробках или на светофоре, переводить рычаг в нейтральное положение.
5. При постановке авто на парковку следует сначала установить селектор робота в положение «нейтраль», после – затянуть ручник и затем заглушить мотор, сняв ногу с педали тормоза.
6. Регулярно производить перенастройку электронного блока управления или обучение. Процедура выполняется согласно регламенту конкретного автопроизводителя через определённое количество километров. Обычно – через 10000-15000 км. Это связано с естественным износом дисков сцепления.
7. Зимой при сильном морозе исключить поездки на непрогретом автомобиле. Прогревать его нужно до достижения рабочей температуры силового агрегата. Это поможет избежать повышенных нагрузок на роботизированную коробку.
8. Стараться не буксовать, не возить тяжёлые прицепы и не буксировать другие авто. При серьёзных неисправностях машины использовать эвакуатор. Подробно об этом сказано в руководстве по эксплуатации каждого автомобиля с роботом.

Видео — 5 Вещей которые никогда нельзя делать с Роботизированной коробкой передач

Режимы работы

Большинство РКПП или АМТ, как ещё называют эту трансмиссию, имеет четыре основных режима работы. Это:

• Нейтральная передача или «N». Он используется перед троганием с места или во время стояния в пробке либо на светофоре, а также при иных остановках на продолжительное время с работающим двигателем;
• «D», «A/M», «E/M» — режим движения. После перевода рычага в это положение, необходимо отпустить педаль тормоза и перевести правую ногу на педаль газа, потихоньку начав нажимать её. Автомобиль поедет вперёд, передачи будут переключаться автоматически в зависимости от набора скорости;
• Ручное управление или «M». Режим применяется при движении вперёд, например, при поездках по снегу, песку или бездорожью. Передачи при этом водитель переключает селектором или подрулевыми переключателями в зависимости от особенностей конструкции авто. Переключение осуществляется постепенно, на одну ступень вперёд;
• Задний ход или «R». Режим обеспечивает движение машины назад.

На некоторых моделях машин есть спортивный и зимний режимы, обозначенные соответствующими символами.

Робот и автомат в чём разница?

Автолюбителей часто интересует, что лучше – робот или автомат и в чём отличие этих трансмиссий. Они похожи, но у каждой из коробок есть свои особенности:

1. В АМТ, как и в АКПП, используется трансмиссионное масло. Но его объём обычно значительно меньше. Зачастую и интервалы между заменами заметно больше. Но это зависит от модели и марки машины.
2. Робот, как и вариатор, обеспечивает лучшую динамику и меньший расход топлива в отличие от автомата.
3. РКПП не так удобна в управлении, как автоматическая коробка, так как нередко переключает передачи с рывками. Но современные трансмиссии практически лишены этой особенности.
4. Робот считается менее долговечным и надёжным, чем АКПП. У роботизированной трансмиссии быстро изнашиваются диски сцепления. Поэтому узел н нуждается в частой замене.
5. Современные РКПП больше подвержены серьёзным неисправностям, требующим дорогостоящего ремонта, чем нынешние автоматы.
6. АМТ позволяет переключать передачи вручную в особом режиме, у автоматической трансмиссии такого режима нет.

Отзывы владельцев

Робот устанавливается на многие автомобили марки Toyota, Ford, Volkswagen, Skoda и другие. Отзывы владельцев об этой трансмиссии в целом положительные. Но иногда встречаются жалобы на малый ресурс и дорогостоящий ремонт. Правда, зачастую это связано с неправильной эксплуатацией машины, несвоевременным обслуживанием и устранением мелких поломок.

РКПП на Тойота Королла и других моделях этой марки отличается надёжностью и достаточно большим ресурсом. Он дарит прекрасную динамику и небольшой расход топлива. Коробка практически не имеет рывков и прочих неприятных особенностей. Аккуратные водители сталкиваются с её поломками нечасто.

Коробка PowerShift на Фокус и других автомобилях Форд отличается менее отзывчивой и корректной работой. Она часто работает с рывками, а её ресурс редко превышает 150000 километров. На Форд Фокус 3 она перегревается в пробках, может начинать сильнее дёргаться со временем. Иногда эта проблема, по словам автолюбителей, решается перепрошивкой. В более серьёзных случаях может потребоваться ремонт.

Некоторые владельцы Фольксваген и Шкода жалуются на поломки трансмиссий DSG. Но этот агрегат не на всех моделях проблемный. При бережной эксплуатации и регулярном обслуживании он может пройти достаточно много. Противоречивы мнения и об АМТ на Lada Vesta. Нередко на этом авто требуется частая замена сцепления. Оно служит не более 40000-60000 километров пробега. Но, возможно, это зависит от манеры езды.

Сейчас мнение автовладельцев о роботе стало более позитивным, чем несколько лет тому назад. Коробки стали совершеннее, об их использовании и обслуживании появилось много полезной информации, в России открылось немало станций по ремонту РКПП. Поэтому эксплуатация таких автомобилей стала намного удобнее.

Робот на Toyota

Робот встречается на многих автомобилях бренда Тойота. Преимущественно это – Corolla и Auris. Впервые РКПП на японцах этой марки появилась на Королле в 2005 году. Трансмиссия получила название Freetronic. Впоследствии производитель стал выпускать также АМТ Multimode. Эта коробка оказалась более долговечной.

Роботизированные КПП японского бренда считаются качественными, но и у них есть свои недостатки. Особенно это касается автомобилей первых годов выпуска с этим типом трансмиссий. У таких машин часто отмечается быстрый износ сцепления, протечка масла, выход из строя датчиков и электронного блока управления, постоянное появление ошибок и поломки многих деталей агрегата. АМТ часто перегревались летом или в пробках. А средний срок её эксплуатации редко превышал 100000-150000 километров. После обычно требовался недешёвый ремонт. Умельцы научились менять этот узел на автомат.

Сегодня многие проблемы этих коробок уже решены производителем и не так ярко проявляются на авто последних годов выпуска. Но робот от Toyota по-прежнему требует от владельцев чёткого соблюдения правил эксплуатации, профессионального обслуживания и очень бережного отношения. Его ресурс редко превышает 200000 километров пробега. Но машины этой марки с роботом всё равно привлекают внимание многих водителей комфортной управляемостью и экономичным расходом топлива.

Робот на Toyota Corolla

РКПП Тойота Королла неоднозначный агрегат. С одной стороны, он несколько упрощает управление машиной и делает его более удобным, особенно в крупных городах, а с другой отличается множеством типичных неисправностей и неприятных особенностей. Больше всего это относится к Corolla 2008, 2007 и более ранних годов выпуска, так как на относительно новых авто многие недостатки были устранены.

Коробка не славится долговечностью. Она часто требует дорогого ремонта. Обычно выходит из строя сцепление, может ломаться электроника. Многим владельцам приходится менять актуаторы, подшипники, гидравлический цилиндр и поршни. Трансмиссия нередко ведёт себя некорректно, перегревается в жару и в городских пробках. Иногда скорости могут не переключаться, а агрегат – переходит в нейтральное положение. РКПП нуждается в регулярных заменах дорогой трансмиссионной жидкости, фильтров и диагностике при возникновении первых признаков поломки. Иначе ремонт будет очень сложным. Узел не терпит перегрузок, медленного движения в гору и требует переключения в ручной режим при сложных условиях эксплуатации. Поэтому поклонники этой модели стараются покупать автомобиль с другим типом КПП.

Плюсы и минусы

АМТ обладает множеством положительных качеств. Но есть у неё и существенные недостатки.

• Быстрый разгон автомобиля. Машина с роботом разгоняется практически также быстро, как и с механикой;
• Низкий расход топлива. Такие авто тратят бензина практически столько же, сколько и автомобили на МКПП, или даже чуть меньше;
• Более медленный износ сцепления, чем у авто с механической коробкой передач. Но это преимущество есть не у всех моделей с РКПП. У некоторых машин оно изнашивается даже быстрее, чем у транспорта с ручной трансмиссией;
• Аккуратное и бережное переключение передач, недоступное многим водителям при ручном переключении;
• Более дешёвый ремонт по сравнению с восстановлением работоспособности АКПП.

• Возможны рывки, толчки и дёргание при движении. Но это присуще не всем роботам, более современные модели работают намного комфортнее;
• Робот не всегда позволяет быстро затормозить или ускориться, так как этому препятствуют его электронные настройки;
• Для корректной работы узла нужен мощный мотор;
• Автомобиль с РКПП может откатиться назад при движении в гору, если не использовать ручник. Но машины, имеющие систему помощи при подъёме, не обладают данной особенностью;
• Блок управления не всегда можно прошить в сервисном центре, изменив его работу;
• Городская эксплуатация негативно сказывается на долговечности агрегата.

Обслуживание

Роботизированная коробка передач требует правильного и внимательного обслуживания. Она нуждается в регулярной замене масла и фильтров. Обычно процедура проводится каждые 60000-80000 километров в зависимости от особенностей конкретной модели авто. Для замены необходима трансмиссионная жидкость, рекомендованная автопроизводителем. Она обычно дороже, чем масло для механической коробки передач.

Владельцам машин с АМТ следует выполнять переобучение коробки в зависимости от состояния её сцепления. Не пренебрегать регулярной диагностикой электронного блока управления и проверкой работоспособности узла. Нужно обращать внимание на потёки трансмиссионной жидкости. Обслуживание робота выполняется в сервисном центре или у мастеров, имеющих опыт работы с такими механизмами и соответствующее оборудование. Самостоятельно обслуживать этот узел не рекомендуется. Поэтому при покупке авто с РКПП нужно учитывать расходы на посещение СТО.

Неисправности

Неисправности коробки – робот бывают механическими или электрическими. Основные признаки поломки трансмиссии:

• Машина не едет при любом или некоторых положениях селектора КПП;
• Передачи не переключаются или переключаются не вовремя;
• На приборной панели горит Check Engine;
• Усиление рывков и толчков при движении;
• Появление неприятных звуков при езде;
• Движение с пробуксовкой;
• Течь трансмиссионного масла.

Некоторые из этих симптомов не всегда связаны с поломкой АМТ. Поэтому при их возникновении следует обратиться в автосервис для диагностики автомобиля. Это поможет быстро установить причину и, возможно, избежать слишком дорогого ремонта. Отремонтировать узел без знаний и оснащения невозможно.

В мире есть несколько «машин цивилизации», а их производитель держит в кулаке весь рынок электроники. Про что речь

Мы живём в необычное время, наблюдаем за беспилотными авто, слышим новости о запуске кораблей на Марс и пользуемся мощнейшими гаджетами, которые умещаются в ладони.

За все эти и многие другие радости 21 века ответственна электроника во главе с процессорами, «электронными мозгами», которые обрабатывают команды и контролируют работу гаджетов.

Сейчас я покажу вам главную машину нашей цивилизации, которая создаёт самые передовые, 7-и и 5-и нанометровые процессоры. Таких машин всего несколько в мире, каждая стоит огромных денег, а их производитель способен держать в кулаке практически весь рынок электроники.

Кто создаёт такие машины

Главное здание компании ASML

В Нидерландах есть небольшой город Эйндховен, в котором расположена штаб-квартира компании ASML. В отличие от таких монстров рынка, как Intel или Samsung, о ней мало кто знает.

Однако, именно эта компания может совершить прорыв в области микроэлектроники: ASML является единственным в мире производителем станков для фотолитографии в глубоком ультрафиолете.

Точнее, эта машина называется не станок, а степпер: шаг за шагом этот сложнейший агрегат делает новейшие процессоры с размером полупроводниковых структур до 5 нанометров.

Именно на столько вырастает ваш ноготь за 5 минут.

EUV-степпер в разрезе. Иллюстрация с сайта ASML.

С 1995 года ASML сделала ставку на фотолитографию в глубоком ультрафиолете, и пообещала поставку первых степперов EUV мировым техногигантам к 2007 году.

Однако, первые коммерческие образцы таких машин появились лишь в 2018 году. А уже в 2019 году Samsung выпустил 7-нанометровый процессор Exynos 9825 SoC, сделанный именно на степпере от ASML.

Как работает EUV-машина, и при чём тут «закон Мура»

Фотолитография в глубоком ультрафиолете – самая передовая технология, которая используется при изготовлении полупроводниковых интегральных схем.

Во время работы степпера рисунок с маски чертежа шаг за шагом переносится на различные части полупроводниковой пластины. После каждого шага проводится дополнительная проверка правильности позиционирования.

Ваккуумная камера, один из элементов степпера.

Во время работы степпера внутри каждую секунду несколько высокоэнергетических лазеров на углекислом газе ударяют по 50 000 каплям жидкого олова, которые падают в специальную камеру.

После обработки лазером каждой капли возникает плазма, которая излучает свет нужной длины волны равной 13,5 нанометров. Это невозможно увидеть простым глазом, поэтому вот примерное видео этого процесса:

Далее свет собирается, фокусируется и отражается от маски в ваккуме, чтобы перенести узор на кремниевую пластину.

Закон Мура гласит, что количество компонентов на конкретной площади удваивается примерно каждые два года. Фотолитография в глубоком ультрафиолете позволяет травить всё более мелкие компоненты, увеличивая количество транзисторов на чипе в соответствии с этим законом.

После успешного переноса узора пластина обрабатывается реагентами, чтобы смыть часть фоторезиста и проявить рисунок на пластине.

Затем к кремниевой пластине добавляются примеси для создания полупроводникового эффекта и все стадии повторяются заново до окончания создания структуры микроплаты.

Сколько стоит такая машина и что будет дальше

120 миллионов долларов на одном фото.

Степпер от ASML состоит из 100 000 деталей, стоит около 120 миллионов долларов и поставляется в 40 грузовых контейнерах.

Аналогов продукции ASML просто не существует. На сегодняшний день нидерландская компания является абсолютным монополистом в производстве самых передовых компонентов электроники.

Но даже тут прогресс не стоит на месте: в ASML уже создают новое поколение степперов с лучшей оптикой, которые смогут обрабатывать больше кремниевых пластин в час.

В будущих машинах планируется использовать более мощные лазеры, а частота падения капель олова увеличена с 50 000 до 80 000 Гц. Выпуск первых коммерческих моделей запланирован на 2033 год. [Brookings]

Робототехника

Содержание

• 1 Этимология термина
• 2 История отрасли
• 3 Важнейшие классы роботов
• 4 Компоненты роботов
  • 4.1 Приводы
• 5 Способы перемещения
  • 5.1 Колёсные и гусеничные роботы
  • 5.2 Шагающие роботы
  • 5.3 Другие методы перемещения
• 6 Системы управления
• 7 Области применения
  • 7.1 Образование
  • 7.2 Промышленность
  • 7.3 Сельское хозяйство
  • 7.4 Медицина
  • 7.5 Космонавтика
  • 7.6 Спорт
  • 7.7 Транспорт
  • 7.8 Военное дело
• 8 Социальные последствия роботизации
• 9 См. также
• 10 Примечания
• 11 Литература
• 12 Ссылки

Робототе́хника (от робот и техника; англ. robotics — роботика [1] , роботехника [2] ) — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем и являющаяся важнейшей технической основой развития производства [3] .

Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, кибернетика, телемеханика, мехатроника [4] информатика, а также радиотехника и электротехника. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, медицинскую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику.

Этимология термина

Слово «роботика» (или «роботехника», «robotics») было впервые использовано в печати Айзеком Азимовым в научно-фантастическом рассказе «Лжец», опубликованном в 1941 году.

В основу слова «робототехника» легло слово «робот», придуманное в 1920 г. чешским писателем Карелом Чапеком и его братом Йозефом для научно-фантастической пьесы Карела Чапека «Р. У. Р.» («Россумские универсальные роботы»), впервые поставленной в 1921 г. и пользовавшейся успехом у зрителей. В ней хозяин завода налаживает выпуск множества андроидов, которые сначала работают без отдыха, но потом восстают и губят своих создателей [5] .

История отрасли

Некоторые идеи, положенные позднее в основу робототехники, появились ещё в античную эпоху — задолго до введения перечисленных выше терминов. Найдены остатки движущихся статуй, изготовленных в I веке до нашей эры [4] . В «Илиаде» Гомера говорится, что бог Гефест сделал из золота говорящих служанок, придав им разум (то есть — на современном языке — искусственный интеллект) и силу [6] . Древнегреческому механику и инженеру Архиту Тарентскому приписывают создание механического голубя, способного летать (ок. 400 г. до н. э.) [7] . Более двух тысяч лет назад Герон Александрийский создал водяной автомат «Поющая птица» и ряд систем подвижных фигур для античных храмов [8] . В 270 году древнегреческий изобретатель Ктесибий изобрёл особые водяные часы, получившие название клепсидра (или «крадущие время»), которые своим хитроумным устройством вызвали значительный интерес современников [9] . В 1500 году великий Леонардо да Винчи разработал механический аппарат в виде льва, который должен был открывать герб Франции при въезде короля в город. В XVIII веке швейцарским часовщиком П. Жаке-Дрозом была создана механическая кукла «Писец», которая могла быть запрограммирована с помощью кулачковых барабанов на написание текстовых сообщений, содержащих до 40 букв [8] . В 1801 году французский коммерсант Жозеф Жаккар представил передовую по тем временам конструкцию ткацкого станка, который можно был «программировать» с помощью специальных карт с отверстиями для воспроизведения на вытканных полотнах повторяющихся декоративных узоров. В начале XIX века эта идея была позаимствована английским математиком Чарлзом Бэббиджем для создания одной из первых автоматических вычислительных машин [9] . Примерно к 30-м годам XX века появились андроиды, реализующие элементарные движения и способные произносить по команде человека простейшие фразы. Одной из первых таких разработок стала конструкция американского инженера Д. Уэксли, созданная для Всемирной выставки в Нью-Йорке в 1927 году [8] .

В 50-х годах XX века появились механические манипуляторы для работы с радиоактивными материалами. Они были способны копировать движения рук оператора, который находился в безопасном месте. К 1960-му году были проведены разработки дистанционно управляемых колёсных платформ с манипулятором, телекамерой и микрофоном для обследования и сбора проб в зонах повышенной радиоактивности [8] .

Широкое внедрение промышленных станков с числовым программным управлением стало стимулом для создания программируемых манипуляторов, используемых для погрузки и разгрузки станочных систем. В 1954 году американским инженером Д. Деволом был запатентован метод управления погрузочно-разгрузочным манипулятором с помощью сменных перфокарт, как следствие в 1956 году совместно с Д. Энгельбергером им была создана первая в мире промышленная компания «Юнимейшн» (англ. Unimation от Universal Automation ) по производству промышленной робототехники. В 1962 году вышли в свет первые в США промышленные роботы «Версатран» и «Юнимейт», причём некоторые из них функционируют до сих пор, преодолев порог в 100 тысяч часов рабочего ресурса. Если в этих ранних системах соотношение затрат на электронику и механику составляло 75 % к 25 %, то в настоящее время оно изменилось на противоположное. При этом, конечная стоимость электроники продолжает неуклонно снижаться. Появление в 1970-х годах недорогих микропроцессорных систем управления, которые заменили специализированные блоки управления роботов на программируемые контроллеры способствовало снижению стоимости роботов примерно в три раза. Это послужило стимулом для их массового распространения по всем отраслям промышленного производства [8] .

Множество подобных сведений содержится в книге «Робототехника: История и перспективы» И. М. Макарова и Ю. И. Топчеева, представляющей собой популярный и обстоятельный рассказ о роли, которую сыграли (и ещё сыграют) роботы в истории развития цивилизации.

Важнейшие классы роботов

Можно использовать несколько подходов к классификации роботов — например, по сфере применения, по назначению, по способу передвижения, и пр. По сфере основного применения можно выделить промышленных роботов, исследовательских роботов, роботов, используемых в обучении, специальных роботов.

Важнейшие классы роботов широкого назначения — манипуляционные и мобильные роботы.

Манипуляционный робот — автоматическая машина (стационарная или передвижная), состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и устройства программного управления, которая служит для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. Такие роботы производятся в напольном, подвесном и портальном исполнениях. Получили наибольшее распространение в машиностроительных и приборостроительных отраслях [10] .

Мобильный робот — автоматическая машина, в которой имеется движущееся шасси с автоматически управляемыми приводами. Такие роботы могут быть колёсными, шагающими и гусеничными (существуют также ползающие, плавающие и летающие мобильные робототехнические системы, см. ниже) [11] .

Компоненты роботов

Приводы

• Приводы: это «мышцы» роботов. В настоящее время самыми популярными двигателями в приводах являются электрические, но применяются и другие, использующие химические вещества, жидкости или сжатый воздух.
• Двигатели постоянного тока: В настоящий момент большинство роботов используют электродвигатели, которые могут быть нескольких видов.
• Шаговые электродвигатели: Как можно предположить из названия, шаговые электродвигатели не вращаются свободно, подобно двигателям постоянного тока. Они поворачиваются пошагово на определённый угол под управлением контроллера. Это позволяет обойтись без датчика положения, так как угол, на который был сделан поворот, заведомо известен контроллеру; поэтому такие двигатели часто используются в приводах многих роботов и станках с ЧПУ.
• Пьезодвигатели: Современной альтернативой двигателям постоянного тока являются пьезодвигатели, также известные как ультразвуковые двигатели. Принцип их работы весьма оригинален: крошечные пьезоэлектрические ножки, вибрирующие с частотой более 1000 раз в секунду, заставляют мотор двигаться по окружности или прямой. Преимуществами подобных двигателей являются высокое нанометрическое разрешение, скорость и мощность, несоизмеримая с их размерами. Пьезодвигатели уже доступны на коммерческой основе и также применяются на некоторых роботах.
• Воздушные мышцы: Воздушные мышцы — простое, но мощное устройство для обеспечения силы тяги. При накачивании сжатым воздухом мышцы способны сокращаться до 40 % от своей длины. Причиной такого поведения является плетение, видимое с внешней стороны, которое заставляет мышцы быть или длинными и тонкими, или короткими и толстыми [источник не указан 2452 дня] . Так как способ их работы схож с биологическими мышцами, их можно использовать для производства роботов с мышцами и скелетом, аналогичными мышцам и скелету животных [12][13] .
• Электроактивные полимеры: Электроактивные полимеры — это вид пластмасс, который изменяет форму в ответ на электрическую стимуляцию. Они могут быть сконструированы таким образом, что могут гнуться, растягиваться или сокращаться. Впрочем, в настоящее время нет ЭАП, пригодных для производства коммерческих роботов, так как все ныне существующие их образцы неэффективны или непрочны.
• Эластичные нанотрубки: Это — многообещающая экспериментальная технология, находящаяся на ранней стадии разработки. Отсутствие дефектов в нанотрубках позволяет волокну эластично деформироваться на несколько процентов. Человеческий бицепс может быть заменён проводом из такого материала диаметром 8 мм. Подобные компактные «мышцы» могут помочь роботам в будущем обгонять и перепрыгивать человека.

Способы перемещения

Колёсные и гусеничные роботы

Наиболее распространёнными роботами данного класса являются [14] [15] четырёхколёсные и гусеничные роботы. Создаются также роботы, имеющие другое число колёс; в этом случае нередко удаётся упростить конструкцию робота, а также придать ему возможность работать в пространствах, где четырёхколёсная конструкция оказывается неработоспособной.

Двухколёсные роботы, как правило, используют для определения угла наклона корпуса робота и выработки подаваемого на приводы роботов соответствующего управляющего напряжения (с целью обеспечить удержание равновесия и выполнение необходимых перемещений) те или иные гироскопические устройства. Задача удержания равновесия двухколёсного робота связана с динамикой обратного маятника [16] . Разработано множество подобных «балансирующих» устройств [17] . К таким устройствам можно отнести Сегвей, который может быть использован, как компонент робота; так, например, сегвей использован как транспортная платформа в разработанном НАСА роботе Робонавт [18] .

Одноколёсные роботы во многом представляют собой развитие идей, связанных с двухколёсными роботами. Для перемещения в 2D пространстве в качестве единственного колеса может использоваться шар, приводимый во вращение несколькими приводами. Несколько разработок подобных роботов уже существуют. Примерами могут служить шаробот разработанный в университете Карнеги — Меллона, шаробот «BallIP», разработанный в университете Тохоку Гакуин (англ. Tohoku Gakuin University ) [19] , или шаробот Rezero [20] , разработанный в Швейцарской высшей технической школе. Роботы такого типа имеют некоторые преимущества, связанные с их вытянутой формой, которые могут позволить им лучше интегрироваться в человеческое окружение, чем это возможно для роботов некоторых других типов [21] .

Существует некоторое количество прототипов сферических роботов. Некоторые из них для организации перемещения используют вращение внутренней массы [22] [23] [24] [25] . Роботов подобного типа называют англ. spherical orb robots , англ. orb bot [26] и англ. ball bot [27] [28] .

В ряде конструкций мобильных колёсных роботов используются роликонесущие колёса типа «omnidirectional» («всенаправленные колёса»); такие роботы отличаются повышенной манёвренностью [29] [30] .

Для перемещения по неровным поверхностям, траве и каменистой местности разрабатываются шестиколёсные роботы, которые имеют большее сцепление по сравнению с четырёхколёсными. Ещё большее сцепление обеспечивают гусеницы. Многие современные боевые роботы, а также роботы, предназначенные для перемещения по грубым поверхностям, разрабатываются как гусеничные. Вместе с тем, затруднено использование подобных роботов в помещениях, на гладких покрытиях и коврах. Примерами таких роботов могут служить разработанный НАСА робот англ. Urban Robot («Urbie») [31] , разработанные компанией iRobot роботы Warrior и PackBot.

Шагающие роботы

Первые публикации, посвящённые теоретическим и практическим вопросам создания шагающих роботов, относятся к 1970—1980-м годам [32] [33] .

Перемещение робота с использованием «ног» представляет собой сложную задачу динамики. Уже создано некоторое количество роботов, перемещающихся на двух ногах, но эти роботы пока не могут достичь такого устойчивого движения, какое присуще человеку. Также создано множество механизмов, перемещающихся на более чем двух конечностях. Внимание к подобным конструкциям обусловлено тем, что они легче в проектировании [34] [35] . Предлагаются также гибридные варианты (как, например, роботы из фильма «Я, робот», способные перемещаться на двух конечностях во время ходьбы и на четырёх конечностях во время бега).

Роботы, использующие две ноги, как правило, хорошо перемещаются по полу, а некоторые конструкции могут перемещаться по лестнице. Перемещение по пересечённой местности является сложной задачей для роботов такого типа. Существует ряд технологий, позволяющих перемещаться шагающим роботам:

• Сервопривод + гидромеханический привод — ранняя технология конструирования шагающих роботов, реализованная в ряде моделей экспериментальных роботов изготовленных компанией General Electric в 1960-е гг. Первым воплощённым в металле по указанной технологии проектом GE и, по всей вероятности, первым в мире шагающим роботом военного назначения стал «четвероногий транспортёр» Walking Truck (машина имеет роботизированные конечности, управление осуществляется человеком, находящимся непосредственно в кабине).

• ZMP-технология: ZMP ( англ. ) (англ. Zero Moment Point , «точка нулевого момента») — алгоритм, использующийся в роботах, подобных ASIMO компании Хонда. Бортовой компьютер управляет роботом таким образом, чтобы сумма всех внешних сил, действующих на робота, была направлена в сторону поверхности, по которой перемещается робот. Благодаря этому не создаётся крутящего момента, который мог бы стать причиной падения робота [36] . Подобный способ движения не характерен для человека, в чём можно убедиться сравнив манеру перемещения робота ASIMO и человека [37][38][39] .

• Прыгающие роботы: в 1980-х годах профессором Марком Рейбертом (англ. Marc Raibert из англ. «Leg Laboratory» Массачусетского технологического института был разработан робот, способный сохранять равновесие посредством прыжков, используя только одну ногу. Движения робота напоминают движения человека на тренажёре пого-стик[40] . Впоследствии алгоритм был расширен на механизмы, использующие две и четыре ноги. Подобные роботы продемонстрировали способности к бегу и способность выполнять сальто[41] . Роботы, перемещающиеся на четырёх конечностях, продемонстрировали бег, перемещение рысью, аллюром, скачками [42] .

• Адаптивные алгоритмы поддержания равновесия. В основном базируются на расчете отклонений мгновенного положения центра масс робота от статически устойчивого положения или некоей наперед заданной траектории его движения. В частности, подобную технологию использует шагающий робот-носильщик Big Dog. При движении этот робот поддерживает постоянным отклонение текущего положения центра масс от точки статической устойчивости, что влечет необходимость своеобразной постановки ног («коленки внутрь» или «тянитолкай»), а также создает проблемы с остановкой машины на одном месте и отработкой переходных режимов ходьбы. Адаптивный алгоритм поддержания устойчивости также может базироваться на сохранении постоянного направления вектора скорости центра масс системы, однако подобные методики оказываются эффективными только на достаточно высоких скоростях. Наибольший интерес для современной робототехники представляет разработка комбинированных методик поддержания устойчивости, сочетающих расчет кинематических характеристик системы с высокоэффективными методами вероятностного и эвристического анализа.

Другие методы перемещения

• Летающие роботы. Большинство современных самолётов являются летающими роботами, управляемыми пилотами. Автопилот способен контролировать полёт на всех стадиях — включая взлёт и посадку [43] . К летающим роботам относятся также беспилотные летательные аппараты (БПЛА; важный их подкласс составляют крылатые ракеты). Подобные аппараты имеют, как правило, небольшой вес (за счёт отсутствия пилота) и могут выполнять опасные миссии; некоторые БПЛА способны вести огонь по команде оператора. Разрабатываются также БПЛА, способные вести огонь автоматически. Кроме метода движения, используемого самолётами, летающими роботами используются и другие методы движения — например, подобные тем, что используют пингвины, скаты, медузы; такой способ перемещения используют роботы Air Penguin[44][45] , Air Ray[46] и Air Jelly[47] компании Festo, или используют методы полёта, присущие насекомым, как, например, RoboBee[48] .

• Ползающие роботы. Существует ряд разработок роботов, перемещающихся подобно змеям, червям, слизням[49] ; при этом для реализации движения робот может использовать силы трения (при движении по шероховатой опорной поверхности) [50][51] или изменение кривизны поверхности (в случае гладкой поверхности переменной кривизны) [52] . Предполагается, что подобный способ перемещения может придать им возможность перемещаться в узких пространствах; в частности, предполагается использовать подобных роботов для поиска людей под обломками рухнувших зданий [53] . Разработаны также змееподобные роботы, способные перемещаться в воде; примером подобной конструкции может служить японский робот ACM-R5 [54][55] .

• Роботы, перемещающиеся по вертикальным поверхностям. При их проектировании используют различные подходы. Первый подход — проектирование роботов, которые перемещаются подобно человеку, взбирающемуся на стену, покрытую выступами. Примером подобной конструкции может служить разработанный в Стэнфордском университете робот Capuchin [56] . Другой подход — проектирование роботов, перемещающихся подобно гекконам и снабжённых вакуумными присосками [57] . Примерами подобных роботов являются Wallbot[58] и Stickybot[59] .

• Плавающие роботы. Существует много разработок роботов, которые перемещаются в воде, подражая движениям рыб. По некоторым подсчётам, эффективность подобного движения может на 80 % превосходить эффективность движения с использованием гребного винта[60] . Кроме того, подобные конструкции производят меньше шума, а также отличаются повышенной манёвренностью. Это является причиной высокого интереса исследователей к роботам, движущимся подобно рыбам [61] . Примерами подобных роботов являются разработанный в Эссекском университете робот Robotic Fish[62] и робот Tuna, разработанный Institute of Field Robotics (англ.) для исследования и моделирования способа движения, характерного для тунца. Существуют также разработки плавающих роботов других конструкций [63] . Примерами являются роботы компании Festo: Aqua Ray, имитирующий движения ската, и Aqua Jelly, имитирующий движение медузы.

Системы управления

Под управлением роботом понимается решение комплекса задач, связанных с адаптацией робота к кругу решаемых им задач, программированием движений, синтезом системы управления и её программного обеспечения [64] .

По типу управления робототехнические системы подразделяются на:

1. Биотехнические:
   • командные (кнопочное и рычажное управление отдельными звеньями робота);
   • копирующие (повтор движения человека, возможна реализация обратной связи, передающей прилагаемое усилие, экзоскелеты);
   • полуавтоматические (управление одним командным органом, например, рукояткой всей кинематической схемой робота);
2. Автоматические:
   • программные (функционируют по заранее заданной программе, в основном предназначены для решения однообразных задач в неизменных условиях окружения);
   • адаптивные (решают типовые задачи, но адаптируются под условия функционирования);
   • интеллектуальные (наиболее развитые автоматические системы);
3. Интерактивные:
   • автоматизированные (возможно чередование автоматических и биотехнических режимов);
   • супервизорные (автоматические системы, в которых человек выполняет только целеуказательные функции);
   • диалоговые (робот участвует в диалоге с человеком по выбору стратегии поведения, при этом как правило робот оснащается экспертной системой, способной прогнозировать результаты манипуляций и дающей советы по выбору цели).

Среди основных задач управления роботами выделяют такие [65] :

• планирование положений;
• планирование движений;
• планирование сил и моментов;
• анализ динамической точности;
• идентификация кинематических и динамических характеристик робота.

В развитии методов управления роботами огромное значение имеют достижения технической кибернетики и теории автоматического управления.

Области применения

Среднее число роботов в мире в 2017 г. составляет 69 на 10 000 работников. Наибольшее число роботов в Южной Корее — 531 на 10 000 работников, Сингапуре — 398, Японии — 305, Германии — 301 [66] .

Образование

Робототехнические комплексы также популярны в области образования как современные высокотехнологичные исследовательские инструменты в области теории автоматического управления и мехатроники. Их использование в различных учебных заведениях среднего и высшего профессионального образования позволяет реализовывать концепцию «обучение на проектах», положенную в основу такой крупной совместной образовательной программы США и Европейского союза, как ILERT. Применение возможностей робототехнических комплексов в инженерном образовании даёт возможность одновременной отработки профессиональных навыков сразу по нескольким смежным дисциплинам: механика, теория управления, схемотехника, программирование, теория информации. Востребованность комплексных знаний способствует развитию связей между исследовательскими коллективами. Кроме того, студенты уже в процессе профильной подготовки сталкиваются с необходимостью решать реальные практические задачи.

Популярные робототехнические комплексы для учебных лабораторий:

Существуют и другие. Центр педагогического мастерства Москвы сравнил наиболее популярные платформы и робототехнические конструкторы [67] .

Профессия Мобильный робототехник входит в список ТОП-50 самых востребованных профессий по версии Минтруда РФ [68]

Прогнозируется, что объем продаж роботов для образования и науки в 2016—2019 гг. составит 8 млн единиц [69] .

Промышленность

На производстве роботы успешно используются уже на протяжении десятилетий. Роботы успешно заменяют человека при выполнении рутинных, энергоемких, опасных операций. Роботы не устают, им не нужны паузы на отдых, вода и пища. Роботы не требуют повышения заработной платы и не являются членами профсоюзов.

Как правило, промышленные роботы не обладают искусственным интеллектом. Типичным является повторение одних и тех же перемещений манипулятора по жесткой программе.

Большие успехи достигнуты, например, в применении роботов на конвейерах автомобильных заводов. Уже существуют планы предприятий автомобильной промышленности, где все процессы сборки автомобилей и транспортировки полуфабрикатов будут осуществляться роботами, а люди будут только их контролировать [70]

В атомной и химической промышленности роботы широко используются при работах в радиоактивных и химически опасных для человека средах.

Создан робот для автоматизированной диагностики состояния ЛЭП, состоящий из беспилотного вертолёта и устройства для посадки и движения по грозозащитному тросу [71] .

В промышленности всех стран мира в 2016 году использовалось 1,8 млн штук роботов, прогнозируется, что к 2020 году их число превысит 3,5 млн штук. [72]

Прогнозируется, что объем продаж роботов в 2016—2019 гг. для применения в логистике, строительстве и сносе составит 177 тыс. единиц [69] .

Сельское хозяйство

В сельском хозяйстве находят применение первые роботы, осуществляющие автоматизированный уход за сельскохозяйственными культурами [73] .

Прогнозируется, что объем продаж роботов в 2016—2019 гг. для применения в сельском хозяйстве составит 34 тыс. единиц [69] .

Медицина

В медицине робототехника находит применение в виде различных экзоскелетов, помогающих людям с нарушениями функции опорно-двигательного аппарата [74] . Разрабатываются миниатюрные роботы для вживления в организм человека в медицинских целях: кардиостимуляторы, датчики информации и т. д. [75]

В России разработан первый роботический хирургический комплекс для выполнения операций в урологии [76] .

Прогнозируется, что объем продаж роботов в 2016—2019 гг. для применения в медицине составит 8 тыс. единиц [69] .

Космонавтика

Роботы-манипуляторы применяются в космических летательных аппаратах. Например, в космическом аппарате наблюдения Орлец, присутствовал так называемый капсульный автомат, загружающий малогабаритные спускаемые капсулы отснятой пленкой. Планетоходы, такие, как луноход и марсоход, могут рассматриваться как интереснейшие примеры мобильных роботов.

Спорт

Первый чемпионат мира по футболу среди роботов прошёл в Японии в 1996 году (см. RoboCup).

Транспорт

По прогнозам, выпуск полностью автоматизированных легковых автомобилей с автопилотом в 2025 году составит 600 тыс. шт. [77]

Военное дело

Уже разработаны первые полностью автономные роботы для военного применения. Начались международные переговоры о их запрещении [78] [79] .

Социальные последствия роботизации

Отмечается, что часовая оплата ручного труда в развитых странах возрастает примерно на 10—15 % в год, а затраты на эксплуатацию робототехнических устройств увеличиваются на 2—3 %. При этом, уровень почасовой оплаты американского рабочего превысил стоимость часа работы робота примерно в середине 70-х годов XX века. Как следствие, замена человека на рабочем месте роботом начинает приносить чистую прибыль примерно через 2,5—3 года [8] .

Роботизация производства уменьшает конкурентное преимущество экономик с дешёвой рабочей силой и вызывает перемещение квалифицированной рабочей силы из производства в сферу услуг. В перспективе массовые профессии (водители, продавцы) будут роботизированы [80] [81] .

Увеличение числа используемых в промышленности США роботов на одну штуку в период с 1990 по 2007 год приводило к ликвидации шести рабочих мест у людей. Каждый новый робот на тысячу рабочих мест понижает среднюю зарплату по экономике США в среднем на половину процента [82] .

Источник http://akira-auto.ru/articles/korobka-robot-robotizirovannaya-korobka/
Источник Источник http://www.iphones.ru/iNotes/kak-vyglyadit-glavnaya-mashina-chelovecheskoy-civilizacii-nazyvetsya-euv-prednaznachena-dlya-izgotovleniya-processorov-08-12-2020
Источник http://wikipedia.tel/%D0%A0%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BE%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0