Робототехніка
Робототе́хніка (від робот і техніка; англ. robotics) (англ. robotics, нім. Robotertechnik f) — прикладна наука, що опікується проектуванням, розробкою, будівництвом, експлуатацією та використанням роботів, а також комп'ютерних систем для їх контролю, сенсорного (на основі вихідних сигналів давачів) зворотного зв'язку і обробки інформації автоматизованихтехнічних систем (роботів).
Орієнтована на створення роботів і робототехнічних систем, призначених для автоматизації складних технологічних процесів і операцій, у тому числі таких, що виконуються в недетермінованих умовах, для заміни людини під час виконання важких, утомливих і небезпечних робіт.
Роботи можуть мати будь-яку форму, але деякі з них, зроблено схожими на людей за зовнішнім виглядом. Стверджується, що це допомагає у сприйнятті робота з певною реплікативною поведінкою, як правило, притаманною людям. Такі роботи намагаються повторити ходьбу, підйом, мову, в основному, все що може зробити людина. Багато з сучасних роботів, натхненні природою.
Мета робототехніки — виробляти програмування задля контрольованої співпраці електроніки і механіки роботів.
Історія виникнення робототехніки
Перші досліди з машинами проводилися ще у давні часи. Наприклад, відома музична машина (Водяний орган) Герона Олександрійського, або літальний голуб Архіта. У третьому сторіччі до Різдва Христова з'являється один з найбільш ранніх описів автоматів у дописі Лі Цзи. З падінням давніх культур, тимчасово зникли і наукові докази того часу. 1205 року Аль-Джазарі — мусульманський арабський інженер і автор 12-го століття, написав роботу про механічні апарати «Книга знань дотепних механічних пристроїв». Він створив ранній людиноподібний автомат, а також програмовану групу автоматів Elefantenuhr des al-Dschazarī. До 1740 року, було спроектовано і побудовано автоматичну качку і перший програмований повністю автоматичний ткацький верстат.
По закінченню Другої світової війни, в галузі робототехніки спостерігався швидкий поступ.
1942 року письменник-фантаст Айзек Азімов створив свої три закони робототехніки.
1948 року Норберт Вінер сформулював принципи кібернетики, які лягли в основу практичної робототехніки.
1973 року українською, а 1974 року російською мовами під керівництвом Віктора Глушкова, у Києві було видано першу у світі «Енциклопедію кібернетики» у 2-х томах.
Повністю автономна роботизована система з'явилася лише у другій половині 20-го століття. Перший програмованийробот з цифровим керуванням Unimate, було встановлено 1961 року, для підняття гарячих шматків металу з машини для лиття під тиском, і складання їх.
Сьогодні, на початку XXI століття, широко розповсюджені комерційні і промислові роботи, що використовуються для виконання різної праці дешевше, точніше та надійніше за людей. Вони також застосовуються у деяких роботах, які занадто брудні, небезпечні або марудні, щоб бути придатними для людей. Роботи працюють у виробництві, складанні, упаковці, транспортуванні, дослідженні Землі і космосу, хірургії, озброєнні, лабораторних дослідженнях, безпеці і масовому виробництві споживчих і промислових товарів.
Роботизовані приводи
Привід — це «м'язи» роботів. В наш час, на початку XXI століття, найбільш розповсюдженими двигунами у приводах, є електричні, але застосовуються і інші, що використовують хімічні речовини або стиснене повітря.
- Двигуни постійного струму : Натепер, більшість роботів використовують електродвигуни, які можуть бути декількох видів.
- крокові електродвигуни : Як можна припустити з назви, крокові електродвигуни не обертаються вільно, подібно до двигунів постійного струму. Вони повертаються покроково на певний кут під керуванням контролера. Це дозволяє обійтися без давача положення, оскільки контролеру точно відомо, на який кут було зроблено поворот.
- П'єзодвигуни : Сучасної альтернативою двигунів постійного струму є п'єзодвигуни, також відомі як ультразвукові двигуни. Принцип їх роботи абсолютно відрізняється: малюсінькі п'єзоелектричні ніжки, вібруючі з частотою більше 1000 разів на секунду, змушують мотор рухатися по колу або прямій. Перевагами подібних двигунів є висока швидкість і потужність, непорівнянна з їх розмірами. П'єзодвигуни вже доступні на комерційній основі і також застосовуються на деяких роботах.
- Повітряні м'язи : Повітряні м'язи — простий, але потужний пристрій для забезпечення сили тяги. При накачуванні стисненим повітрям, м'язи здатні скорочуватися до 40 % від своєї довжини. Причиною такої поведінки є плетіння, видиме з зовнішнього боку, яке змушує м'язи бути або довгими і тонкими, або короткими і товстими. Через те, що спосіб їх роботи схожий з біологічними м'язами, їх можна використовувати для виробництва роботів з м'язами і скелетом, аналогічними м'язам і скелету тварин.
- Електроактивні полімери : електроактивні полімери (ЕАП) — це вид пластмас, який змінює форму у відповідь на електричну стимуляцію. Вони можуть бути сконструйовані таким чином, що можуть гнутися, розтягуватися або скорочуватися. Однак, досі немає ЕАП, придатних для виробництва комерційних роботів, оскільки всі неефективні або неміцні.
- Еластичні нанотрубки : Це багатообіцяльна експериментальна технологія, що знаходиться на ранній стадії розробки. Відсутність дефектів у нанотрубках дозволяє цьому волокну еластично деформуватися на кілька відсотків. Людський біцепс може бути замінений проводом з такого матеріалу діаметром 8 мм. Такі компактні «м'язи» можуть допомогти роботам у майбутньому, обганяти і перестрибувати людей.
Зайнятість
Технологічне безробіття
Робототехніка є важливим компонентом у багатьох сучасних виробничих середовищах.
Застосування роботів у промисловості, збільшило продуктивність і ефективність заощадження, але оскільки заводи збільшують використання роботів, кількість робочих місць, зменшуватиметься.
Наприклад, економіст з МТІ Ендрю Макафі зазначив, що з 80-х років кількість робочих місць для представниківсереднього класу у США різко скоротилася. Ринок праці сьогодні надає два варіанти: або низькооплачувану роботу, або роботу з великою зарплатою. А «золотої середини» стає все менше. На думку Макафі, саме ця проблема потребує обговорення, а не фантастичні сценарії про повстання машин. «Якщо сучасні тенденції збережуться, то люди повстануть раніше, ніж машини», — зазначив він.
Професійні наслідки для безпеки і здоров'я
Найбільшими перевагами з охорони праці, що випливають з більш широкого використання робототехніки, повинна бути підміна людей, що працюють у шкідливих умовах. У космосі, обороні, безпеці, або атомній галузі, та й у сфері логістики, обслуговування та інспекції, це дозволить уникнути впливу на людей, небезпечних речовин і умов, скорочення фізичних, ергономічних та психосоціальних ризиків. Наприклад, роботи вже використовуються для виконання повторюваних і марудних завдань, праці із радіоактивними матеріалами, або для роботи у вибухонебезпечних середовищах. У майбутньому багато інших часто повторюваних, ризикованих або неприємних завдань, будуть виконуватися роботами у різних галузяхекономіки, як: сільське господарство, будівництво, транспорт, охорона здоров'я, пожежогасіння або послуги прибирання.
Незважаючи на усі ці успіхи, є певні навички, до яких люди будуть більш придатними, ніж машини, і питання полягає у тому, як досягти найкращого поєднання здібностей людини і робота. Переваги робототехніки включають у себе робочі місця насамперед, з точністю і повторюваністю, у той час як перевагами людини, є творчість, прийняття рішень, гнучкість і звичка. Деякі європейські країни, включають робототехніку у свої національні програми і намагається просувати безпечне і гнучке співробітництво між роботами і операторами для досягнення кращої продуктивності. Наприклад, німецький Федеральний інститут з охорони праці та здоров'я (BAuA) організовує щорічні семінари за темою «співпраця людина-робот».