В настоящее время роботы окружают нас буквально везде: дома, В настоящее время роботы окружают нас буквально везде: дома, на производстве, на улице. Машины становятся все сложнее, функциональней, а робототехника по-прежнему остается одним из самых перспективных IT-направлений. Попробуем разобраться в многообразии современных видов роботов и областях их применения, понять, чем умные машины отличаются друг от друга, какие задачи выполняют.

Что такое робот

В мире, полном умных устройств, далеко не каждый механизм обладает признаками робота, поэтому для начала определимся с тем, что же такое вообще робот.

Если говорить простым языком, то робот – это автоматическое устройство, которое благодаря специальной встроенной программе способно выполнять вместо человека определенные умственные и физические задачи. Современный робот может не только понимать окружающий мир при помощи датчиков, но также самостоятельно принимать решения, строить модели поведения.

Так, например, беспилотный автомобиль является роботом, а кофейный аппарат – нет. Если только речь не о роботе-бариста, который все осуществляет автономно: прием заказа, помол кофе, захват чашки и подачу напитка. Кажется, все просто, но расхождения в терминологии встречаются на каждом шагу.

«Сегодня часто путают понятия: роботы и манипуляторы. Например, хирургический робот да Винчи, в сущности, не робот, тем более не интеллектуальный. Это очень хороший манипулятор, который позволяет хирургу проводить операцию и даже снимает дрожание его рук. Робот – это нечто автономное. А манипулятор – это то, чем управляет человек», – пояснил в интервью Let AI be председатель Научного совета Российской ассоциации искусственного интеллекта, доктор медицинских наук, профессор Борис Кобринский.

Некоторые современные разработки вводят нас в заблуждение своим внешним видом. Как, например, недавно протестированный в Японии лунный роботизированный вездеход R1. В некоторых СМИ его, кстати, так и назвали – роботом. Однако R1 не может работать в полностью автономном режиме: оператор удаленно управляет ровером и его роботизированными руками с помощью VR-контроллеров.  По сути, это тоже манипулятор, его можно отнести к более широкому понятию – «робототехника», но полноценным интеллектуальным роботом он не является.

Так что, внешность обманчива. Робот может выглядеть как угодно. Важно, чтобы он умел:

1. получать информацию;

2. перерабатывать информацию;

3. самостоятельно действовать по результатам анализа этой информации.

Кстати, роботом может называться и программа, например чат-бот. Но опять же, только тот, который отвечает признакам робота, например способный сам отменить заказ, получив и проанализировав сообщение пользователя. Программные роботы позволяют автоматизировать рутинные задачи в бухгалтерии, кадровой службе, логистике, клиентской поддержке и так далее.

Какие бывают роботы

Одним из основных критериев деления роботов на виды является их назначение. Здесь можно выделить следующие основные виды:

1. Промышленные

Выполняют задачи по автоматизации различных процессов производства, повышению их эффективности и качества работ (сборочные, строительные, литейные, фасовочно-сортировочные, транспортные, сельскохозяйственные и другие).

Согласно ГОСТу 25686-85, к промышленным роботам относятся стационарные или подвижные автоматические машины, которые состоят из исполнительного устройства в виде манипулятора и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций.

2. Бытовые (сервисные)

Помогают человеку в повседневной жизни. Среди бытовых роботов выделяют две основных категории:

◉ персональные (роботы-пылесосы, кухонные роботы, роботы-питомцы и так далее);

◉ профессиональные (роботы-консультанты, роботы-гиды, роботы-администраторы, роботы-курьеры и другие).

3. Боевые роботы

Представляют собой многофункциональные технические устройства, участвуют в боевых операциях. К ним относят:

◉ воздушные – например, роботы-беспилотники (для нанесения артиллерийских ударов, наблюдения, разведки и прочего);

◉ сухопутные – роботы-саперы, самоходные танки и БТР, полноценные боевые комплексы;

◉ морские – надводные и подводные аппараты, выполняющие поиск мин, функции патрулирования, сопровождения и другие.

4. Роботы для обеспечения безопасности

Используются службами быстрого реагирования и МЧС. Участвуют в спасении людей, разборе завалов, разминировании, тушении пожаров и так далее. 

5. Медицинские

Участвуют в диагностике и хирургических операциях, помогают изготавливать лекарственные препараты, ухаживать за больными, обучать людей медицинским навыкам. Отдельно здесь можно сказать о роботизированных протезах и трансплантатах, которые могут заменять поврежденные части тела, органы или ткани.     

6. Исследовательские роботы   

Проводят исследования под землей, под водой, в космосе, в условиях высоких температур, радиации и других экстремальных средах.

---

Из вышеуказанной классификации выбиваются роботы, называемые андроидами: фактически они могут быть и бытовыми, и военными, и медицинскими… Робот-андроид внешне напоминает человека, и иногда это сходство выглядит крайне реалистичным. Инженеры, вовлеченные в создание подобных машин, сегодня стремятся к тому, чтобы не только внешний вид андроида, но также его «мозг» был похож на человеческий. Разрабатываются более совершенные механизмы восприятия, обработки информации и управления.

Так, в зависимости от заложенной программы роботы-андроиды могут поддерживать беседу с человеком, беспрепятственно перемещаться в пространстве, получать и анализировать данные при помощи «органов зрения», «ощущать» прикосновения, «чувствовать» боль и прочее.  

---

Другие классификации роботов

Кроме назначения существует немало других критериев классификации роботов. Например, все роботы различаются:

по свойствам материалов

Жесткие роботы	Изготовлены из жестких материалов, подходят для выполнения однотипных операций, требующих высокой точности или больших физических усилий. Примером могут служить роверы-курьеры или даже машиноподобные андроиды.
Мягкие (гибкие) роботы	Выполнены из эластичных материалов, похожих на те, что встречаются в живых организмах. Способны менять форму, могут адаптироваться к условиям окружающей среды. Например, это роботы-черви, созданные инженерами из Университета Глазго. Такие роботы умеют вытягиваться в несколько раз больше своей длины, протискиваться в очень узкие места, недоступные для жестких конструкций.
Гибридные роботы	Иногда к жесткому роботу приделывают гибкие конструкции, например для захвата и манипулирования объектами. А еще бывает, что жесткий каркас робота полностью покрывают мягкими материалами.

Промышленных роботов классифицируют:

по позиционированию возможных перемещений

На шарнирах	Имеют несколько управляемых осей, благодаря чему могут выполнять движения с широкой траекторией. Как правило, это роботизированные руки, которые применяются в шлифовании, паллетировании, покраске, сварке и многом другом.
Роботы SCARA	SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm) – шарнирно-сочлененный робот с избирательной податливостью манипулятора. В основе механизма лежит система, состоящая не менее чем из двух рычагов и двух отдельных приводов. Такие роботы характеризуются высокой скоростью выполнения задач. Удобны для операций по сборке и монтажу. Могут не просто захватывать объекты согласно программе, но также самостоятельно регулировать нагрузку и контролировать движение.
Сферические	Имеют две степени вращения и одну поступательную степень. Совершают вращательное вертикальное движение, благодаря чему образуют в пространстве сферу. Универсальны, выполняют широкий спектр задач в промышленности и на производстве.
Цилиндрические	Характеризуются наличием двух шарниров: поворотного (для вращения) и призматического (для углового перемещения вокруг оси шарнира). С помощью таких роботов происходят процесс управления станками, точечная сварка, сборка и прочее.
Декартовы роботы	Работают в декартовой системе координат, используют линейные оси для движения. Имеют простую систему программирования, но при этом отличаются высокой грузоподъемностью и точностью выполняемых операций.

по управлению

Жесткопрограммируемые (переобучаемые)	Они не могут корректировать свои действия в зависимости от меняющихся внешних условий, поэтому при их применении в промышленности внешняя среда должна быть организована. Информация программы не меняется в процессе работы, однако такие роботы подлежат переналадке.
Перепрограммируемые (обучаемые)	Их обучение осуществляется по первому рабочему циклу. Так, к примеру, перед началом работы захватного устройства человек-оператор сначала вручную проводит его по необходимой траектории. При этом программное обеспечение таких роботов позволяет на основе сигналов обратных связей корректировать управление машиной с учетом фактической обстановки.
Гибкопрограммируемые (самообучаемые)	Могут формировать программу в зависимости от поставленной цели и информации об объектах и условиях внешней среды. Кроме развитой сенсорной системы обладают мощной управляющей системой и передовым алгоритмическим и программным обеспечением, за счет чего способны распознавать образы и ситуации, моделировать окружающую среду, планировать поведение и самообучаться в процессе функционирования. Такие роботы применяются в самых сложных технологических процессах сборки, монтажа, контрольно-измерительных технологиях.

«Быстрее, выше, умнее»

Конечно, в дальнейшем роботы будут только развиваться. Сегодня тысячи талантливых ученых и инженеров по всему миру продолжают трудиться над тем, чтобы машины становились еще умнее, а качество выполняемых ими задач повышалось. Разрабатываются новые инновационные материалы для создания уникальных механизмов, приумножаются достижения компьютерной техники и программного обеспечения. Помощники в виде роботов уже никогда не уйдут из нашей жизни, а нам лишь остается с любопытством наблюдать за новыми открытиями в области робототехники.  

Полина ХИСМАТУЛЛИНА 

Фото: Unsplash