Классификация по способу передвижения роботов

Какие бывают роботы: Классификация роботов

Какие бывают роботы?

Классификация роботов очень обширна. Чтобы представить какие бывают роботы необходимо структурировать знания. Уже в наше время роботы вошли в производственные и бытовые процессы общества. Не возможно представить производство автомобилей без запрограммированных роботов-сварщиков или обезвреживание минного поля с помощью роботов-сапёров в местах боевых конфликтов.

Дроны и искусственный интеллект эволюционирует, постоянно изобретаются новые типы роботов и спектр их применения расширяется постоянно. Какие же бывают роботы?

Роботы подразделяются

Классификация роботов по типу управления:

1. Автономные — совершающие целевую работу или задачу без вмешательства человека. Такие роботы получают и обрабатывают информацию из окружающей среды самостоятельно с помощью технологии искусственного интеллекта. Они более совершенны с технической точки зрения. Самое примечательное что человечество не смогло создать разумного робота, способного к критическому мышлению. Зачастую такие машины ошибаются там, где человек без труда выходит из ситуации. К таким ботам можно отнести комбайны с технологией беспилотной работы, беспилотные автомобили и дроны курьеры.
2. Полуавтономные — выполняющие задачу без вмешательства человека, при этом по заранее определённому алгоритму. Эти боты более надёжны, по той причине что работают по определённому набору правил. Они запрограммированы создателем той или иной модели. К таким роботам относятся роботы-сборщики на линиях сборки автомобилей, или станки ЧПУ запрограммированные на какое-либо изделие.
3. Управляемые — управляемые человеком непосредственно либо дистанционно. Позволяют решать задачи управляя посредством пульта управления или иных устройств ввода сигнала. К таким роботам можно отнести экзоскелеты или просто детская машинка на дистанционном управлении.

Классификация по типу позиционирования:

1. Стационарные — монтированные в фундамент, к несущим стенам или потолку по отношению к обслуживаемому оборудованию. Чаще используются на производстве где рутинная или тяжелая работа позволяет повысить эффективность и скорость производства продукции. Это сварщики, сборщики, упаковщики, подъёмники и др.
2. Передвижные — способные перемещаться в пространстве с помощью шасси, либо по ограниченной траектории по рельсам или индуктивным и оптическим трассам. К таким относятся роботы на колёсах, гусеницах, квадрокоптеры и др.

Классификация по типу назначения:

1. Промышленные — участвующие в производственном процессе изготовления изделий и деталей.
2. Бытовые — предназначенные для облегчения жизнедеятельности человека.
3. Медицинские — предназначенные для работы в медицинской отрасли, облегчающие труд врачам и помогающие исключить человеческий фактор.
4. Военные — предназначенные для ведения боевых действий и обороны различных стран мира. К ним можно отнести различные противовоздушные системы, сапёры, военные беспилотники.

Классификация по способу передвижения:

1. Подземные — соответственно перемещающиеся под землёй. Это могут быть исследовательские дроны.
2. Подводные — перемещающиеся под водой. Это могут мыть подводный батискаф или торпеда.
3. Надводные — перемещающиеся над водой. Это могут быть лодки или катера.
4. Наземные — передвигающиеся по суше. Это самоходные машины на гусеничном или колёсном ходу. Некоторые модели перемещаются при помощи механических ног.
5. Летательные — перемещающиеся по воздуху над землёй. Это так называемые беспилотники и квадрокоптеры.

В этой статье мы классифицировали роботов по разным признакам и сформировали понимание какие бывают роботы.

Источник

Виды роботов и автономных интеллектуальных систем, применяемых в современном мире

Существуют различные виды роботов, отличающиеся способами управления, техническими возможностями, назначением. Некоторые автоматизированные устройства способны полностью заменить труд человека. Робот может выполнять команды пользователя или действовать автономно, следуя заложенной программе.

Виды роботов по сфере применения

По назначению роботы делятся на бытовые, сервисные, медицинские, военные, промышленные, космические, развлекательного и обучающего назначения.

Медицинские помощники

Медицинские автоматизированные устройства используются для проведения лечебных или диагностических процедур. В эту категорию входят такие роботы:

1. Хирурги. Используются для проведения оперативных вмешательств и манипуляций. Помимо операций, исполняют обязанности ассистента.
2. Фармацевты. Изготавливают и сортируют лекарственные препараты.
3. Протезы. Роботизированные аналоги помогают частично восстановить функции утраченных конечностей.
4. Трансплантаты. Применяются в качестве замены переставших функционировать или травмированных внутренних органов. Такие ткани способны полностью заменить некоторые части организма.
5. Сиделки. Используются для ухода за пациентами, неспособными самостоятельно обслуживать себя.
6. Диагносты. Составляют план лечения и ставят диагноз, анализируя результаты обследования и данные анамнеза.
7. Симуляторы пациентов. Используются для обучения или повышения квалификации медицинских работников.

Бытовые ассистенты

Такая техника предназначена для помощи человеку в выполнении повседневных задач. В категорию бытовых входят следующие типы роботов:

1. Транспортные. Применяются для организации пассажирских или грузовых перевозок.
2. Умный дом. Комплексная система помогает организовать работу бытовой и охранной техники.
3. Компаньоны. Универсальные роботы оказывают интеллектуальную и физическую помощь человеку.
4. Помощники. Применяются для выполнения повседневной домашней работы – уборки, приготовления пищи, мытья окон, кормления домашних животных, стрижки газонов, чистки бассейнов.

Роботы-игрушки

В эту категорию входят разновидности, применяемые для развлечения или обучения детей.

Сервисные

Классификация роботов включает в эту группу устройства, не относящиеся к другим категориям. К сервисным можно отнести средства сбора данных, демонстрации новых технологий, исследовательские аппараты, а также роботы, используемые в сфере услуг – консультанты, администраторы, промоутеры, гиды и т. д.

Военные роботы

Военными называют многофункциональные технические средства, заменяющие человека при выполнении некоторых военных операций. Эти устройства наделены искусственным интеллектом и предназначены для задач, которые не может решить человек.

В современном мире существуют следующие разновидности военных роботов:

1. Беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Используются для выполнения надземных миссий, например, для наблюдения и сбора данных. Летательные роботы могут разрабатывать схемы нанесения ударов по точкам противника, проводить разведывательные операции.
2. Сухопутные. В эту группу входят военные машины, передвигающиеся по земле и работающие без участия человека, – саперы, системы наблюдения и охраны, боевые установки.
3. Морские. Категория включает надводные и подводные роботизированные устройства, используемые для наблюдения, разведки, охраны, поиска мин.

Промышленные машины

Промышленные устройства помогают полностью или частично автоматизировать производственные процессы. По назначению аппараты делятся на такие типы:

1. Литейные. Используются для расплавления и заливки металла. В эту группу можно включить главное достижение промышленной робототехники – 3D-принтеры. Основная сложность при создании таких роботов – обеспечение способности выдерживать температуру плавления металлов.
2. Средства механической обработки. Применяются для придания деталям нужной формы с помощью режущих и прессующих установок.
3. Сборочные. Используются для физического совмещения или пайки элементов электронных схем.
4. Окрасочные. Применяются для автоматического распределения лакокрасочных изделий и полировки поверхностей.
5. Строительные. Помогают автоматизировать строительство и добычу ресурсов. В эту группу входят доставщики и укладчики строительных материалов.
6. Фасовщики. Оценивают качество продукции, сортируют, упаковывают. Помогают автоматизировать конечный этап конвейерного производства.
7. Транспортные. Используются для доставки продукции. Наиболее часто применяют конвейерные аппараты.
8. Сельскохозяйственные. Автоматизируют весь процесс выращивания растительных культур.

Развлекательные

Они не требуют постоянного вмешательства человека в их работу, способны взаимодействовать с людьми в жилых домах или развлекательных заведениях. В эту группу входят:

1. Андроиды, имитирующие поведение членов семьи. Могут «вливаться» в коллектив, общаться с окружающими и перемещаться по помещению.
2. Роботы-животные. Автоматизированные устройства, которые заменяют домашних животных, копируя их поведение и звуки.

Классификация по типу управления

То, какие бывают роботы, также определяет степень их автономности и способы функционирования. По типу управления роботизированные аппараты делятся на:

1. Автономные. Решают поставленную задачу, не требуя вмешательства человека. Устройства принимают и анализируют информацию с помощью искусственного интеллекта. Считаются самыми совершенными техническими средствами, однако устройство, способное к критическому мышлению, еще не создано, такие попутки пока приводят к ошибкам в тех случаях, когда задача имеет несколько вариантов решения. К автономным можно отнести беспилотные машины, дроны.
2. Полуавтономные. Постоянного управления не требуют, выполняют действия, следуя заложенному заранее алгоритму. Эти роботы не отступают от составленного человеком плана. В группу входят устройства-сборщики, станки ЧПУ.
3. Управляемые. Требуют постоянного вмешательства человека. Управляются с ближнего расстояния или удаленно с помощью средств ввода данных. В эту категорию включают экзоскелеты, устройства медицинского назначения.

Разделение по методу передвижения

Внешний вид и строение робота во многом зависят от способа его передвижения. С этой точки зрения, роботизированные машины классифицируются на:

1. Колесные. Это самый простой метод перемещения. Характеристики аппарата зависят от количества колес. Устройства с малым числом движущихся деталей отличаются маневренностью. Большее количество колес помогает повысить устойчивость аппарата, улучшить проходимость.
2. Гусеничные. Этот метод часто реализуют при разработке военной техники. Гусеницы позволяют машине без труда передвигаться по пересеченной местности.
3. Шагающие. Имитация ходьбы осложняет создание андроида. Достичь нужной устойчивости практически невозможно.
4. Летающие. В эту категорию входят беспилотные самолеты, дроны, ракеты.
5. Плавающие. Перемещаются, используя силу ветра или винты. Могут работать как над водой, так и на глубине.

Большинство автоматических устройств в отличие от человека, не чувствительны к воздействию негативных факторов, что позволяет использовать роботов в разных сферах.

Источник

Классификация по способу передвижения роботов

Наиболее распространёнными роботами данного класса являются четырёхколёсные и гусеничные роботы. Создаются также роботы, имеющие другое число колёс — два или одно. Такого рода решения позволяют упростить конструкцию робота, а также придать роботу возможность работать в пространствах, где четырёхколёсная конструкция оказывается неработоспособна.

Сегвей в Музее роботов в Нагоя.

Двухколёсные роботы, как правило, для определения угла наклона корпуса робота и выработки подаваемого на приводы роботов соответствующего управляющего напряжения (с целью обеспечить удержание равновесия и выполнение необходимых перемещений) используют те или иные гироскопические устройства. Задача удержания равновесия двухколёсного робота связана с динамикой обратного маятника. На данный момент, разработано множество подобных «балансирующих» устройств. К таким устройствам можно отнести Сегвей, который может быть использован, как компонент робота; так например сегвей использован как транспортная платформа в разработанном НАСА роботе Робонавт.

Одноколёсные роботы во многом представляют собой развитие идей, связанных с двухколёсными роботами. Для перемещения в 2D пространстве в качестве единственного колеса может использоваться шар, приводимый во вращение несколькими приводами. Несколько разработок подобных роботов уже существуют. Примерами могут служить шаробот разработанный в университете Карнеги — Меллона, шаробот «BallIP», разработанный в университете Тохоку Гакуин (англ. Tohoku Gakuin University ), или шаробот Rezero, разработанный в Швейцарской высшей технической школе. Роботы такого типа имеют некоторые преимущества, связанные с их вытянутой формой, которые могут позволить им лучше интегрироваться в человеческое окружение, чем это возможно для роботов некоторых других типов.

Существует некоторое количество прототипов сферических роботов. Некоторые из них для организации перемещения используют вращение внутренней массы. Роботов подобного типа называют англ. spherical orb robots , англ. orb bot и англ. ball bot .

Для перемещения по неровным поверхностям, траве и каменистой местности разрабатываются шестиколёсные роботы, которые имеют большее сцепление, по сравнению с четырёхколёсными. Ещё большее сцепление обеспечивают гусеницы. Многие современные боевые роботы, а также роботы, предназначенные для перемещения по грубым поверхностям разрабатываются как гусеничные. Вместе с тем, затруднено использование подобных роботов в помещениях, на гладких покрытиях и коврах. Примерами подобных роботов могут служить разработанный НАСА робот англ. Urban Robot («Urbie»), разработанные компанией iRobot роботы Warrior и PackBot.

Шагающие роботы

Робот-андроид ASIMO, производство Honda.

Первые публикации, посвящённые теоретическим и практическим вопросам создания шагающих роботов, относятся к 1970 — 1980-м годам XX в.

Перемещение робота с использованием «ног» представляет собой сложную задачу динамики. Уже создано некоторое количество роботов, перемещающихся на двух ногах, но эти роботы пока не могут достичь такого устойчивого движения, какое присуще человеку. Также создано множество механизмов, перемещающихся на более чем двух конечностях. Внимание к подобным конструкциям обусловлено тем, что они легче в проектировании. Предлагаются также гибридные варианты (как, например, роботы из фильма «Я, робот», способные перемещаться на двух конечностях во время ходьбы и на четырёх конечностях во время бега).

Роботы, использующие две ноги, как правило, хорошо перемещаются по полу, а некоторые конструкции могут перемещаться по лестнице. Перемещение по пересечённой местности является сложной задачей для роботов такого типа. Существует ряд технологий, позволяющих перемещаться шагающим роботам:

• ZMP-технология: ZMP (англ.) (англ. ZeroMomentPoint , «точка нулевого момента») — алгоритм, использующийся в роботах, подобных ASIMO компании Хонда. Бортовой компьютер управляет роботом таким образом, чтобы сумма всех внешних сил, действующих на робота, была направлена в сторону поверхности, по которой перемещается робот. Благодаря этому не создаётся крутящего момента, который мог бы стать причиной падения робота. Подобный способ движения не характерен для человека, в чём можно убедиться сравнив манеру перемещения робота ASIMO и человека.

• Прыгающие роботы: в 1980-х годах профессором Марком Рейбертом (англ. MarcRaibert из англ. «LegLaboratory » Массачусетского технологического института был разработан робот, способный сохранять равновесие посредством прыжков, используя только одну ногу. Движения робота напоминают движения человека на тренажёре пого-стик. Впоследствии алгоритм был расширен на механизмы, использующие две и четыре ноги. Подобные роботы продемонстрировали способности к бегу и способность выполнять сальто. Роботы, перемещающиеся на четырёх конечностях, продемонстрировали бег, перемещение рысью, аллюром, скачками.

• Адаптивные алгоритмы поддержания равновесия. В основном базируются на расчете отклонений мгновенного положения центра масс робота от статически устойчивого положения или некоей наперед заданной траектории его движения. В частности, подобную технологию использует шагающий робот-носильщик Big Dog. При движении этот робот поддерживает постоянным отклонение текущего положения центра масс от точки статической устойчивости, что влечет необходимость своеобразной постановки ног («коленки внутрь» или «тянитолкай»), а также создает проблемы с остановкой машины на одном месте и отработкой переходных режимов ходьбы. Адаптивный алгоритм поддержания устойчивости также может базироваться на сохранении постоянного направления вектора скорости центра масс системы, однако подобные методики оказываются эффективными только на достаточно высоких скоростях. Наибольший интерес для современной робототехники представляет разработка комбинированных методик поддержания устойчивости, сочетающих расчет кинематических характеристик системы с высокоэффективными методами вероятностного и эвристического анализа.

Другие методы перемещения

• Летающие роботы. Большинство современных самолётов являются летающими роботами, управляемыми пилотами. Автопилот способен контролировать полёт на всех стадиях — включая взлёт и посадку. К летающим роботам относятся также беспилотные летательные аппараты (БПЛА; важный их подкласс составляют крылатые ракеты). Подобные аппараты имеют, как правило, небольшой вес (за счёт отсутствия пилота) и могут выполнять опасные миссии; некоторые БПЛА способны вести огонь по команде оператора. Разрабатываются также БПЛА, способные вести огонь автоматически. Кроме метода движения, используемого самолётами, летающими роботами используются и другие методы движения — например, подобные тем, что используют пингвины, скаты, медузы; такой способ перемещения используют роботы Air Penguin, Air Ray и Air Jelly компании Festo, или используют методы полёта присущие насекомым, как, например, RoboBee.

Два змееподобных ползающих робота. Левый оснащён 64-мя приводами, правый — десятью.

• Ползающие роботы. Существует ряд разработок роботов, перемещающихся подобно змеям, червям, слизням. Предполагается, что подобный способ перемещения может придать им возможность перемещаться в узких пространствах; в частности, предполагается использовать подобных роботов для поиска людей под обломками рухнувших зданий. Так же, разработаны змееподобные роботы, способные перемещаться в воде; примером подобной конструкции может служить японский робот ACM-R5.

• Роботы, перемещающиеся по вертикальным поверхностям. При проектировании подобных роботов используются различные подходы. Первый подход — проектирование роботов, перемещающихся подобно человеку, взбирающемуся на стену, покрытую выступами. Примером подобной конструкции может служить разработанный в Стэнфордском университете робот Capuchin. Другой подход — проектирование роботов, перемещающихся подобно гекконам. Примерами подобных роботов являются Wallbot и Stickybot

• Плавающие роботы. Существует много разработок роботов перемещающихся в воде подражая движениям рыб. По некоторым подсчетам эффективность подобного движения может на 80 % превосходить эффективность движения с использованием гребного винта. Кроме того, подобные конструкции производят меньше шума, а также отличаются повышенной манёвренностью. Это является причиной высокого интереса исследователей к роботам, движущимся подобно рыбам. Примерами подобных роботов являются разработанный в Эссекском университете робот Robotic Fish и робот Tuna разработанный Institute of Field Robotics (англ.) для исследования и моделирования способа движения, характерного для тунца. Так же, существуют разработки плавающих роботов других конструкций. Примерами являются роботы компании Festo: Aqua Ray имитирующий движения ската и Aqua Jelly, имитирующий движение медузы.

Источник