Что такое робот? Какие виды роботов бывают и где они применяются
Роботы все больше входят в нашу жизнь, перейдя из фантастических книг в быт незаметно и прочно. Но что же именно мы называем этим словом?
Р
обот – это машина, обычно запрограммированная, которая может выполнять сложную серию действий автоматически. Определение из международного стандарта ISO 8373:2012 гласит:
«Робот (robot): исполнительный механизм, программируемый по двум или более степеням подвижности, обладающий определенной степенью автономности и способный перемещаться во внешней среде с целью выполнения задач по назначению».
Роботы могут сильно различаться по конструкции и функциям. Некоторые роботы имитируют движения человека (гуманоидные роботы), другие разработаны и запрограммированы для выполнения конкретных задач, которые могут быть самыми разными: от сборки автомобилей на заводах, исследования опасных сред, проведения сложных операций в здравоохранении до мытья полов в домах.
Современные роботы также могут воспринимать, интерпретировать и реагировать на окружающий мир с помощью датчиков. Они используются в самых разных областях, включая производство, медицину, науку и исследования, безопасность, развлечения и повседневные задачи.
Достижения в области машинного обучения и искусственного интеллекта еще больше расширили возможности роботов, обеспечив им большую автономность, способность принимать решения и адаптироваться к изменяющимся условиям.
Что такое роботы: между автоматизацией и автономией
Что такое роботы? Этот термин используется в различных контекстах, и в настоящее время не существует общепринятого определения. Несмотря на это, существуют ключевые характеристики, которые приняты при отнесении чего-либо к категории роботов.
Прежде всего, роботы – это автоматизированные устройства. Они могут не обладать полной автономией, но способны самостоятельно выполнять определенные действия. Это приводит к распространенному недоразумению: можно ли считать роботом радиоуправляемую машину или подобное устройство. Хотя эти устройства могут общаться с оператором и получать команды или даже действовать на основе заранее заданных инструкций, им не хватает некоторых критических признаков, которые отличают настоящего робота.
Кроме того, все роботы являются программируемыми механизмами. Их действия контролируются программами, диктующими выполняемые ими задачи, которые разрабатываются и реализуются людьми. Хотя робот не может выполнять действия, выходящие за рамки его программы, это не обязательно означает, что он всегда будет действовать так, как задумано человеком. Однако эти исключительные ситуации являются предметом другого обсуждения.
Является ли роботом стиральная машина? В конце концов, она работает автоматически и программируется. Однако большинство из нас инстинктивно отказываются называть стиральную машину или радиоуправляемую игрушку роботом. Почему?
Разница заключается в двух основных характеристиках. Во-первых, алгоритм робота является адаптируемым и изменяемым, тогда как алгоритм автомата, такого как стиральная машина, фиксирован и неизменен. Во-вторых, робот получает, обрабатывает и использует данные из окружающей среды для принятия решений, в то время как автомат этого не делает.
Важно также отметить, что термин «робот» может выходить за рамки физических машин. Программные боты, включая боты с обработкой естественного языка (NLP), такие как голосовые помощники, также могут быть классифицированы как роботы. Таким образом, гуманоид Атлас, занимающийся паркуром, автономные пылесосы и голосовой помощник Алиса – все они попадают под определение «робототехники».
Понимание этих различий помогает в разработке и регулировании роботов, обеспечивая их эффективное и этичное использование в постоянно растущем числе областей, от производства и здравоохранения до развлечений и повседневных задач.
История роботов: от автоматонов до ИИ
Концепция создания искусственных существ, способных самостоятельно выполнять задачи, была частью истории человечества на протяжении тысячелетий. Хотя термин «робот» может вызвать по ассоциации образы современных высокотехнологичных заводов или автономных автомобилей, само явление гораздо старше термина.
Самые ранние примеры того, что можно считать предшественниками роботов, можно проследить в Древней Греции и Египте, где для выполнения определенных задач создавались механические статуи, приводимые в движение водой, паром или сложными системами передач. Эти устройства были, в некотором смысле, автоматами: самодействующими машинами, предназначенными для выполнения заранее определенных инструкций.
В XVIII и XIX веках произошла промышленная революция, в ходе которой машины стали в значительных масштабах заменять человеческий труд. Ткачество, шитье и другие ручные работы стали автоматизированными, что привело к новой эре производства. Несмотря на то, что эти машины были далеко не автономными, они заложили основу для будущего развития робототехники.
Термин «робот» был впервые введен в 1920 году чешским драматургом Карелом Чапеком в его пьесе «R.U.R.» (Универсальные роботы Россума). Слово «робот» произошло от чешского слова «robota», означающего принудительный труд, и в пьесе роботы в конечном итоге подняли восстание против своих создателей-людей, к этой теме часто возвращаются в современной научной фантастике.
Реальный мир начал догонять фантастику в середине XX века. В 1950-х и 60-х годах появились первые по-настоящему автономные машины.
По мере развития технологий робототехника начала интегрироваться с информатикой, что привело к появлению области искусственного интеллекта (ИИ). В 1980-х и 90-х годах были разработаны роботы, способные выполнять сложные задачи. Робототехника начала находить применение в различных областях, таких как медицина, военное дело, освоение космоса и даже домашнее хозяйство.
В начале XXI века робототехника совершила очередной скачок вперед благодаря внедрению машинного обучения и передовых алгоритмов искусственного интеллекта. Теперь роботы смогли не только выполнять запрограммированные инструкции, но и учиться на собственном опыте и адаптироваться к новым ситуациям.
Современные роботы варьируются от физических объектов, таких как промышленные роботы и автономные транспортные средства, до программных роботов, таких как чат-боты и виртуальные помощники. Развитие искусственного интеллекта и машинного обучения продолжает расширять границы их возможностей.
За кулисами робототехники: ключевые технологии
Робототехника – это обширная, многодисциплинарная область пересечения техники, науки и технологии. За последние несколько десятилетий она кардинально изменила множество отраслей. Но какие технологии лежат в ее основе?
Механическая инженерия и проектирование аппаратного обеспечения
По своей сути роботы – это механические устройства. Поэтому принципы машиностроения, включая кинематику, динамику и системы управления, являются основополагающими для робототехники. Физические компоненты роботов – шестерни, приводы, датчики и источники питания – проектируются и конструируются с использованием этих принципов.
Микроконтроллеры и встраиваемые системы