Робот – це … Що таке робот і які види роботів бувають

У цій статті ми постараємося пояснити, як можна класифікувати різні типи матеріальних і нематеріальних роботів.

• Програмування.
• Автоматичне функціонування.
• Гнучкий та легко змінюваний алгоритм роботи.
• Прагнення автономності.

Відштовхуючись від цих якостей, можна рухатися далі і виділити два основні типи роботів: матеріальні та нематеріальні.

Матеріальні роботи

Матеріальні роботи – це роботи, функціонування яких потребує фізичного втілення. Тобто, вони запрограмовані так, що можуть виконувати поставлені завдання лише тоді, коли штучний інтелект має можливість взаємодіяти з оточенням.

Більше того, часто їхнє фізичне втілення має бути цілком конкретним, тому що інакше робот не зможе досягти передбачуваних результатів. Наприклад, якщо кінцівка робота має неправильну форму, він зможе захопити потрібний предмет і стане абсолютно марним, хоча закладена у нього програма нічого очікувати мати вад.

Якщо говорити простіше, матеріальні роботи – це роботи, яких можна помацати руками. Можливість фізичного контакту у разі є основним критерієм. Таким чином, до цього типу відносяться всі андроїди, всі роботи-пилососи, будь-який робот, який оптимізує роботу конвеєрного виробництва, та й взагалі всякий робот, якого можна «показати», представити публіці, щоб вона ясно побачила, що він є.

Нематеріальні роботи

Нематеріальні роботи – це роботи, які прив'язані до конкретних фізичних оболонок.Але для нематеріальних роботів все ще потрібні пристрої, що виконують, тому що програма повинна на чомусь запускатися. Машини цього не прив'язані до конкретних оболонок, оскільки вони повинні взаємодіяти з реальним світом. Єдина умова роботи такого робота – можливість його запуску на тому чи іншому пристрої. Якщо воно виконується, а закладена програма працює правильно, то машина повинна виконувати свої функції.

Нематеріальні роботи – це, по суті, алгоритми, виконання яких має призводити до певних результатів. Ви можете заперечити: але й матеріальні роботи функціонують завдяки алгоритмам. Це дійсно так, але принципова різниця полягає в тому, що алгоритми роботів першого типу служать свого роду посередниками між машиною та рештою світу. Тобто програмам потрібна наявність конкретного об'єкта-виконавця – інакше їхнє існування не має жодного сенсу. Нематеріальні ж роботи не прив'язані до оболонок – пристрій у разі є лише засобом відображення результатів.

Якщо наводити приклади, то до нематеріальних робот відносяться ChatGPT, Яндекс Аліса, будь-який перекладач чи пошуковик, а також безліч нішевих нейромереж, що пишуть оповідання та вірші або створюють різні зображення.

Зважаючи на ці зауваження, можна виявити ще одну важливу властивість, яка відрізняє матеріальних роботів від нематеріальних. Перед першими зазвичай ставлять завдання, пов'язані із зміною чи доповненням навколишнього світу, тобто вони працюють із фізичними об'єктами.Другі ж не мають можливості взаємодіяти з матеріальними предметами, але воно їм і не потрібне, оскільки їхня площина діяльності – інтелектуальна. Хоча проміжні випадки все ж таки можливі.

Трохи згодом ми пояснимо, чим насправді займаються нематеріальні роботи, проте спочатку ми повернемося до машин першого типу та розглянемо, на які підгрупи їх можна розбити.

Якими можуть бути матеріальні роботи

Перший поділ усередині цієї групи – це автономні та пілотовані роботи. Автономні роботи можуть функціонувати без людини, тобто їм не потрібен пілот у кабіні, ні оператор по інший бік екрану – вони справляються з поставленими завданнями самостійно. Якщо робот автономен, то він часто може мати сенсори або датчики, які повідомляють інформацію про оточення і дозволяють орієнтуватися в просторі.

Роботи, що пілотуються – це роботи, які функціонують тільки під контролем оператора. Він може перебувати як усередині робота, так і керувати ним на відстані. Також варто зазначити, що до пілотованих робот відноситимуться і різні «розширення» людського тіла – екзоскелети. Вони виступають своєрідними доповненнями, тобто не вимагають постійного контролю з боку людини, а синхронізуються з нею.

Автономність – не єдиний критерій, яким можна розділити матеріальних роботів. Також їх можна розрізняти за сферами застосування. Тоді можна виділити кілька основних типів роботів:

• Медичні роботи.
• Військові роботи.
• Промислові роботи.
• Побутові роботи.
• Дослідницькі роботи.

Існують інші типи, наприклад, розважальні роботи, але ми обмежимося цими п'ятьма, оскільки зараз вони найбільш поширені.

Медичні роботи

Роботи можуть виконувати різні функції в медицині. Перше, що спадає на думку, – це робот-хірург. Спочатку машини цього типу починали як помічники: вони могли утримувати інструменти нерухомо або допомагали правильно розташувати частини тіла пацієнта. Але це було сорок років тому. Нині ж роботи з помічників перекваліфікувалися на повноцінних хірургів, які можуть самостійно проводити нескладні операції (а іноді й складні). До просунутих робіт цього типу належить хірургічна система Da Vinci.

Але машині не обов'язково брати участь в операціях, щоб бути корисною у медицині. Роботи-медсестри допомагають своїм колегам-людям брати аналізи крові чи вимірювати температуру. Вони беруть всю роботу, що повторюється на себе, дозволяючи медсестрам приділяти більше часу індивідуальному догляду за пацієнтами.

Медичні роботи можуть бути ще вузькоспрямованішими, але від цього вони не стають менш корисними. Наприклад, робот від компанії Xenex для дезінфекції слідкує за тим, щоб лікарняні прилади та обладнання були придатні для використання, чим помітно спрощує життя медичного персоналу.

Таким чином, медичні роботи можуть як брати на себе рутинну роботу, так і виконувати завдання, які вимагають значно більших компетенцій.

Військові роботи

Як не складно здогадатися, військові роботи – це роботи, які так чи інакше пов'язані із веденням бойових дій. Можна виділити чотири типи військових роботів:

• Розвідувальні.
• Інженерні.
• Для бою.
• Для роботи у тилу.

Розвідувальні роботи займаються тим, що добувають всю необхідну інформацію про розташування військ чи стратегічно важливих об'єктів супротивника.У більшості випадків це візуальна інформація, отримана за допомогою зйомки з повітря. Розробка безпілотних літальних апаратів (БПЛА) – один із найперспективніших напрямів розвитку сучасної військової авіації.

Інженерні роботи теж зазвичай керуються дистанційно і виконують завдання зі знешкодження мін, підйому ваг або розчищення завалів, тобто зазвичай вони працюють на передовій, але не беруть участь у боях.

Бойові роботи – нерозвинена група, оскільки поки що люди дуже неохоче оснащують роботів летальною зброєю. Проте такі роботи існують. У більшості випадків вони являють собою автоматизовані машини, на які можна встановлювати зброю. Один із найвідоміших бойових роботів – Gladiator.

Зрештою, тилові роботи використовуються в основному для того, щоб перевозити зброю, боєприпаси та всі види товарів. Приклад робота такого типу – безпілотний всюдихід SMSS.

Як і в медицині, військові роботи можуть взяти на себе великий спектр завдань, хоча до ведення бойових дій їх все ж таки намагаються не підпускати.

Промислові роботи

Промислові роботи – це пристрої, які здійснюють рух, переміщення та управління в рамках виробничого процесу. Існує безліч поділів промислових роботів, але найпростішим, як здається, є групування за призначенням. У такому разі можна виділити чотири типи промислових роботів:

• Спеціалізовані.
• Роботи-маніпулятори.
• Роботи для обслуговування верстатів.
• Колаборативні роботи чи коботи.

Спеціалізовані роботи призначені для здійснення конкретного виду діяльності: вони можуть збирати, різати, фарбувати та багато чого ще.При цьому таку машину не можна перепрограмувати так, щоб вона, наприклад, замість фарбувати автомобілі, почала пиляти їх на частини. Вона завжди буде здатна здійснювати лише одну типову дію. Багато спеціалізованих роботів можна побачити на гігафабриках Tesla або інших великих компаній.

Роботи-маніпулятори – це найбільш зрозумілі нам пристрої, тому що зазвичай саме вони приходять на думку, коли йдеться про промислові роботи. Роботам-маніпуляторам можна дати просте і водночас лаконічне визначення – вони виконують функції людської руки. Головна відмінність полягає в тому, що вони працюють із винятковою точністю.

Роботи для обслуговування верстатів теж досить прості пристрої – вони займаються вилученням деталей, заміною інструментів, мастилом, тобто стежать за тим, щоб обладнання фабрики продовжувало працювати.

Коботи (колаборативні роботи) можуть виконувати ті ж функції, що й попередні моделі, але, на відміну від своїх побратимів, вони працюють спільно з людьми, покладаючись на перепрограмовані пристрої управління. Коботы застосовуються з виробництва у вирішенні завдань, які можна повністю автоматизувати.

Зараз жодне масове виробництво не може обійтися без промислових роботів, а великі корпорації використовують відразу всі чотири описані типи або принаймні прагнуть цього. Тільки за допомогою цих машин у компаній є можливість досягти необхідного рівня продукції, що випускається.

Побутові роботи

Побутові роботи – це роботи, призначені для допомоги людині у повсякденному житті. Основна відмінність побутового робота від решти техніки в будинку полягає в автономності.Це важлива якість, оскільки якщо діяльність побутового робота вимагає втручання людини, він відразу перестає бути зручним і корисним.

Так як побутові роботи виконують великий спектр завдань, ми не ділитимемо їх на якісь типи, а перерахуємо лише найвідоміші їх варіанти. По-перше, це, звичайно, роботи-пилососи. По-друге, соціальні роботи, основна мета яких – спілкування з людьми, складання хорошої компанії людині. По-третє, роботи для охорони будинку. Нарешті, по-четверте, можна виділити роботів-валіз, тобто пристрої для переміщення речей по дому.

Дослідницькі роботи

Дослідницькі роботи – це роботи, призначені для пошуку, збору та передачі інформації про досліджувані об'єкти. Проте дослідження – це не просто роботи-розвідники. Їх використовують для виконання завдань, у вирішенні яких людина безпорадна, тобто в екстремальних умовах. Вони допомагають людям у космосі, на поверхнях інших планет, глибоко у надрах Землі, а також в умовах екстремальних температур чи радіації.

Порівняно з попередньою групою, дослідницькі роботи дуже нечисленні, тому їх перерахування можна звести до згаданих вище умов, у яких вони мають працювати.

Чим займаються нематеріальні роботи?

Тепер, коли ми зрозуміли, що являють собою матеріальні роботи, ми можемо повернутися до їх нематеріальних аналогів. Ми зупинилися на тому, що площина їхньої діяльності – інтелектуальна. По-перше, це означає, що вони займаються створенням об'єктів у галузі мистецтва. Проза, лірика чи будь-які види зображень вже підкорилися нейромережам. Поки що з їх допомогою ще не створюють анімаційних фільмів, але це лише питання часу.

По-друге, нематеріальні роботи можуть писати як художні тексти, а й наукові. Звичайно, жодна програма на основі нейромережі поки що не здатна зробити наукового відкриття, тому що вона займається обробкою вже існуючої інформації. Але це не означає, що нематеріальний робот не може переробити матеріал з якоїсь теми і пояснити її найбільш просто і зрозуміло, не проґавивши нічого важливого.

По-третє, нематеріальні роботи можуть виконувати завдання проміжного типу, тобто писати прикладні роботи. Сюди можна зарахувати, наприклад, резюме, описові тексти чи код.

Нарешті, по-четверте, попередні три пункти мають на увазі, що роботи цього типу здатні обробляти вхідні запити, які зазвичай надходять людськими мовами. Якщо користувач хоче, щоб нейромережа намалювала йому картину, він повинен пояснити, як вона має виглядати. Якщо ж йому потрібно, щоб програма написала академічне есе, то він має чітко вказати тему та обсяг. У деяких випадках можуть знадобитися додаткові уточнення. Ще один очевидний приклад – пошукові системи, які виведуть такі варіанти, наскільки людина правильно введе запит.

Ви можете помітити, що ми приділили набагато менше уваги розповіді про нематеріальні роботи, але це пов'язано з тими відмінностями, які були виділені на початку статті. Через наявність конкретної форми матеріальних роботів можна чітко розділити по виконуваним ними завданням. Нематеріальні роботи ж являють собою вільне поєднання тих функцій і алгоритмів, які були перераховані вище.Якісь роботи спеціалізуються суто на створенні зображень, якісь можуть окрім цього писати вірші, а якісь здатні виконувати взагалі все з перерахованого (той же ChatGPT). Саме в цій свободі полягає ще одна різниця між матеріальними та нематеріальними роботами.

Підсумки

Отже, давайте підіб'ємо підсумки цього невеликого екскурсу в різні класифікації роботів.

Роботи бувають матеріальними та нематеріальними. Вони відрізняються наявністю чи відсутністю фізичної оболонки, площиною діяльності та свободою поєднання функцій. Матеріальних роботів, своєю чергою, можна поділити на два типи: за ознакою наявності чи відсутності пілота. Також існує ще одна класифікація – за сферами застосування. У такому разі п'ятьма наймасштабнішими групами будуть медичні, військові, промислові, побутові та дослідницькі роботи. Нематеріальних роботів можна умовно розділити за тими функціями, які вони виконують: виробництво художнього, наукового або прикладного контенту, а також обробка запитів, що надходять.

Матеріал підготував: Єгор Сіпко

фото: Adobe Stock

У наш час автоматичні пристрої, здатні замінити людей у ​​багатьох видах діяльності, перестали вважатися фантастикою. Їхнє практичне застосування стало доступною реальністю. Розроблено різноманітні види роботів, а тому сучасній людині треба розумітися на їх класифікації.

• Історія зародження робототехніки
• Види роботів, які застосовуються в сучасному світі
  • По управлінню
  • За позиціонування
  • За призначенням
  • За способом пересування
  • Kuka
  • Fanuc
  • Universal Robots

  Історія зародження робототехніки

  По суті, робот – це кібернетичний пристрій, здатний виконувати за людину певну фізичну або розумову роботу за спеціальною програмою, закладеною в неї, враховуючи зовнішні фактори. Перші ідеї про такі механізми зародилися ще в давньогрецьких міфах, але реальне втілення вони знайшли лише у XX столітті.

  Термін «робот» народився завдяки чеському письменнику До. Чапеку, який ужив його у 1920 році у своїй п'єсі, а перші реальні прототипи сучасних андроїдів — у 30-х роках минулого сторіччя. Поштовх розвитку робототехніки дав Г.Г. Форд у роботах зі створення потокових ліній. Перша в світі компанія з виробництва промислових роботів (Unimation) виникла в США в 1956 році, а її первісток – промисловий робот запрацював у концерні General Motors на початку 1960-х років. Приблизно в цей час з'явилася лабораторія дослідження штучного інтелекту.

  Серйозно просунуло робототехніку вперед створення систем управління з урахуванням мікропроцесорів 1970-х роках, що здешевило виготовлення роботів, і навіть розробка офіційної мови програмування роботів 1982 року. Перший робот (Scara) з електроприводом виготовлений компанією Adept у 1984 році. Різкий розвиток робототехніки розпочався на початку XXI століття. Вона стала охоплювати багато сфер людської діяльності: від побутових робіт до робіт на космічній станції.

  У розвитку роботобудування можна виділити 3 важливі етапи:

  1. Створення роботів 1-го покоління. Вони освоєні промисловістю у 1960-х роках. Вони закладалася певна програма, яка могла пристосовуватися до зміни зовнішніх чинників. Найбільш яскраві представники – роботи Версатран та Юнімейт.
  2. Створення роботів 2-го покоління.Вони закладалася гнучка програма, здатна розв'язувати складні виробничі завдання, зокрема зі складання з дотриманням високої точності параметрів. З'явилася можливість обирати оптимальний режим роботи з урахуванням змін зовнішніх факторів.
  3. Розробка роботів 3-го покоління. У них впроваджено інноваційні засоби адаптації, здатність до самонавчання та розпізнавання образів. Зроблено важливий крок щодо створення штучного інтелекту.

  Таким чином, сучасний робот – це пристрій з певною програмою, але здатний сприймати навколишній світ через систему датчиків, будувати моделі поведінки, приймати рішення та впливати на фізичний світ у різний спосіб.

  Види роботів, які застосовуються в сучасному світі

  Роботи, використовувані нині, поділяються кілька видів з урахуванням визначальних критеріїв.

  По управлінню

  Управління роботами здійснюється за допомогою спеціальних програм. Вирізняються такі різновиди:

  1. Жорсткопрограмовані пристрої. По суті, це роботи 1-го покоління, в які вводиться програма, яка не змінюється в процесі роботи.
  2. Адаптивне програмування. У програмах міститься інформація про стан зовнішніх чинників. Через сенсорну систему роботи можуть розпізнавати стан зовнішнього світу та коригувати режими роботи з урахуванням зміни умов.
  3. Гнучкопрограмовані роботи. Це пристрої останнього покоління, які можуть змінювати програму своїх дій, беручи до уваги лише кінцеву мету, отримуючи та аналізуючи інформацію про навколишній світ.

  Важливо! Окремо виділяються колаборативні роботи, які мають повної автономності дій і здійснюють під контролем людини.

  За позиціонування

  За позиціонуванням можливих переміщень роботи поділяються на такі види:

  1. Роботи з прямокутною чи декартовою системою координат. Вони здійснюють зворотно-поступальні переміщення за двома координатами — плоским позиціонуванням або за трьома координатами — просторовим позиціонуванням.
  2. Роботи із циліндричною системою координат. Є можливість одного ступеня обертального руху та не менше одного напрямку поступального переміщення.
  3. Роботи з полярною чи сферичною системою координат. Маніпулятор має два ступені обертання і один поступальний ступінь.
  4. Шарнірні роботи. Вони мають не менше трьох обертальних ступенів рухливості.
  5. Роботи SCARA. Вони володіють двома обертальними ступенями рухливості по паралельних осях.
  6. Комбінована кінематика Такі роботи можуть поєднувати різний тип позиціонування.

  Крім зазначеного розподілу роботи поділяються за кількістю ступенів рухливості. Вони можуть мати 1, 2, 3 та N ступенів.

  За призначенням

  За своїм основним призначенням роботи поділяються на безліч різновидів. Можна виділити основні види:

  1. Промислові роботи. Найбільш поширені різновиди: ливарні, для механічної обробки, складальні, фарбувальні, будівельні, фасувально-сортувальні, транспортні, сільськогосподарські.
  2. Медичні роботи. Вони використовуються: для проведення хірургічних операцій (роботи-хірурги), приготування лікарських препаратів (роботи-фармацевти), догляду за хворими (робот-доглядальниця), діагностики захворювань (роботи-діагности), навчання медичних навичок (робот-педагог).Крім того, в медицині застосовуються роботизовані системи у вигляді протезів кінцівок та трансплантатів для заміни внутрішніх органів.
  3. Побутові роботи. Вони останнім часом набули великої популярності. Виділяється кілька категорій: роботи для транспортування предметів та вантажів в автоматичному режимі за заданим маршрутом; робот-домогосподарка (приготування їжі, миття, пилососи тощо); універсальний робот-помічник з дому; "розумний будинок", т.е. е. роботизована система всього життєзабезпечення. Особливу категорію складають соціальні роботи: «поводири», «домашні тварини», іграшки, універсальні роботи для спілкування та зняття напруги.
  4. Роботи для забезпечення безпеки. Вони активно використовуються підрозділами МНС, серед іншого при гасінні пожеж, розборі завалів, розмінуванні, повенях, порятунку людей в екстремальних умовах.
  5. Бойові роботи. Це велика група різноманітної техніки ведення бойових дій, у т.ч. год. безпілотні літальні апарати, самохідні танки та БТР, надводні та підводні апарати, тощо. буд.
  6. Дослідницькі роботи. Вони необхідні при проведенні досліджень в екстремальних умовах: висока температура, радіація, розряджене повітря тощо. п. Вони здатні працювати на землі та під землею, на воді та під водою, у повітрі та космосі.

  Важко знайти області, де не знадобляться роботи. Останнім часом почали використовуватися роботи-вчені та роботи-педагоги. Можливості роботизованих систем практично необмежені.

  За способом пересування

  За способом переміщення роботи можна поділити на такі види:

  1. Колісний рух. Може використовуватися різна кількість коліс: 1, 2, 4 та більше залежно від призначення та необхідної маневреності.
  2. Гусеничний спосіб. Він значно збільшує прохідність, тому затребуваний у бойових установках.
  3. Крокуючий принцип. Він імітує рух людини.
  4. Політ у повітрі. Це безпілотні літаючі апарати різного призначення.
  5. Плаваючий принцип. Використовуються гребні гвинти або вітрила.
  6. Імітація руху тварин. У роботах можна використовувати принцип пересування змій, птахів, комах тощо.

  У деяких універсальних моделях використовують комбінації різних способів. Це можуть бути колісно-гусеничні механізми, крокуючий спосіб із присосками та інші варіанти.

  Сучасні роботи від топових виробників

  Якість та надійність роботів багато в чому залежить від виробника. Можна виділити кілька топових компаній та моделей, які довели ефективність продукції.

  Kuka

  Нова модель промислових роботів KUKA KR QUANTEC PA Arctic призначена для роботи при значних мінусових температурах без додаткового захисту. Його розробники поставили за мету створення пристрою для харчової галузі зі здатністю працювати в морозильній камері та досягли потрібного результату. Робот здатний проводити різні маніпуляції із замороженими продуктами.