Qu'est-ce que la robotique. Qu'est-ce qu'un robot ? Conséquences sociales de la robotisation

Il y a plus de deux mille ans, Héron d'Alexandrie créa la machine à eau « l'oiseau chantant » et un certain nombre de systèmes de figures mobiles pour les temples antiques. En 270, l'inventeur grec Ctésibius inventa une horloge à eau spéciale, appelée clepsydre (ou « vol du temps »), qui, avec son ingénieux dispositif, suscita un intérêt considérable parmi les contemporains. En 1500, le grand Léonard de Vinci a mis au point un dispositif mécanique en forme de lion, censé révéler les armoiries de la France lorsque le roi entrait dans la ville. Au XVIIIe siècle, l'horloger suisse P. Jaquet-Droz créait une poupée mécanique appelée « Le Scribe », qui pouvait être programmée à l'aide de tambours à cames pour écrire des messages texte contenant jusqu'à 40 lettres. En 1801, le marchand français Joseph Jacquard a introduit à l'époque un modèle de métier à tisser innovant, qui pouvait être « programmé » à l'aide de cartes spéciales percées de trous pour reproduire des motifs décoratifs répétitifs sur des tissus tissés. Au début du XIXe siècle, cette idée fut empruntée par le mathématicien anglais Charles Babbage pour créer l'un des premiers ordinateurs automatiques. Vers les années 30 du 20e siècle, sont apparus des androïdes qui exécutaient des mouvements élémentaires et étaient capables de prononcer les phrases les plus simples sur commande humaine. L'un des premiers développements de ce type fut la conception de l'ingénieur américain D. Wexley, créée pour l'Exposition universelle de New York en 1927.

Dans les années 50 du 20e siècle, des manipulateurs mécaniques permettant de travailler avec des matières radioactives sont apparus. Ils ont pu copier les mouvements de la main de l'opérateur, qui se trouvait dans un endroit sûr. Dans les années 1960, le développement de plates-formes à roues télécommandées dotées d'un manipulateur, d'une caméra de télévision et d'un microphone a été réalisé pour l'examen et le prélèvement d'échantillons dans les zones à forte radioactivité.

L'adoption généralisée des machines-outils industrielles à commande numérique a stimulé la création de manipulateurs programmables utilisés pour le chargement et le déchargement des machines-outils. En 1954, l'ingénieur américain D. Devol a breveté une méthode de contrôle d'un manipulateur de chargement et de déchargement à l'aide de cartes perforées remplaçables et a ainsi créé en 1956, avec D. Engelberger, la première entreprise industrielle au monde, Unimation. Unimation d’Universal Automation) pour la production de robotique industrielle. En 1962, les premiers robots industriels Versatran et Unimate sont sortis aux États-Unis, et certains d'entre eux fonctionnent encore, après avoir dépassé le seuil des 100 000 heures de travail. Alors que dans ces premiers systèmes, le rapport des coûts entre l'électronique et la mécanique était de 75 à 25 %, cette tendance s'est aujourd'hui inversée. Dans le même temps, le coût final de l’électronique continue de baisser régulièrement. L'avènement des systèmes de contrôle par microprocesseur à faible coût dans les années 1970, qui ont remplacé les unités de contrôle de robots spécialisées par des contrôleurs programmables, a contribué à réduire le coût des robots d'environ trois fois. Cela a incité à leur diffusion massive dans tous les secteurs de la production industrielle.

Il y a beaucoup d'informations similaires contenues dans le livre. "Robotique : histoire et perspectives" I. M. Makarova et Yu. I. Topcheev, qui est une histoire populaire et détaillée sur le rôle que les robots ont joué (et joueront encore) dans l'histoire du développement de la civilisation.

Les classes de robots les plus importantes

Vous pouvez utiliser plusieurs approches pour classer les robots - par exemple, par domaine d'application, par objectif, par méthode de déplacement, etc. Par domaine d'application principale, on peut distinguer les robots industriels, les robots de recherche, les robots utilisés dans l'enseignement et des robots spéciaux.

Les classes les plus importantes de robots à usage général sont : manipulateur Et mobile des robots.

Robot manipulateur- une machine automatique (stationnaire ou mobile), constituée d'un actionneur sous la forme d'un manipulateur ayant plusieurs degrés de mobilité, et d'un dispositif de contrôle par programme, qui sert à réaliser des fonctions de moteur et de contrôle dans le processus de production. De tels robots sont produits en sol, suspendu Et portail les performances. Ils sont plus répandus dans les industries de la construction mécanique et de la fabrication d'instruments.

Robot mobile- une machine automatique dotée d'un châssis mobile avec des entraînements à commande automatique. De tels robots peuvent être à roues, marche Et suivi(il y a aussi rampant, flottant Et en volant systèmes robotiques mobiles, voir ci-dessous).

Composants du robot

Disques

Disques: ce sont les « muscles » des robots. Actuellement, les moteurs les plus populaires dans les entraînements sont électriques, mais d'autres utilisant des produits chimiques, des liquides ou de l'air comprimé sont également utilisés.
Moteurs à courant continu : Actuellement, la plupart des robots utilisent des moteurs électriques, qui peuvent être de plusieurs types.
Moteurs pas à pas : Comme leur nom l’indique, les moteurs pas à pas ne tournent pas librement comme les moteurs à courant continu. Ils tournent pas à pas jusqu'à un certain angle sous le contrôle du contrôleur. Cela permet de se passer de capteur de position, puisque l'angle sous lequel le virage a été effectué est connu du contrôleur ; Par conséquent, ces moteurs sont souvent utilisés dans de nombreux entraînements de robots et machines CNC.
Moteurs piézo : Les moteurs piézoélectriques, également appelés moteurs à ultrasons, constituent une alternative moderne aux moteurs à courant continu. Le principe de leur fonctionnement est très original : de minuscules pattes piézoélectriques, vibrant à une fréquence de plus de 1000 fois par seconde, obligent le moteur à se déplacer en cercle ou en ligne droite. Les avantages de ces moteurs sont une résolution nanométrique, une vitesse et une puissance élevées, sans commune mesure avec leur taille. Les moteurs piézo sont déjà disponibles dans le commerce et sont également utilisés sur certains robots.
Muscles aériens : Les muscles aériens sont un appareil simple mais puissant pour fournir une traction. Lorsqu'ils sont pompés avec de l'air comprimé, les muscles peuvent se contracter jusqu'à 40 % de leur longueur. La raison de ce comportement est le tissage visible de l'extérieur, qui fait que les muscles sont soit longs et fins, soit courts et épais. ] . Parce que leur fonctionnement est similaire à celui des muscles biologiques, ils peuvent être utilisés pour produire des robots dotés de muscles et de squelettes similaires à ceux des animaux.
Polymères électroactifs : Les polymères électroactifs sont un type de plastique qui change de forme en réponse à une stimulation électrique. Ils peuvent être conçus de manière à pouvoir se plier, s’étirer ou se contracter. Cependant, il n’existe actuellement aucun EAP adapté à la production de robots commerciaux, car tous les échantillons existants sont inefficaces ou fragiles.
Nanotubes élastiques : Il s’agit d’une technologie expérimentale prometteuse aux premiers stades de développement. L'absence de défauts dans les nanotubes permet à la fibre de se déformer élastiquement de plusieurs pour cent. Le biceps humain peut être remplacé par un fil constitué de ce matériau d'un diamètre de 8 mm. De tels « muscles » compacts pourraient aider les robots du futur à dépasser et à sauter par-dessus les humains.

Façons de bouger

Robots à roues et à chenilles

Les robots les plus courants de cette classe sont les robots à quatre roues et à chenilles. Des robots sont également créés avec un nombre différent de roues ; dans ce cas, il est souvent possible de simplifier la conception du robot et de lui donner la possibilité de travailler dans des espaces où une conception à quatre roues est inefficace.

Les robots à deux roues sont généralement utilisés pour déterminer l'angle d'inclinaison du corps du robot et générer l'angle d'inclinaison correspondant. tension de commande(afin d'assurer le maintien de l'équilibre et l'exécution des mouvements nécessaires) certains appareils gyroscopiques. Le problème du maintien de l'équilibre d'un robot à deux roues est lié à la dynamique d'un pendule inverse. De nombreux dispositifs « d'équilibrage » similaires ont été développés. Ces appareils incluent le Segway, qui peut être utilisé comme composant de robot ; par exemple, le Segway est utilisé comme plate-forme de transport dans le robot Robonaut développé par la NASA.

Les robots à une roue sont à bien des égards un développement d’idées associées aux robots à deux roues. Pour se déplacer dans l'espace 2D, une balle entraînée par plusieurs entraînements peut être utilisée comme une seule roue. Plusieurs modèles de tels robots existent déjà. Les exemples incluent le robot sphérique développé à l'Université Carnegie Mellon, le robot sphérique "BallIP", développé à l'Université Tohoku Gakuin, ou le ballbot Rezero, développé à l'École technique supérieure suisse. Ces types de robots présentent certains avantages liés à leur forme allongée, ce qui peut leur permettre de mieux s'intégrer dans les environnements humains que ce n'est possible pour certains autres types de robots.

Il existe un certain nombre de prototypes de robots sphériques. Certains d’entre eux utilisent la rotation de la masse interne pour organiser le mouvement. Les robots de ce type sont appelés en anglais. robots orbes sphériques orb bot et ing. robot de balle.

Un certain nombre de conceptions de robots mobiles à roues utilisent des roues porte-rouleaux de type « omnidirectionnel » (« roues omnidirectionnelles ») ; Ces robots se caractérisent par une maniabilité accrue.

Pour se déplacer sur des surfaces inégales, de l'herbe et des terrains rocheux, des robots à six roues sont en cours de développement, qui ont plus de traction que ceux à quatre roues. Les chenilles offrent une traction encore plus grande. De nombreux robots de combat modernes, ainsi que les robots conçus pour se déplacer sur des surfaces rugueuses, sont conçus comme des véhicules à chenilles. Dans le même temps, il est difficile d’utiliser de tels robots en intérieur, sur des surfaces lisses et des tapis. Des exemples de tels robots sont le robot anglais développé par la NASA. Urban Robot (« Urbie »), robots Warrior et PackBot développés par iRobot.

Robots marcheurs

Les premières publications consacrées aux enjeux théoriques et pratiques de la création robots marcheurs, remontent aux années 1970-1980.

Déplacer un robot à l’aide de ses « jambes » est un problème dynamique complexe. Un certain nombre de robots qui se déplacent sur deux jambes ont déjà été créés, mais ces robots ne peuvent pas encore atteindre un mouvement aussi stable que celui inhérent aux humains. De nombreux mécanismes ont également été créés qui se déplacent sur plus de deux membres. L'attention portée à de telles structures est due au fait qu'elles sont plus faciles à concevoir. Des options hybrides sont également proposées (comme les robots du film « Moi, Robot », capables de se déplacer sur deux membres en marchant et sur quatre membres en courant).

Les robots qui utilisent deux jambes ont tendance à bien se déplacer sur le sol, et certains modèles peuvent monter dans les escaliers. Naviguer sur un terrain accidenté est une tâche difficile pour ce type de robot. Il existe un certain nombre de technologies qui permettent aux robots marcheurs de se déplacer :

Servomoteur + entraînement hydromécanique - une des premières technologies de construction de robots marcheurs, mise en œuvre dans un certain nombre de modèles de robots expérimentaux fabriqués par General Electric dans les années 1960. Le premier projet GE réalisé en métal utilisant cette technologie et, selon toute vraisemblance, le premier robot marcheur au monde à des fins militaires était le « transporteur à quatre pattes » Walking Truck (la machine a des membres robotiques, le contrôle est effectué par une personne située directement en cabine).

Algorithmes adaptatifs pour maintenir l’équilibre. Ils reposent principalement sur le calcul des écarts de la position instantanée du centre de masse du robot par rapport à une position statiquement stable ou à une trajectoire prédéterminée de son mouvement. En particulier, une technologie similaire est utilisée par le robot porteur Big Dog. Lors du déplacement, ce robot maintient un écart constant de la position actuelle du centre de masse par rapport au point de stabilité statique, ce qui entraîne la nécessité d'un positionnement particulier des jambes (« genoux rentrés » ou « poussée »), et crée également problèmes pour arrêter la machine au même endroit et pratiquer les modes de marche de transition. Un algorithme adaptatif pour maintenir la stabilité peut également être basé sur le maintien d’une direction constante du vecteur vitesse du centre de masse du système. Toutefois, de telles techniques ne sont efficaces qu’à des vitesses suffisamment élevées. Le plus grand intérêt pour la robotique moderne est le développement de méthodes combinées de maintien de la stabilité, combinant le calcul des caractéristiques cinématiques du système avec des méthodes très efficaces d'analyse probabiliste et heuristique.

Autres méthodes de déménagement

Deux robots rampants ressemblant à des serpents. Celui de gauche est équipé de 64 lecteurs, celui de droite de dix

Systèmes de contrôle

Sous contrôle des robots fait référence à la solution d'un ensemble de problèmes associés à l'adaptation d'un robot à l'éventail de tâches qu'il résout, à la programmation des mouvements et à la synthèse d'un système de contrôle et de son logiciel.

En fonction du type de contrôle, les systèmes robotiques sont divisés en :

Biotechnique :
- commande (commande par bouton-poussoir et levier des différentes parties du robot) ;
- copie (répétition du mouvement humain, mise en place éventuelle d'un feedback transmettant la force appliquée, exosquelettes) ;
- semi-automatique (contrôle d'un élément de commande, par exemple une poignée, de l'ensemble du circuit cinématique du robot) ;
Automatique:
- logiciel (fonctionne selon un programme prédéterminé, principalement conçu pour résoudre des problèmes monotones dans des conditions environnementales constantes) ;
- adaptatif (résoudre des problèmes standards, mais s'adapter aux conditions de fonctionnement) ;
- intelligent (les systèmes automatiques les plus développés) ;
Interactif:
- automatisé (l'alternance des modes automatiques et biotechniques est possible) ;
- surveillance (systèmes automatiques dans lesquels une personne exerce uniquement des fonctions cibles);
- interactif (le robot participe à un dialogue avec une personne sur le choix d'une stratégie comportementale et, en règle générale, le robot est équipé d'un système expert capable de prédire les résultats des manipulations et de donner des conseils sur le choix d'un objectif).

Parmi les principales tâches du contrôle des robots figurent les suivantes :

dispositions de planification;
planification des mouvements;
planification des forces et des moments ;
analyse de précision dynamique ;
identification des caractéristiques cinématiques et dynamiques du robot.

Dans le développement de méthodes de contrôle des robots, les acquis de la cybernétique technique et de la théorie du contrôle automatique revêtent une grande importance.

Domaines d'utilisation

Le nombre moyen de robots dans le monde en 2017 est de 69 pour 10 000 travailleurs. Le plus grand nombre de robots se trouve en Corée du Sud - 531 pour 10 000 travailleurs, à Singapour - 398, au Japon - 305, en Allemagne - 301.

Éducation

Les systèmes robotiques sont également populaires dans le domaine de l'éducation en tant qu'outils de recherche modernes de haute technologie dans le domaine de la théorie du contrôle automatique et de la mécatronique. Leur utilisation dans divers établissements d'enseignement de l'enseignement professionnel secondaire et supérieur permet de mettre en œuvre le concept « d'apprentissage par projet », qui constitue la base d'un programme éducatif conjoint aussi vaste des États-Unis et de l'Union européenne que l'ILERT. L'utilisation des capacités des systèmes robotiques dans la formation de l'ingénieur permet de développer simultanément des compétences professionnelles dans plusieurs disciplines connexes : mécanique, théorie du contrôle, conception de circuits, programmation, théorie de l'information. La demande de connaissances complexes contribue au développement des liens entre les équipes de recherche. De plus, déjà en cours de formation spécialisée, les étudiants sont confrontés à la nécessité de résoudre de réels problèmes pratiques.

Systèmes robotiques populaires pour les laboratoires pédagogiques :

Il y en a d'autres. Le Centre d'excellence pédagogique de Moscou a comparé les plates-formes et les constructeurs de robots les plus populaires.

Profession Le roboticien mobile est inclus dans la liste des 50 professions les plus populaires selon le ministère du Travail de la Fédération de Russie

Il est prévu que le volume des ventes de robots pour l'éducation et la science soit atteint entre 2016 et 2019. s'élèvera à 8 millions d'unités.

Industrie

Les robots sont utilisés avec succès dans le secteur manufacturier depuis des décennies. Les robots remplacent avec succès les humains lors d’opérations routinières, gourmandes en énergie et dangereuses. Les robots ne se fatiguent pas, ils n'ont pas besoin de pauses pour se reposer, boire de l'eau et se nourrir. Les robots ne réclament pas de salaires plus élevés et ne sont pas membres de syndicats.

En règle générale, les robots industriels ne disposent pas d’intelligence artificielle. Il est typique de répéter les mêmes mouvements du manipulateur selon un programme rigide.

De grands progrès ont été réalisés, par exemple, dans l’utilisation de robots sur les convoyeurs des usines automobiles. Il existe déjà des projets pour les entreprises de l'industrie automobile, où tous les processus d'assemblage de voitures et de transport de produits semi-finis seront effectués par des robots, et les gens ne les contrôleront que

Dans les industries nucléaire et chimique, les robots sont largement utilisés pour travailler dans des environnements radioactifs et chimiquement dangereux.

Un robot a été créé pour le diagnostic automatisé de l'état des lignes électriques, composé d'un hélicoptère sans pilote et d'un dispositif d'atterrissage et de déplacement le long d'un câble de protection contre la foudre.

En 2016, 1,8 million de robots étaient utilisés dans l’industrie à travers le monde, et on prévoit que d’ici 2020, leur nombre dépassera 3,5 millions.

Il est prévu que le volume des ventes de robots en 2016-2019. destinés à être utilisés dans la logistique, la construction et la démolition s'élèveront à 177 000 unités.

Agriculture

Les premiers robots assurant l’entretien automatisé des cultures sont utilisés dans l’agriculture. Les premières serres robotisées pour la culture de légumes sont en cours de test.

Il est prévu que le volume des ventes de robots en 2016-2019. destinés à être utilisés dans l'agriculture s'élèvera à 34 000 unités.

Médecine

En médecine, la robotique trouve des applications sous la forme de divers exosquelettes qui aident les personnes souffrant de troubles musculo-squelettiques. Des robots miniatures sont développés pour être implantés dans le corps humain à des fins médicales : stimulateurs cardiaques, capteurs d'informations, etc.

Le premier complexe chirurgical robotisé permettant d'effectuer des opérations en urologie a été développé en Russie.

Il est prévu que le volume des ventes de robots en 2016-2019. à usage médical sera de 8 000 unités.

Cosmonautes

Les manipulateurs robotiques sont utilisés dans les vaisseaux spatiaux. Par exemple, dans le vaisseau spatial d'observation Orlets, il y avait une machine à capsules qui chargeait des capsules de descente de petite taille avec un film. Les rovers, tels que le Lunokhod et le rover martien, peuvent être considérés comme des exemples intéressants de robots mobiles.

sport

Le premier championnat du monde de football robotisé a eu lieu au Japon en 1996 (voir RoboCup).

Transport

Selon les prévisions, la production de voitures particulières entièrement automatisées avec pilote automatique en 2025 s'élèvera à 600 000 unités.

Guerre

Les premiers robots entièrement autonomes à usage militaire ont déjà été développés. Des négociations internationales ont commencé pour les interdire.

La sécurité incendie

Les robots pompiers (installations robotiques) sont activement utilisés dans la lutte contre les incendies. Le robot est capable de détecter indépendamment un incendie, de calculer des coordonnées et de diriger un agent extincteur vers le centre de l'incendie sans assistance humaine. En règle générale, ces robots sont installés sur des objets explosifs [ ] .

Conséquences sociales de la robotisation

Il est à noter que les salaires horaires du travail manuel dans les pays développés augmentent d'environ 10 à 15 % par an et que les coûts d'exploitation des appareils robotiques augmentent de 2 à 3 %. Dans le même temps, le niveau de salaire horaire d’un travailleur américain dépassait le coût d’une heure de travail pour un robot vers le milieu des années 70 du 20e siècle. En conséquence, le remplacement d'une personne sur le lieu de travail par un robot commence à générer un bénéfice net au bout de 2,5 à 3 ans environ.

La robotisation de la production réduit l’avantage compétitif des économies dotées d’une main-d’œuvre bon marché et entraîne le déplacement de la main-d’œuvre qualifiée du secteur manufacturier vers le secteur des services. A l’avenir, les métiers de masse (chauffeurs, vendeurs) seront robotisés. En Russie, jusqu'à la moitié des emplois pourraient être remplacés.

Chaque augmentation du nombre de robots utilisés dans l’industrie américaine entre 1990 et 2007 a entraîné la suppression de six emplois humains. Chaque nouveau robot pour mille emplois réduit le salaire moyen dans l’économie américaine d’un demi pour cent en moyenne.

voir également

Remarques

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Traduction traditionnelle en russe dans les œuvres de A. Azimov.
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Tout le monde a entendu le mot « robotique » à plusieurs reprises. Mais de quoi s’agit-il essentiellement ?

En anglais, cela semble un peu plus court – robotique – mais le sens ne change pas du tout.

La robotique est la science de la création de systèmes techniques automatisés. Cela signifie que la robotique est essentiellement une synthèse de la programmation, du logiciel de contrôle et de la mécanique (ce mot vient du grec - μηχανική ( ça n'a pas l'air sympa ? =)) - l'art de construire des machines) et l'électronique, puisque les robots sont encore des mécanismes électroniques.

Vaisseau spatial, robots de service, mécanismes militaires, machines de production - il y a tellement de robots maintenant qu'il est peu probable que quiconque entreprenne d'énumérer tous leurs types à la fois (mais pas beaucoup). La robotique s’engage à assurer le développement de tous ces nombreux domaines.

Ainsi, par exemple, pour créer le plus simple dont vous avez besoin :

présence d'un moteur (au moins pour le mouvement des jambes),
la présence de systèmes d'aide à l'équilibre (gyroscopes, capteurs de position, capteurs à ultrasons pour détecter les obstacles),
systèmes de contrôle (peuvent être basés soit sur un programme autonome qui fonctionne sur les données des capteurs, soit sur un panneau de contrôle externe).

Capteurs, moteurs, programme de contrôle, interface de communication avec l'opérateur...
Autrement dit, même un simple Android nécessite le travail de spécialistes dans de nombreuses spécialités. Il existe aujourd’hui tellement de robots que personne n’imagine que la robotique est une science réservée à l’avenir. Et la nécessité de développer de nouvelles solutions aussi efficacement que possible est ce qui a déterminé la séparation de la robotique en une science distincte.

Un robot est un appareil mécanique programmable capable d'effectuer des tâches et d'interagir avec l'environnement extérieur sans assistance humaine. La robotique constitue la base scientifique et technique de la conception, de la production et de l'application des robots.

Le mot « robot » a été utilisé pour la première fois par le dramaturge tchèque Karl Capek en 1921. Son œuvre Les robots universels de Rossum parlait d'une classe d'esclaves, des serviteurs humanoïdes créés artificiellement luttant pour leur liberté. Le mot tchèque « robota » signifie « esclavage forcé ». Le mot « robotique » a été utilisé pour la première fois par le célèbre auteur de science-fiction Isaac Asimov en 1941.

Composants de base du robot

Composants du robot : corps/châssis, système de contrôle, manipulateurs et châssis.

Carrosserie/cadre : Le corps, ou châssis, du robot peut être de n’importe quelle forme et taille. Initialement, le corps/châssis constitue la structure du robot. La plupart des gens connaissent les robots humanoïdes utilisés dans le cinéma, mais en réalité, la plupart des robots n’ont rien de commun avec une forme humaine. (Le Robonaft de la NASA, présenté dans la section précédente, constitue une exception). En règle générale, la conception d’un robot se concentre sur la fonctionnalité plutôt que sur l’apparence.

Système de contrôle: Le système de contrôle du robot est l’équivalent du système nerveux central humain. Il est conçu pour coordonner le contrôle de tous les éléments du robot. Les capteurs réagissent à l’interaction du robot avec l’environnement extérieur. Les réponses du capteur sont envoyées à l'unité centrale de traitement (CPU). Le processeur traite les données à l'aide d'un logiciel et prend des décisions basées sur la logique. La même chose se produit lorsque vous entrez une commande personnalisée.

Manipulateurs : Pour accomplir une tâche, la plupart des robots interagissent avec l’environnement extérieur ainsi qu’avec le monde qui les entoure. Il est parfois nécessaire de déplacer des objets environnementaux sans la participation directe des opérateurs. Les manipulateurs ne font pas partie de la conception de base du robot, comme son corps/châssis ou son système de contrôle, c'est-à-dire que le robot peut travailler sans manipulateur. Ce cours se concentre sur le thème des manipulateurs, en particulier l'unité 6.

Châssis: Bien que certains robots puissent effectuer des tâches assignées sans changer d’emplacement, ils doivent souvent pouvoir se déplacer d’un endroit à un autre. Pour effectuer cette tâche, le robot a besoin d'un châssis. Le châssis est un moyen moteur de déplacement. Les robots humanoïdes sont équipés de jambes, tandis que le train de roulement de presque tous les autres robots est réalisé à l'aide de roues.

Applications et exemples de robots

Aujourd’hui, les robots ont de nombreuses applications. Les candidatures se répartissent en trois catégories principales :

robots industriels ;
robots de recherche;
robots éducatifs.

Robots industriels

Dans l’industrie, une vitesse et une précision élevées sont nécessaires pour effectuer un grand nombre de tâches. Pendant de nombreuses années, ce sont des hommes qui ont été chargés de réaliser ces travaux. Avec le développement de la technologie, l’utilisation de robots a rendu de nombreux processus de production plus rapides et plus précis. Cela comprend l'emballage, l'assemblage, la peinture et la palettisation. Initialement, les robots effectuaient uniquement des types spéciaux de travaux répétitifs qui nécessitaient le respect d’un ensemble de règles simples. Cependant, avec les progrès technologiques, les robots industriels sont devenus beaucoup plus agiles et sont désormais capables de prendre des décisions basées sur des retours complexes provenant de capteurs. Aujourd’hui, les robots industriels sont souvent équipés de systèmes de vision. Fin 2014, la Fédération Internationale de Robotique prévoyait que l’utilisation de robots industriels dans le monde dépasserait 1,3 million d’unités !

Les robots peuvent être utilisés pour effectuer des tâches complexes et dangereuses ou des tâches que les humains sont incapables d’accomplir. Par exemple, les robots sont capables de désamorcer des bombes, d’entretenir des réacteurs nucléaires, d’explorer les profondeurs des océans et d’atteindre les confins de l’espace.

Robots de recherche

Les robots ont un large éventail d’applications dans le monde de la recherche, car ils sont souvent utilisés pour effectuer des tâches que les humains sont incapables d’accomplir. Les environnements les plus dangereux et les plus complexes se trouvent sous la surface de la Terre. Afin d’étudier l’espace extra-atmosphérique et les planètes du système solaire, la NASA a historiquement utilisé des vaisseaux spatiaux, des atterrisseurs et des véhicules tout-terrain dotés de fonctions robotiques.

Robots Pathfinder et Sojourner

Pour la mission Pathfinder Mars, une technologie unique a été développée pour envoyer un atterrisseur équipé et un rover robotique, Sojourner, à la surface de Mars. Sojourner a été le premier rover envoyé sur la planète Mars. Le rover Sojourner pèse 11 kg (24,3 lb) à la surface de la Terre et env. 9 livres et est comparable en taille à une poussette de bébé. Le véhicule tout-terrain possède six roues et peut se déplacer à des vitesses allant jusqu'à 0,6 mètre (1,9 pied) par minute. La mission a été lancée à la surface de Mars le 4 juillet 1997. Pathfinder a non seulement accompli sa mission prévue, mais est également revenu sur Terre avec une énorme quantité de données collectées et a dépassé sa durée de vie prévue.

Véhicules tout terrain Esprit et Opportunité

Les Mars Exploration Rovers (MER) Spirit et Opportunity ont été envoyés sur Mars à l'été 2003 et ont atterri en janvier 2004. Leur mission était d'examiner et de classer de grandes quantités de roches et de sols afin de découvrir des traces d'eau sur Mars, dans l'espoir d'envoyer une mission humaine sur la planète. Même si la durée prévue de la mission était de 90 jours, elle dépassait en réalité six ans. Durant cette période, d’innombrables données géologiques sur Mars ont été collectées.

Bras robotique d'un vaisseau spatial

Lorsque les concepteurs de la NASA ont commencé à concevoir le vaisseau spatial, ils ont été confrontés au défi de livrer de manière sûre et efficace un volume énorme, mais heureusement en apesanteur, de marchandises et d'équipements dans l'espace. Le système de manipulation à distance (RMS), ou Canadarm (Canadian Remote Manipulator), a effectué sa première sortie dans l'espace le 13 novembre 1981.

La main possède six articulations mobiles qui simulent la main humaine. Deux articulations sont situées dans l’épaule, une dans le coude et trois autres dans la main. Au bout de la main se trouve un dispositif de préhension capable de saisir ou d'accrocher la charge requise. En apesanteur, le bras est capable de soulever un poids de 586 000 livres et de le placer avec une précision étonnante. La masse totale du bras à la surface de la Terre est de 994 livres.

RMS a été utilisé pour lancer et rechercher des satellites et s'est également avéré d'une aide précieuse pour les astronautes lors du processus de réparation du télescope spatial Hubble. Il s'agit de la dernière mission du Canadarm dans le cadre du vaisseau spatial lancé en juillet 2011 et de la 90e mission du robot.

Systèmes de services mobiles

Le système de maintenance mobile (MSS) est un système similaire au RMS et est également connu sous le nom de Canadarm 2. Le système a été conçu pour être installé sur la Station spatiale internationale en tant que manipulateur d'objets. Le MSS est conçu pour entretenir les équipements et instruments installés sur la Station spatiale internationale, ainsi que pour aider au transport de la nourriture et des équipements au sein de la station.

Dextre

Dans le cadre de la mission spatiale STS-123 en 2008, le vaisseau spatial Endeavour transportait la dernière partie du manipulateur flexible spécial Dextre.

Dextre est un robot équipé de deux armes légères. Le robot est capable d'effectuer des tâches d'assemblage de précision précédemment effectuées par les astronautes lors des sorties dans l'espace. Dextre peut transporter des objets, utiliser des outils et installer ou retirer des équipements sur la station spatiale. Dextre est également équipé d'un éclairage, d'un équipement vidéo, d'une base à outils et de quatre porte-outils. Les capteurs permettent au robot de « sentir » les objets qu’il manipule et de répondre automatiquement aux mouvements ou aux changements. L'équipe peut surveiller les travaux à l'aide de quatre caméras installées.

La conception du robot ressemble à une personne. Le haut de son corps peut pivoter au niveau de la taille et ses épaules sont soutenues par des bras de chaque côté.

Les robots dans l'éducation

La robotique est devenue un outil amusant et accessible pour enseigner et soutenir les approches STEM, de conception et de résolution de problèmes. En robotique, les étudiants ont la possibilité de se réaliser à la fois en tant que concepteurs, artistes et techniciens, en utilisant leurs propres mains et têtes. Cela ouvre d’énormes possibilités pour l’application des principes scientifiques et mathématiques.

Dans le système éducatif actuel, compte tenu des contraintes financières, les collèges et lycées sont constamment à la recherche de moyens rentables pour enseigner aux étudiants des programmes complexes combinant la technologie et de multiples disciplines afin de les préparer à une carrière. Les enseignants voient immédiatement les avantages de la robotique et de cette formation, puisqu'ils mettent en œuvre une méthode interdisciplinaire combinant diverses disciplines. De plus, la robotique offre les équipements les plus abordables et les plus réutilisables.

Aujourd’hui plus que jamais, les écoles utilisent des programmes robotiques en classe pour donner vie aux programmes et répondre à un large éventail de normes académiques requises pour les élèves. La robotique fournit non seulement une base unique et large pour l’enseignement de diverses disciplines techniques, mais également un domaine technologique qui a un impact significatif sur le développement de la société moderne.

Pourquoi la robotique est-elle importante ?

Comme le montre la section « Possibilités d’application et exemples de robots », la robotique est un nouveau domaine technologique utilisé dans de nombreux domaines de la vie humaine. Un facteur important dans le développement de la société est l'éducation de tous ses membres aux technologies existantes. Mais ce n’est pas la seule raison qui explique l’importance croissante de la robotique. La robotique combine de manière unique les fondements des disciplines STEM (sciences, technologies, ingénierie et mathématiques). Au cours de l'apprentissage en classe, les élèves explorent différentes disciplines et leurs relations à l'aide d'outils modernes, technologiquement avancés et attrayants. De plus, la représentation visuelle des projets demandés aux étudiants les encourage à expérimenter et à faire preuve de créativité pour trouver des solutions esthétiques et réalisables. En combinant ces aspects du travail, les étudiants font passer leurs connaissances et leurs capacités au niveau supérieur.

Robotique- une direction scientifique relativement nouvelle et en développement intensif, animée par la nécessité de développer de nouveaux domaines et domaines d'activité humaine, ainsi que par la nécessité d'une automatisation généralisée de la production moderne, visant à augmenter considérablement son efficacité. L'utilisation d'appareils programmables automatiques - les robots - dans l'exploration de l'espace et des profondeurs océaniques, et ce depuis les années 60. de notre siècle et dans le secteur de la production, les progrès rapides dans le domaine de la création et de l'utilisation des robots ces dernières années ont nécessité l'intégration des connaissances scientifiques d'un certain nombre de disciplines fondamentales et techniques connexes dans une seule direction scientifique et technique - la robotique.

L'idée de créer des robots - des dispositifs mécaniques, semblables en apparence et en actions à des personnes ou à des êtres vivants, fascine l'humanité depuis des temps immémoriaux. Même dans les légendes et les mythes, l'homme a cherché à créer l'image de créatures artificielles dotées d'une force physique et d'une dextérité fantastiques, capables de voler, de vivre sous terre et dans l'eau, d'agir de manière indépendante et en même temps d'obéir inconditionnellement à l'homme et d'accomplir les tâches les plus difficiles. et un travail dangereux pour lui. Même dans l'Iliade d'Homère (VIe siècle avant JC), il est dit que le forgeron boiteux Héphaïstos, dieu du feu et patron du métier de forgeron, forgeait en or des filles qui exécutaient ses instructions.

Les jeunes filles dorées accoururent aussitôt à sa rencontre, semblables aux jeunes filles vivantes, dans lesquelles l'esprit, la voix et la force sont contenues dans leur poitrine, et qui furent enseignées par les dieux immortels dans les travaux les plus variés...

Les gens modernes associent certainement ces « servantes » à des objets anthropomorphes, c'est-à-dire créés à l'image et à la ressemblance d'une personne, des dispositifs universels automatiques - des robots.

Théorie de la robotique s'appuie sur des disciplines telles que l'électronique, la mécanique, l'informatique, ainsi que le génie radio et électrique. Il existe des robots de construction, industriels, domestiques, aéronautiques et extrêmes (militaire, spatial, sous-marin).

Aujourd’hui, l’humanité est presque arrivée au point où les robots seront utilisés dans toutes les sphères de la vie. Par conséquent, des cours de robotique et de programmation informatique doivent être introduits dans les établissements d’enseignement.

L'étude de la robotique vous permet de résoudre les problèmes suivants auxquels l'informatique est confrontée en tant que matière académique. À savoir, la prise en compte de la ligne d'algorithmique et de programmation, de l'interprète, des bases de la logique et des fondements logiques d'un ordinateur.

Il est également possible d'étudier la robotique dans les cours de mathématiques (mise en œuvre d'opérations mathématiques de base, conception de robots), de technologie (conception de robots, à la fois à l'aide d'assemblages standards et librement), de physique (assemblage de pièces de conception nécessaires au mouvement du châssis de robot).

Cours de robots

Robot manipulateur- une machine automatique (stationnaire ou mobile), constituée d'un actionneur sous la forme d'un manipulateur à plusieurs degrés de mobilité, et d'un dispositif de contrôle par programme, qui sert à réaliser des fonctions de moteur et de contrôle dans le processus de production. Ces robots sont produits en versions au sol, suspendues et à portique. Ils sont plus répandus dans les industries de la construction mécanique et de la fabrication d'instruments.

Robot mobile- une machine automatique dotée d'un châssis mobile avec des entraînements à commande automatique. De tels robots peuvent être roulants, marchant et suivis (il existe également des systèmes robotiques mobiles rampants, nageurs et volants).

Composants du robot

Disques- ce sont les « muscles » des robots. Actuellement, les moteurs les plus populaires dans les entraînements sont électriques, mais d'autres utilisant des produits chimiques ou de l'air comprimé sont également utilisés.

Moteurs à courant continu: Actuellement, la plupart des robots utilisent des moteurs électriques, qui peuvent être de plusieurs types.

Moteurs pas à pas: Comme leur nom l'indique, les moteurs pas à pas ne tournent pas librement comme les moteurs à courant continu. Ils tournent pas à pas jusqu'à un certain angle sous le contrôle du contrôleur. Cela permet de se passer de capteur de position, puisque l'angle sous lequel le virage a été effectué est connu du contrôleur ; Par conséquent, ces moteurs sont souvent utilisés dans de nombreux entraînements de robots et machines CNC.

Moteurs piézo: Les moteurs piézoélectriques, également appelés moteurs à ultrasons, constituent une alternative moderne aux moteurs à courant continu. Le principe de leur fonctionnement est très original : de minuscules piézoélectriques

Les jambes mécaniques vibrant à une fréquence de plus de 1 000 fois par seconde font déplacer le moteur en cercle ou en ligne droite. Les avantages de ces moteurs sont une résolution nanométrique, une vitesse et une puissance élevées, sans commune mesure avec leur taille. Les moteurs piézo sont déjà disponibles dans le commerce et sont également utilisés sur certains robots.

Muscles aériens: Les muscles aériens sont un appareil simple mais puissant pour fournir une traction. Lorsqu'ils sont pompés avec de l'air comprimé, les muscles peuvent se contracter jusqu'à 40 % de leur longueur. La raison de ce comportement est le tissage, visible de l'extérieur, qui fait que les muscles sont soit longs et fins, soit courts et épais [source non précisée 987 jours]. Parce que leur fonctionnement est similaire à celui des muscles biologiques, ils peuvent être utilisés pour produire des robots dotés de muscles et de squelettes similaires à ceux des animaux.

Polymères électroactifs: Les polymères électroactifs sont un type de plastique qui change de forme en réponse à une stimulation électrique. Ils peuvent être conçus de manière à pouvoir se plier, s’étirer ou se contracter. Cependant, il n’existe actuellement aucun EAP adapté à la production de robots commerciaux, car tous les échantillons existants sont inefficaces ou fragiles.

Nanotubes élastiques: Il s'agit d'une technologie expérimentale prometteuse aux premiers stades de développement. L'absence de défauts dans les nanotubes permet à la fibre de se déformer élastiquement de plusieurs pour cent. Le biceps humain peut être remplacé par un fil constitué de ce matériau d'un diamètre de 8 mm. De tels « muscles » compacts pourraient aider les robots du futur à dépasser et à sauter par-dessus les humains.

Façons de bouger

Robots à roues et à chenilles

Robots marcheurs

Autres méthodes de déménagement :

Robots volants (y compris les drones - véhicules aériens sans pilote).
Des robots rampants.
Robots se déplaçant sur des surfaces verticales.
Des robots flottants.

Systèmes de contrôle

Par contrôler un robot, nous entendons résoudre un ensemble de problèmes liés à l'adaptation du robot à l'éventail de tâches qu'il résout, à la programmation des mouvements et à la synthèse d'un système de contrôle et de son logiciel.

En fonction du type de contrôle, les systèmes robotiques sont divisés en :

1. Biotechnique:

1.1. commande (commande par bouton-poussoir et levier des différentes parties du robot) ;

1.2. copie (répétition du mouvement humain, mise en place éventuelle d'un feedback transmettant la force appliquée, exosquelettes) ;

1.3. semi-automatique (contrôle d'un élément de commande, par exemple une poignée, de l'ensemble du circuit cinématique du robot) ;

2. Automatique:

2.1. logiciel (fonctionne selon un programme prédéterminé, principalement conçu pour résoudre des problèmes monotones dans des conditions environnementales constantes) ;

2.2. adaptatif (résoudre des problèmes standards, mais s'adapter aux conditions de fonctionnement) ;

2.3. intelligent (les systèmes automatiques les plus développés) ;

3. Interactif:

3.1. automatisé (l'alternance des modes automatiques et biotechniques est possible) ;

3.2. surveillance (systèmes automatiques dans lesquels une personne exerce uniquement des fonctions cibles);

3.3. interactif (le robot participe à un dialogue avec une personne sur le choix d'une stratégie comportementale et, en règle générale, le robot est équipé d'un système expert capable de prédire les résultats des manipulations et de donner des conseils sur le choix d'un objectif).

Parmi les principales tâches du contrôle des robots figurent les suivantes :

dispositions de planification;
planification des mouvements;
planification des forces et des moments ;
analyse de précision dynamique ;
identification des caractéristiques cinématiques et dynamiques du robot.

Dans le développement de méthodes de contrôle des robots, les acquis de la cybernétique technique et de la théorie du contrôle automatique revêtent une grande importance.

Sous-types de robots modernes :

Robots industriels

Robots médicaux

Robots domestiques
Robots de sécurité
Robots de combat

Scientifiques robotiques

À ce jour, les robots ont été introduits dans de nombreux domaines de l’activité humaine et continuent de compléter et parfois de remplacer le travail humain, tant dans les activités dangereuses que dans la vie quotidienne.

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Les sous-titres

Dans le numéro d'aujourd'hui : Elon Musk a montré un camion « époustouflant » et une supercar électrique, et les développeurs américains Boston Dynamics ont appris à un robot comment faire un saut périlleux. Santé éternelle à tous ! Avec vous Alexander Smirnov, Correct Truth et Science and Technology News. Amis, assurez-vous de regarder la vidéo jusqu'à la fin, un concours avec des prix intéressants vous attend. Elon Musk est connu pour son attitude envers ce monde – il rêve toujours de plus. Si le début de l'année a été associé à l'avènement des voitures sans conducteur, alors les deux derniers mois de 2017 resteront marqués par la sortie massive des camions électriques. Le patron de Tesla Motors a présenté le très attendu camion électrique Tesla Semi Truck. Au même moment, Musk a publié une description intrigante sur Twitter : « Je peux me transformer en robot, combattre des extraterrestres et préparer un bon café au lait. » Le nouveau véhicule, dévoilé au centre de design de Tesla en Californie, constitue la prochaine étape de la mission d'Elon visant à faire oublier à l'humanité les combustibles fossiles et à passer à l'électricité propre. Il en sera ainsi si le patron de Tesla parvient à convaincre l’industrie des transports qu’il est nécessaire d’aller de l’avant. En Californie, la catégorie des véhicules lourds représente 7 % du volume total des transports, mais produit plus de 20 % des gaz à effet de serre. Tout camion utilisant l’électricité au lieu du diesel n’aura plus d’impact négatif sur la planète et ses habitants. Alors que beaucoup pensent simplement à développer des camions électriques, Tesla dispose des ressources, des ingénieurs et de la capacité pour le faire. Le plus important est que l’entreprise dispose des ressources nécessaires pour attirer l’attention de l’ensemble de l’industrie automobile. Musk n'a pas semblé exagérer lorsqu'il a déclaré que la présentation du premier camion électrique de Tesla "époustouflerait tout le monde". Tesla Semi Truck est un camion entièrement électrique. L’apparence à elle seule le distingue de tous ses concurrents. Le camion a l’air très futuriste et ressemble davantage à un bus touristique de luxe. Mais les principales caractéristiques restent sous la carrosserie. Sous la cabine se trouvent quatre moteurs électriques sur les essieux arrière, un de chaque côté. À pleine charge (36 tonnes), le camion peut accélérer jusqu'à 100 kilomètres par heure en 20 secondes. Tesla garantit une durée de vie de transmission de 1,6 million de km, ce qui correspond à environ 40 voyages autour du monde. Le point le plus important est que pour le Semi Truck, le constructeur revendique une fantastique autonomie de plus de 800 km avec une seule charge de batterie. Rappelons que les premières rumeurs faisaient état d'un modeste 320-480 km. De plus, en 30 minutes, la batterie du Tesla Semi Truck est chargée à 80 %, ce qui confère au camion une autonomie d'environ 643 km. Contrairement aux autres camions, le siège du conducteur du Tesla Semi est situé au milieu de la cabine. Au lieu des leviers habituels, il y a deux écrans tactiles à côté du volant : celui de gauche pour surveiller les indicateurs clés et contrôler diverses options, et celui de droite pour la navigation et le contrôle habituels du système multimédia. La voiture est présentée comme semi-autonome, capable de maintenir sa trajectoire et de freiner seule. Cela correspond à 1 à 2 niveaux d’autonomie pour les voitures autonomes. Les premières livraisons du camion sont attendues en 2019. Auparavant, Musk avait affirmé que les camions électriques autonomes réduiraient le coût du transport tout en augmentant la sécurité. Selon des estimations approximatives, pour parcourir 160 km, le Tesla Semi dépensera en moyenne 1 dollar par kilomètre. C'est 50 centimes de moins que les tracteurs diesel. Musk met généralement toute la pression possible sur le fait que les semi-remorques sont meilleurs et plus productifs que les moteurs diesel à tous égards. Non seulement en termes de puissance, de traction et d'aérodynamisme, mais aussi en termes de durée de vie. Par exemple, la transmission d'un camion électrique n'a pas de vitesse ; les freins, grâce au système régénératif, ont une durée de vie presque illimitée. Au total, toutes les innovations devraient conduire à ce que les Semi soient plus rentables et plus efficaces que les camions diesel. Les camions de Musk doivent parcourir de plus longues distances à intervalles égaux. Dans le même temps, les investissements importants dans ce type de transport seront remboursés par la réduction des coûts d'exploitation. Nous parlons du coût de l’essence, mais aussi des salaires des chauffeurs : Tesla prévoit de rendre les camions entièrement autonomes d’ici 2020. Lors de la présentation, Elon Musk a non seulement présenté le camion tant attendu, mais a également montré le concept de la nouvelle voiture de sport à deux portes Tesla Roadster, qui a surpris toutes les personnes présentes. Et si tout le monde attendait déjà le spectacle du camion, alors personne n'aurait pu imaginer l'apparition d'un roadster aussi à la mode. Selon Elon, il s’agit de la voiture électrique de série la plus rapide. Il accélère à 96 km/h en 1,9 seconde et à 160 km/h en 4,2 secondes. Le Roadster à transmission intégrale pourra parcourir environ 1 000 kilomètres avec une seule charge et sa vitesse de pointe sera d'environ 400 kilomètres par heure. La production en série du Tesla Roadster devrait débuter en 2020. Le prix du modèle de base est de 200 mille dollars. À l'heure actuelle, la gamme Tesla se compose de trois voitures particulières : la berline Model S, le crossover Model X et la berline Model 3, dont les ventes ont commencé à l'été 2017. Au cours des cinq années qui ont suivi le début de la production de la berline Model S par Tesla, l'entreprise a vendu 200 000 véhicules. Il y a environ 250 millions de voitures sur les routes aux États-Unis, ce qui fait que 200 000 représentent une goutte d’eau dans l’océan. Même si Tesla parvient à accélérer la production de la berline « abordable » Model 3, il faudra beaucoup de temps avant que le constructeur automobile de la Silicon Valley puisse changer la manière dont l’humanité dépend des combustibles fossiles pour ses transports. Donc : voiture, camion, train, fusée. Nous attendons une remorque avec un lecteur. Et puis juste une remorque avec pilote automatique. Il ne reste plus qu'un yacht et un avion. Et très probablement, compte tenu de la portée de Musk, un avion de ligne transatlantique pour 10 000 passagers et quelque chose dans le style Zeppelin, mais à vitesse supersonique. Je me demande quand Elon aura l’idée de faire une chose aussi cool, comme un transport public qui circule dans la ville ; il n’a pas besoin de réservoir ni de batterie puisqu’il y a des fils en haut et des rails en bas. C'est juste une idée géniale. Nous regardons tous les aventures d’Elon avec intérêt et tout le monde se pose une question : comment cette personne peut-elle même penser que c’est maintenant, maintenant, le meilleur moment pour produire un tout nouveau type de véhicule ? La production du modèle 3 a plusieurs mois de retard sur le calendrier. Au cours du dernier trimestre, les actions de l'entreprise ont chuté et les représentants de Tesla devraient comparaître devant le tribunal pour expliquer les prétendus problèmes de sexisme et de racisme au sein de l'entreprise. Mais il est peu probable que cela arrête Musk dans son activité vigoureuse. C'est l'homme qui tente de déplacer l'humanité vers Mars, en construisant des fusées réutilisables, en essayant d'empêcher une apocalypse robotique, en détruisant les embouteillages en creusant des tunnels et en projetant également de lancer des personnes dans un haricot à travers un tube supersonique. Et tout à la fois. Pensez-y, mettez quelques camions sur un tapis roulant. Quand la majorité des gens ne croient pas à l’avenir du courrier électronique. mobiles, cela signifie que Musk est sur la bonne voie. Pendant ce temps, quelque part, les camionneurs conduisant des camions Kamaz le long de nos « routes » pleurent de rire. Le laboratoire américain Boston Dynamics, devenu célèbre pour la création de robots effrayants, ne fait plus partie de Google, mais ne cesse de se développer. Il y a quelques années, l'entreprise a présenté le robot vertical Atlas. Un robot qui sait déjà faire glisser lentement des cartons, créer du désordre au bureau et tomber de la scène. Mais cette fois, ses créateurs ont décidé de nous surprendre avec des astuces complètement nouvelles : ils ont enseigné à leur idée les bases du parkour. Le laboratoire de robotique Boston Dynamics, fondé au Massachusetts Institute of Technology, puis racheté par Alphabet, puis vendu à la société japonaise Softbank, est connu pour produire des robots aussi semblables que possible aux animaux et aux humains. À une époque, elle a développé le robot BigDog pour l'agence militaire DARPA, puis il y a eu le robot guépard CHEETAH et même le robot à six pattes RiSE, capable de grimper sur des surfaces verticales. Beaucoup se souviendront des robots qui ont été soumis à des coups et à des coups afin de prouver leur stabilité et leur stabilité. Le robot humanoïde Atlas peut peut-être être considéré comme la création la plus intéressante de Boston Dynamics, mais depuis que ce dernier a changé de propriétaire, nous n'avons plus eu de nouvelles à son sujet. Aujourd'hui, près de deux ans après la dernière mise à jour d'Atlas, l'équipe a appris au robot à effectuer un saut périlleux. La société a montré une courte vidéo du robot Atlas grimpant sur de petites élévations, sautant de l'une à l'autre, tournant à 180 degrés dans un saut et effectuant des sauts périlleux avec beaucoup de grâce, rétablissant ainsi son équilibre en douceur. Et après un saut réussi, il lève les bras - comme un vrai gymnaste. Le robot bipède utilise plusieurs capteurs dans son corps et ses jambes pour maintenir l'équilibre, et utilise des systèmes LIDAR et des capteurs stéréo pour détecter et surmonter les obstacles. Tout le monde ne peut pas mieux réaliser cette figure de gymnastique difficile. Et nous ne recommandons pas de le répéter, car sans instructions ni assistance, le risque de nuire à votre santé est élevé. Cependant, Boston Dynamics a également montré un dernier atterrissage raté, apparemment pour rassurer l'humanité et montrer que le soulèvement des machines ne nous menace pas dans un avenir très proche. Les développeurs du robot ont déclaré qu'apprendre au robot à maintenir l'équilibre après un saut était une tâche extrêmement difficile avec laquelle ils se débattaient depuis longtemps. Le robot a besoin de cette capacité non pas pour se produire dans un cirque, mais pour une tâche plus pratique : déplacer et livrer des marchandises sur un terrain accidenté. Pour ce faire, le robot a appris à utiliser ses « bras » pour gravir des surfaces verticales, tout comme le font les alpinistes. Grâce à son bon équilibre, il peut résoudre un large éventail de problèmes tout en occupant très peu d'espace, c'est-à-dire debout au même endroit. L'entreprise n'oubliera pas non plus les animaux robotiques et a donc introduit un nouveau modèle appelé The New SpotMini. Ces dernières années, il y a eu une tendance dans l'industrie de la robotique à rendre les robots plus mignons, et le dernier projet de ce type de Boston Dynamics en est une confirmation claire. Rappelons qu'avant cela, les développeurs ont créé un chien robot, SpotMini, avec les habitudes de vrais chiens. Il court, se faufile sur ses jambes à moitié pliées, essaie de renifler les objets environnants et apporte même des pantoufles. Par rapport à son prédécesseur, le nouveau robot possède une coque et des membres plus élégants. Les éléments de conception et les mécanismes que beaucoup trouvaient effrayants sont désormais recouverts de panneaux décoratifs peints d’un jaune vif et joyeux. Autrement dit, Boston Dynamics a décidé qu’il était temps de mettre fin aux actes d’« exhibitionnisme de machines » public et a commencé à habiller ses robots avec des vêtements décents. Cependant, ce n'est pas la chose la plus importante, le nouveau robot est capable de se déplacer avec une démarche qui n'est pratiquement pas différente de la course d'un chien vivant. De plus, le nouveau robot a appris à s'accroupir comme un chien, regardant à travers le caméra directement dans votre âme avec son «visage» mécanique carré et mort. Non seulement le nouveau robot SpotMini a démontré sa capacité à « vivre » en courant sur une pelouse quelque part à la périphérie de la société Boston Dynamics, mais il a également acquis la capacité de tourner son torse tout en restant sur place, de s'accroupir et de se lever verticalement. et pour effectuer d'autres mouvements. Certes, il court désormais sur une pelouse plate ordinaire et nous n'avons pas encore découvert avec quelle facilité il se déplacera, par exemple, sur un terrain accidenté, sur le sable ou se frayera un chemin à travers les décombres des sites sinistrés. Boston Dynamics n'a montré qu'un aperçu du robot. Mais une chose ressort clairement de la vidéo : la technologie s’améliore chaque année et les robots deviennent plus élégants, plus agiles et plus crédibles. Même si le chien robot n'a pas de tête, il ressemble beaucoup à un véritable animal. Notez que Boston Dynamics lui-même a précédemment désigné la profession de coursier comme le lieu de travail le plus approprié pour Spot. Il est étonnant de voir que des robots à quatre pattes, qui étaient il y a quelques années encore grands, maladroits et capables de se déplacer avec une drôle de démarche mécanique, « se déplaçant d'un pied sur l'autre » même à l'arrêt, ont fait un si grand bond en avant. . En regardant de tels progrès, on commence à croire aux prévisions du grand-père Kurzweil. Quant à Atlas. Se déplace comme un petit Chinois en costume de robot. Je ne fais pas allusion, juste une observation. Rappelez-vous que dans des vidéos précédentes, les chercheurs ont poussé le robot avec un bâton, mais maintenant ils ne le font plus. Par ailleurs, notez que pas une seule personne n’est visible dans le cadre. Il ne reste plus qu'à y mettre l'IA et à se cacher. Et dans 10 ans, il nous battra lui-même avec un bâton dans le hangar et verra comment nous réagirons. Et tirez les conclusions suivantes : un fouet traditionnel est 20 % plus efficace qu’un selfie stick pour motiver les grands singes. Comme le classique : "Dors, enfant, fais de beaux rêves. Tu dormiras jusqu'à ta tombe. La bataille s'est terminée il y a longtemps, Les robots ont gagné. Tu grandis, grandis vite, Deviens grand. Tu es une des batteries de l'Armée de Machines » Merci à tous d’avoir regardé ! Alexander Smirnov était avec vous, Correct Truth et Science and Technology News. N'oubliez pas d'aimer ce cinématographe, de vous abonner à la chaîne, de partager la vidéo avec vos amis et d'appuyer sur la cloche pour ne pas manquer de nouveaux épisodes. Léchaïm, boyards !

La robotique fait appel à des disciplines telles que l'électronique, la mécanique, la télémécanique, la mécanotronique, l'informatique, ainsi que l'ingénierie radio et l'ingénierie électrique. Il existe des robots de construction, industriels, domestiques, médicaux, aéronautiques et extrêmes (militaire, spatial, sous-marin).

Étymologie

Le mot « robotique » (ou « robotique » "robotique") a été utilisé pour la première fois sous forme imprimée par Isaac Asimov dans l'histoire de science-fiction "Le menteur", publiée en 1941.

Le mot « robotique » est basé sur le mot « robot », inventé dans la ville par l'écrivain tchèque Karel Capek et son frère Josef pour la pièce de science-fiction de Karel Capek « R. U.R. "("Rossum's Universal Robots"), créé pour la première fois en 1921 et a été un succès auprès du public. Dans ce document, le propriétaire de l'usine organise la production de nombreux androïdes, qui travaillent d'abord sans repos, puis se rebellent et détruisent leurs créateurs.

Cependant, certaines idées qui ont ensuite constitué la base de la robotique sont apparues dans l'Antiquité, bien avant l'introduction des termes énumérés ci-dessus. Des restes de statues mobiles réalisées au 1er siècle avant JC ont été retrouvés. Dans l'Iliade d'Homère, il est dit que le dieu Héphaïstos a créé des servantes parlantes en or, leur donnant ainsi intelligence (c'est-à-dire en langage moderne, intelligence artificielle) et force. On attribue à l'ancien mécanicien et ingénieur grec Archytas de Tarente la création d'un pigeon mécanique capable de voler (vers 400 avant JC). Il y a beaucoup d'informations similaires contenues dans le livre. "Robotique : histoire et perspectives" I. M. Makarov et Yu. I. Topcheev, qui est une histoire populaire et détaillée sur le rôle que les robots ont joué (et joueront encore) dans l'histoire du développement de la civilisation.

Les classes de robots les plus importantes

Les classes les plus importantes de robots à usage général sont : manipulateur Et mobile des robots.

Composants du robot

Disques

Pour se déplacer sur des surfaces inégales, de l'herbe et des terrains rocheux, des robots à six roues sont en cours de développement, qui ont plus de traction que ceux à quatre roues. Les chenilles offrent une traction encore plus grande. De nombreux robots de combat modernes, ainsi que les robots conçus pour se déplacer sur des surfaces rugueuses, sont conçus comme des robots à chenilles. Dans le même temps, il est difficile d’utiliser de tels robots en intérieur, sur des surfaces lisses et des tapis. Des exemples de tels robots incluent le robot anglais développé par la NASA. Urban Robot (« Urbie »), robots Warrior et PackBot développés par iRobot.

Robots marcheurs

Les premières publications consacrées aux enjeux théoriques et pratiques de la création robots marcheurs, remontent aux années 1970-1980 du 20e siècle. .

Le servomoteur + l'entraînement hydromécanique est une des premières technologies de construction de robots marcheurs, mise en œuvre dans un certain nombre de modèles de robots expérimentaux fabriqués par General Electric dans les années 1960. Le premier projet GE réalisé en métal utilisant cette technologie et, selon toute vraisemblance, le premier robot marcheur au monde à des fins militaires était le « transporteur à quatre pattes » Walking Truck (la machine a des membres robotiques, le contrôle est effectué par une personne située directement en cabine).

Algorithmes adaptatifs pour maintenir l’équilibre. Ils reposent principalement sur le calcul des écarts de la position instantanée du centre de masse du robot par rapport à une position statiquement stable ou à une trajectoire prédéterminée de son mouvement. En particulier, une technologie similaire est utilisée par le robot porteur Big Dog. Lors du déplacement, ce robot maintient un écart constant de la position actuelle du centre de masse par rapport au point de stabilité statique, ce qui entraîne la nécessité d'un positionnement particulier des jambes (« genoux rentrés » ou « poussée »), et crée également problèmes pour arrêter la machine au même endroit et pratiquer les modes de marche de transition. Un algorithme adaptatif pour maintenir la stabilité peut également être basé sur le maintien d’une direction constante du vecteur vitesse du centre de masse du système. Toutefois, de telles techniques ne sont efficaces qu’à des vitesses suffisamment élevées. Le plus grand intérêt pour la robotique moderne est le développement de méthodes combinées de maintien de la stabilité, combinant le calcul des caractéristiques cinématiques du système avec des méthodes très efficaces d'analyse probabiliste et heuristique.

Autres méthodes de déménagement

Systèmes de contrôle

En fonction du type de contrôle, les systèmes robotiques sont divisés en :

Biotechnique :
- commande (commande par bouton-poussoir et levier des différentes parties du robot) ;
- copie (répétition du mouvement humain, mise en place éventuelle d'un feedback transmettant la force appliquée, exosquelettes) ;
- semi-automatique (contrôle d'un élément de commande, par exemple une poignée, de l'ensemble du circuit cinématique du robot) ;
Automatique:
- logiciel (fonctionne selon un programme prédéterminé, principalement conçu pour résoudre des problèmes monotones dans des conditions environnementales constantes) ;
- adaptatif (résoudre des problèmes standards, mais s'adapter aux conditions de fonctionnement) ;
- intelligent (les systèmes automatiques les plus développés) ;
Interactif:
- automatisé (l'alternance des modes automatiques et biotechniques est possible) ;
- surveillance (systèmes automatiques dans lesquels une personne exerce uniquement des fonctions cibles);
- interactif (le robot participe à un dialogue avec une personne sur le choix d'une stratégie comportementale et, en règle générale, le robot est équipé d'un système expert capable de prédire les résultats des manipulations et de donner des conseils sur le choix d'un objectif).

Parmi les principales tâches du contrôle des robots figurent les suivantes :

dispositions de planification;
planification des mouvements;
planification des forces et des moments ;
analyse de précision dynamique ;
identification des caractéristiques cinématiques et dynamiques du robot.

Dans le développement de méthodes de contrôle des robots, les acquis de la cybernétique technique et de la théorie du contrôle automatique revêtent une grande importance.

Éducation

Systèmes robotiques populaires pour les laboratoires pédagogiques :

Kit de contrôle mécatronique
Festo Didactique

Il y en a d'autres. Le Centre d'excellence pédagogique de Moscou a comparé les plates-formes et les constructeurs de robots les plus populaires.

Profession Le roboticien mobile est inclus dans la liste des 50 professions les plus populaires selon le ministère du Travail de la Fédération de Russie

Industrie

Il existe déjà des projets pour les entreprises de l'industrie automobile, où tous les processus d'assemblage de voitures et de transport de produits semi-finis seront effectués par des robots, et les gens ne les contrôleront que

Dans les industries nucléaire et chimique, les manipulateurs robotisés sont largement utilisés pour travailler dans des environnements radioactifs et chimiquement dangereux.

Agriculture

Les premiers robots assurant l’entretien automatisé des cultures sont utilisés dans l’agriculture.

Médecine

En médecine, la robotique trouve des applications sous la forme de divers exosquelettes qui aident les personnes souffrant de troubles musculo-squelettiques.

Le premier complexe chirurgical robotisé permettant d'effectuer des opérations en urologie a été développé en Russie.

Cosmonautes

Les manipulateurs robotiques sont utilisés dans les vaisseaux spatiaux, les rovers lunaires et les rovers pour mener des expériences scientifiques, etc. dans des conditions de contrôle à distance.

sport

Le premier championnat du monde de football parmi les robots anthropomorphes a eu lieu au Japon en 2017.

Conséquences sociales de la robotisation

voir également

Types de robots :

Remarques

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Traduction traditionnelle en russe dans les œuvres de A. Azimov.
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