Главная / Работы участников / «Использование роботов»

Работы участников

« Назад

«Использование роботов»  20.05.2018 08:35

Использование роботов. Будущее робототехники

Введение

Наука не стоит на месте. Он постоянно становится более сложным, и это наиболее заметно при рассмотрении области. В то же время, чем меньше область влияния технологии, тем она сильнее. Иногда технология последнего десятилетия уже может считаться устаревшей. В ближайшем будущем появятся новые профессии, и некоторые из существующих исчезнут. И чтобы не возникало никаких проблем, когда человек обучен использованию устаревших инструментов, нужно уметь предвидеть будущее технологий. Для этого нужно хорошо знать их историю: откуда они пришли, как они развивались и где они применялись. В этом тексте рассказывается история истории такого изобретения, как роботизированный манипулятор. На его основе возможно создание предпосылок для использования роботов, их форм и способов работы в будущем.

Реферат был написан для сбора информации о применении технологии манипулятора робота. Для достижения этой цели такие задачи, как

- Suchen Sie nach großen Информация информация

- Информация о фильтре

- Ergänzung mit Fakten aus kleinen Quellen.

 

                  Что такое манипуляторы.

У людей есть два вида труда: физическое и умственное. Умная работа довольно сложная, потому что она требует много посторонних параметров для продуктивной работы, но физическая часть лучше. Решение многих проблем в разных областях деятельности было манипулятором робота. Часть «робот» очень важна, потому что есть много манипуляторов: например, компьютерная мышь - тоже манипулятор, но это не робот. Роботы должны выполнять физическую работу, иначе устройство не является роботом.

Манипуляторы роботов имеют много разных форм и размеров, но принцип работы в большинстве случаев эквивалентен: это механизм, состоящий из нескольких сегментов, каждый из которых соединен с следующим сегментом с помощью шарнира. Петли обеспечивают способность изгибать и разгибать механическую часть. Обычно петли обеспечивают вращение на определенной оси координат. Количество шарниров определяет такой показатель, как «степень свободы». Степень свободы определяет область, доступную роботу. Всего в трехмерном пространстве имеется 6 степеней свободы: 3 - смещение в пространстве (математическое x y z) и 3 - вращение вокруг осей (оси математического x y z). Стационарные манипуляторы (прикрепленные к неподвижному объекту) не могут перемещаться в трехмерном пространстве, но они не имеют ограничений в градусах вращения, так как их оси вращения не обязательно перпендикулярны друг другу, как x y z. В конце механизма может быть что угодно, в зависимости от цели механизма. Существуют и другие типы манипуляторов, например головка с наконечником, которая перемещается с помощью специальных рельсов.

История применения (используется: статья «история робототехники»)

 

В 1960 году в Америке AMF (American Machine and Foundry) изобрел первый робот-манипулятор под названием «Versatran». Он предназначен для промышленного производства. Впоследствии на фабриках все чаще используются роботизированные манипуляторы

В том же году в Университете Хопкинса был изобретен механизм под названием Hopkis Beast. Он не делал никакой работы, а просто бродил по комнате. когда заряд батареи стал совсем небольшим, робот начал «смотреть» и «нащупывать» розетку, и с помощью шатающегося манипулятора заряжался.

К 1963 году был изобретен первый протезный манипулятор «Ранчо Арм». Он считается первой искусственной рукой, управляемой компьютером. У нее было шесть степеней свободы, когда у человеческой руки было 7, не считая пальцев. У людей плечо имеет 3 степени свободы (вниз, влево-вправо, поворот), локоть-2 (сгиб, поворот) и кисть-2 (вниз, влево-вправо).

В большинстве случаев роботизированные манипуляторы использовались в производстве, но были и другие применения. Время от времени они изобретали нового робота с нестандартной целью. Например, в 1973 году группа Robotics в Эдинбургском университете сделала устройство Freddie. это был робот, который мог видеть объекты и собирать из них различные структуры. Или японский робот WABOT-2, способный читать заметки и играть на них на музыкальном инструменте на клавиатуре. Это можно рассматривать как направление налива - создание робота-антропоида и подготовительный этап для управления использованием манипуляций в непригодных для человека условиях. Например, минное поле непригодно для людей, но решение было найдено в 1983 году. В МВТУ им. Бауман был разработан роботом MRK, приспособленным для работы со взрывоопасными объектами. В будущем был создан роботизированный комплекс MRK, специализирующийся на создании роботизированных саперов.

У роботов-манипуляторов есть еще одно приложение. Вместо того, чтобы манипулировать объектами, они перемещаются сами. В 1989 году Массачусетский технологический институт собрал Чингис - одного из первых пеших роботов. Механизм был похож на таракана - удлиненное тело с тремя сегментами, каждое из которых имело пару конечностей. Путь к путешествию был довольно прост: ноги Чингиса асинхронно двигались по кругу вдоль сегмента тела. Этот метод движения назывался, конечно, «походкой Чингиса». А в 1993 году в Университете Карнеги-Меллона был создан еще один по форме, размеру и цели ходунка. Он был разработан для изучения морского дна, но попытка спускаться в кратер в Антарктиде не увенчалась успехом. К сожалению, об этом мало информации.

 

Приложение сегодня (используется: официальный сайт разработчиков Walker BigDog, статья прошлого и будущее робототехники)

В современном мире манипуляторы используются в ситуациях, когда человек не может использовать свои собственные руки, или это очень неудобно. Например, робот-хирург Да Винчи. Это один из первых механических заменителей хирурга. Основная цель этого механизма - упростить проведение операций. Он применяется к этому дню и с его помощью выполняет 22 типа операций.

Существуют и другие, менее эффективные, но все еще существующие применения механических манипуляторов. Например, выставочная установка KUKA. Это система из трех роботизированных манипуляторов с широкими экранами в конце. Их задача - показать что-то введенное заранее, каждый экран показывает его видео или презентацию или служит одним большим экраном для встроенного терминала. В этом режиме экраны поворачиваются на 90 градусов и аккуратно прикрепляются друг к другу.

И, наконец, пешеходы. Теперь им не уделяется много внимания. Это связано с тем, что они еще не появились в области применения. Основная задача пешеходных роботов - преодолеть препятствия, которые не могут преодолеть гусеница или колесо. На Земле такие места быстро адаптируются к этим привычным видам транспорта. Однако где-то на Марсе дорога не будет вымощена, поэтому изучение других планет теоретически является областью применения пешеходов в будущем.

Теперь технология walker используется для военных целей. Компания Bostondynamics разработала Bigdog - крупный робот, приспособленный для доставки необходимых материалов солдатам. У робота четыре «лапы», оснащенные всевозможными датчиками. В случае имеется набор датчиков, которые позволяют ходунку двигаться вдоль наклонных поверхностей (угол наклона может достигать 35 градусов). Робот способен поддерживать равновесие даже после сильного удара со взрослого человека. Модифицированный Bigdog имеет возможность катиться из стороны в сторону и вставать после этого маневра.

Не забывайте про основную область применения - промышленность. Там манипуляторы разные, но они имеют аналогичный принцип. Они выполняют один алгоритм сборки, сварки и свертки на конвейере. Сбор и прокат роботов в основном выглядят как человеческая рука. Это дает им возможность установить детали. Складывающиеся роботы используются для манипуляций, отличных от сварки и сборки. В качестве примера можно привести роботов на конвейер для производства сладостей (для оберток и упаковок). Сварочный робот может быть либо рукой, либо движущейся головкой на направляющих с нужным наконечником. Преимуществом роботов здесь является их искусственность. Они не могут ошибаться и уставать, и они также могут прекрасно координироваться с другими механизмами.

 

Программы роботизированных манипуляторов.

 

Никакая машина не будет работать без команд, а манипуляторы не являются исключением. Они делятся на три группы, разделенные сложностью алгоритма их работы. Им не даются специальные имена, а только назначенные уровни сложности.

Роботами первой сложности являются роботы, которые выполняют линейный алгоритм. Они не получают никакой информации, кроме самого алгоритма, и каждое их движение точно повторяет предыдущее. Программы для них сделаны в основном следующим образом: создается трехмерная модель самого робота. Модель анимирована, как будто она работает. После получения нужной анимации алгоритм поведения робота записывается на основе анимации. В конце концов, следуя алгоритму, робот должен точно повторить движения анимации. Это простейшие применения манипуляторов

Следующим шагом в сложности применения роботизированных манипуляторов являются манипуляторы с датчиками. В зависимости от полученных данных они будут выполнять разные команды во время операции. Например, вы можете принести роботу сортировку яблок для спелости. Здесь могут применяться цветовые датчики, датчики давления, например для определения мягкости, и датчик для определения угла сжатия сустава для определения размера плода. В принципе, они похожи на роботов первой сложности, но в отличие от них, роботы второй сложности имеют датчики и выполняют алгоритм, который соответствует полученным данным

Манипуляторы третьей сложности способны «находить» решение в зависимости от полученных данных. Лапы робота Bigdog - хороший пример такого манипулятора. В зависимости от высоты, наклона, скорости и многих других данных робот способен поддерживать баланс и ходить. Такие технологии подходят для роботов-исследователей, которые должны сами справляться с непредсказуемыми ситуациями.

Технология роботизированных манипуляторов относительно новая - даже век не прошел, но за столь короткое время достигнут огромный прогресс. Технология все более и более используется, ее реализация в разных областях. Следовательно, потребность в ней возрастает. Это говорит о том, что в ближайшем будущем профессия, связанная с ручным трудом, исчезнет, ​​и они будут заменены профессорами, связанными с обслуживанием роботы, выполняющие эту физическую работу

 

Роботы для исследования космоса.

Вопрос о замене человеческого робота стал рассматриваться учеными и учеными-фантастами в начале двадцатого века. Человек все больше осваивал окружающее пространство, расширил сферу своей деятельности. Все чаще люди отправляли свою работу в те среды, где для их здоровья и жизни условия окружающего пространства были опасными. Поэтому задача Программы роботизированных манипуляторов.

 

Никакая машина не будет работать без команд, а манипуляторы не являются исключением. Они делятся на три группы, разделенные сложностью алгоритма их работы. Им не даются специальные имена, а только назначенные уровни сложности.

Роботами первой сложности являются роботы, которые выполняют линейный алгоритм. Они не получают никакой информации, кроме самого алгоритма, и каждое их движение точно повторяет предыдущее. Программы для них сделаны в основном следующим образом: создается трехмерная модель самого робота. Модель анимирована, как будто она работает. После получения нужной анимации алгоритм поведения робота записывается на основе анимации. В конце концов, следуя алгоритму, робот должен точно повторить движения анимации. Это простейшие применения манипуляторов

Следующим шагом в сложности применения роботизированных манипуляторов являются манипуляторы с датчиками. В зависимости от полученных данных они будут выполнять разные команды во время операции. Например, вы можете принести роботу сортировку яблок для спелости. Здесь могут применяться цветовые датчики, датчики давления, например для определения мягкости, и датчик для определения угла сжатия сустава для определения размера плода. В принципе, они похожи на роботов первой сложности, но в отличие от них, роботы второй сложности имеют датчики и выполняют алгоритм, который соответствует полученным данным

Манипуляторы третьей сложности способны «находить» решение в зависимости от полученных данных. Лапы робота Bigdog - хороший пример такого манипулятора. В зависимости от высоты, наклона, скорости и многих других данных робот способен поддерживать баланс и ходить. Такие технологии подходят для роботов-исследователей, которые должны сами справляться с непредсказуемыми ситуациями.

Технология роботизированных манипуляторов относительно новая - даже век не прошел, но за столь короткое время достигнут огромный прогресс. Технология все более и более используется, ее реализация в разных областях. Следовательно, потребность в ней возрастает. Это говорит о том, что в ближайшем будущем профессия, связанная с ручным трудом, исчезнет, ​​и они будут заменены профессорами, связанными с обслуживанием роботы, выполняющие эту физическую работу

создание роботов для работы в опасных условиях для людей стало жизненно необходимой. Сначала люди заменяли роботов трудоемкими операциями, такими как автоматическая сборочная линия для автомобилей.

Чем дальше продвигался технический прогресс, тем больше роботов и робототехнических систем нашли применение в больших областях экономической деятельности человека.

В настоящее время роботы стали неотъемлемой частью производства, освобождая людей от своей деятельности. Пространство является одной из областей применения автоматизированных и роботизированных систем из-за высокой опасности для людей открытого пространства.

Что такое космический робот?

Космороботы - это роботы, которые приспособлены для работы в космосе. Преимущество космических роботов перед человеком в том, что они могут работать в крайне неблагоприятных условиях (например, в космосе есть излучение, поэтому человек не может ходить в космос без скафандра, о котором нельзя сказать о роботе ) и обойтись без ресурсов, например, топлива), поскольку в большинстве случаев они работают на солнечных батареях. Кроме того, будет намного легче пережить потерю такого робота, чем смерть космонавта. Обычно задача космического робота заключается в проведении какой-либо научной работы (например, для сбора проб почвы, сканирования их и отправки собранных данных ученым на Земле). Фактически, то же самое может сделать обычный робот, работающий на поверхности земли, но есть несколько основных требований к космическому роботу, с которым он должен соответствовать:

-neu planen

-unter schwierigen Bedingungen einer feindlichen Umgebung zu funktionieren

-Приведите, так что wenig wie möglich

-verbrauchen wenig Energie und haben eine lange Lebensdauer

-im automatischen Modus arbeiten

-ум экстремальный Zuverlässigkeit zu haben

 

 

Чтобы удовлетворить все эти требования, ученые создают все новые и новые устройства, механизмы, приводы, микроконтроллеры, которые обладают высокой прочностью и используют как можно меньше энергии. Эксперты подсчитали, что отправка человека на Марс будет стоить около 200-300 миллиардов долларов, с тем, что это будет безвозвратный отъезд. Еще предстоит потратить несколько месяцев на психологическую адаптацию членов экспедиции. И отправка корабля на борту, который будет роботом, обойдется примерно в 5-10 миллиардов долларов. Поэтому роботы в космосе намного дешевле людей.

Наиболее известными роботами, используемыми в космических исследованиях, являются роверы. Они функционируют в автоматическом режиме и приспособлены для движения на поверхности другой планеты. Обычно они оснащены научно-исследовательским оборудованием, камерой, передатчиком (для связи с Землей) и солнечными батареями, для длительной и автономной работы. Затем я приведу пример космических роботов, которые когда-то работали в космосе, сейчас работают или планируют запустить в будущем, чтобы иметь исключительную надежность.

«Луноход-1» является первым в мире дистанционно управляемым самоходным транспортным средством, успешно работающим на Луне. Его отправили туда, чтобы изучить лунную почву, а также изучить радиоактивное и рентгеновское излучение. На поверхности Луны он был доставлен 17 ноября 1970 года советской межпланетной станцией «Луна-17».

Характеристики:

Вес - 756 килограммов

Длина - 4,42 метра

Ширина - 2,15 метра

Высота - 1,92 метра

Диаметр колес - 510 миллиметров

Ширина колес - 200 миллиметров

Колесная база - 1700 миллиметров

Ширина колеи - 1600 мм

Оборудование:

Две камеры (один режим ожидания), четыре панорамных телефотометра,

Рентгеновский флуоресцентный спектрометр

Рентгеновский телескоп

Одометр-Пенетрометр

Детектор излучения

Лазерный рефлектор

Антенна для передачи информации на Землю

У каждого из восьми колес был свой электрический двигатель и его тормоз, так что этот робот мог путешествовать не только туда и обратно, но и путешествовать по глубоким кратерам и небольшим скалам. Электроприводы использовались в качестве приводов по одной причине - на Луне другого «топлива» нет. Электрическое космобобот взялось с установленной на нем солнечной батареи на крышке отсека приборов. Мощность аккумулятора составляла 180 Вт. Также в энергосистеме «Лунохода» были химические буферные батареи. Вместо глаз у Лунохода-1 появились телевизионные камеры. На них было применено низкокадровое телевидение с частотой изменения изображения с 1 кадра за 4 секунды до 1 кадра за 20 секунд.

Луноход-1 работал в 3 раза дольше запланированного времени, сумев пройти 10540 метров, переместив на Землю 211 панораму и около 25 000 фотографий. После работы чуть более 301 дня он не связывался с Землей в связи с разработкой изотопного источника тепла, который поддерживает тепло внутри лунного ровера.

Любопытство - Марсовый ровер нового поколения, размер которого в несколько раз больше и тяжелее двойных устройств «Дух» и «Возможность». Его запуск запланирован на четвертый квартал 2011 года. Его главная цель, как в принципе, так и цель предыдущих роверов, заключается в том, чтобы определить, была ли когда-либо жизнь на Марсе или нет, а также подготовиться к высадке человека на Марсе.

Характеристики:

Вес - 900 килограммов

Длина - 3 метра

Ширина - 2,7 метра

Высота - 2,1 метра

Максимальная скорость составляет 90 метров в час

Диаметр колес - 0,5 метра

Оборудование:

Нейтронный детектор

Инфракрасный лазер

«Рука» длиной около 1,8 м, похожая по строению на человеческую руку. На руке также имеется небольшая дрель и лопатка, с помощью которой робот сможет собирать образцы внутри себя, после чего он будет рассмотрен более подробно.

Несколько камер

Навигационная система

Спектрометр альфа-излучения

Антенна для передачи данных на Землю

Рентгенофлуоресцентный анализатор

Рентгеноструктурный анализатор

Радиационная оценка