Что такое робототехника

Робототехника: для чего она нужна детям?

Еще недавно, говоря о робо­тах, мы имели в виду научную фантастику или сильно отдаленное будущее. Но технологический процесс с невообразимой скоростью меняет окружающий мир, заставляя меняться нас и наши подходы к образованию детей. Робото­техника на сегодняшний день является самым перспектив­ным из инновационных нап­равлений.

Ведущие эксперты прогнозируют бум сервисной и персональной робототехники уже к 2025 году, а это означает, что потребуются десятки ты­сяч специалистов новой формации. Самой востребованной специальностью после 2025 года будут программисты-робототехники. И начинать ос­ваивать новые профессии нужно уже сейчас, чтобы се­годняшние школьники могли уверенно войти в жизнь.

Применение роботов в современном мире

С чем ассоциируется у вас понятие о робототехнике? Многим из нас воображение рисует что-то человекоподобное, с механическими руками и ногами, или паукообразное, а ещё, обязательно представляется знаменитая собака-робот. Одним словом, представление о роботах у многих достаточно узкое и однобокое. На самом деле современные роботы имеют самые разнообразные формы, размеры и назначение.

В Компьютерной Академии РУБИКОН для изучения робототехники используются образовательные наборы Lego Mindstorms

Влияние мелкой моторики на способности детей

Но робототехника – это не только интересно, но и полезно для обучения детей. Не последнюю роль на занятиях по робототехнике занимает развитие мелкой моторики. С этим понятием родителям приходится сталкиваться едва ли не каждый день. Вот только, что это такое и почему развивать мелкую моторику так важно, понимает далеко не каждый.

Развитие мелкой моторики рук детей важно для их общего развития, так как точные координированные движения необходимы, чтобы писать, одеваться, а также выполнять различные бытовые и прочие действия.

Речевая способность ребенка зависит не только от тренировки артикулярного аппарата, но и от движения рук. Мелкая моторика очень важна, поскольку через неё развиваются такие высшие свойства сознания, как:

— внимание;

— мышление;

— координация;

— воображение;

— наблюдательность;

— зрительная и двигательная память;

— речь.

Следовательно, движения руки всегда тесно связаны с речью и способствуют её развитию. Тренировка пальцев рук влияет на созревание речевой функции. Иначе говоря, если у ребенка ловкие, подвижные пальчики, то и говорить он будет без особого труда, речь будет развиваться правильно. Ребенок, имеющий высокий уровень развития мелкой моторики, умеет логически рассуждать, у него развиты память, внимание, связная речь.

Недаром педагог В. Сухомлинский писал: «Ум ребенка находится на кончике его пальцев».

Развитие пространственного мышления в освоении робототехники

Всё чаще в последнее время нам приходится слышать о важности развития пространственного мышления у детей. Как правило, родители видят это словосочетание в инструкциях к развивающим игрушкам или встречают на форумах, посвящённых детскому развитию. Но далеко не все понимают правильно, что это такое и почему так важно его развивать.

Пространственное мышление – одна из функций головного мозга, которая позволяет ориентироваться в пространстве, создавать визуальные образы для решений всевозможных задач, как в теории, так и в практике. Эта способность помогает людям видеть окружающий мир в натуральном колорите и в трехмерном пространстве. Способность к пространственному мышлению у ребенка необходимо развивать в любом возрасте.

Робототехника — это не игра!

Занятия по робототехнике — это первый шаг на пути осознания учеником важности своего обучения! В учебные программы входит изучение основпрограммирования, алгоритмики, механики, основ электроники и микропроцессорных систем, устройства компьютера и программного обеспечения.

Многие полагают, что знакомство с физикой происходит у детей с началом изучения предмета, в 7-ом классе. Как правило, это вызывает больше негативных эмоций, нежели радости первых открытий. А вы уже знаете, как заинтересовать ребёнка в изучении точных наук?

Посещая занятия по робототехнике, ребенок готовит себя к школьному курсу физики. Она у детей начинается в старших классах. Для ребят уже не будет новостью, что с помощью рычага можно без усилий поднять автомобиль, или, что можно увеличить мощность двигателя, добавив лишь одну маленькую шестеренку.

Робототехника повышает мотивацию учащихся в освоении таких школьных предметов как математика и информатика.

Конструирование совместно с проведением огромного количества экспериментов позволяют не только разработать мелкую моторику, усидчивость, приобрести навыки работы в команде, но и развить пространственное мышление и воображение, столь необходимые нам в повседневной жизни.

Робототехника позволяет получить навыки в сфере программирования уже с начальной школы! Предоставляет возможность знакомства с наиболее современными моделями роботов и микропроцессорных систем, возобновляемых источников энергии, пневматических систем.

Преподаватели Компьютерной Академии РУБИКОН используют только самые передовые технологии и современные программы, позволяющие студентам полностью раскрыть свой потенциал.

Робототехника в образовательном процессе

Гондарь Александр Николаевич учитель информатики МБОУ СОШ №6 г. Салехард

Робототехника в образовательном процессе

В настоящее время обществу необходима личность, способная самостоятельно ставить перед собой цели, моделировать пути их решения, работать с разными источниками информации, оценивать их и на этой основе формулировать собственное мнение. Современный человек должен ориентироваться в потоке информации постоянно меняющегося мира, адекватно воспринимать появление нового, быть готовым постоянно совершенствоваться.

В связи с этим содержание школьных учебных предметов должно быть актуальным, школьник должен осознавать, что его деятельность в школе повлечет за собой успех в дальнейшей взрослой жизни.

Согласно национальной образовательной инициативе «Наша новая школа» современное образование должно обеспечивать:

ü изучение не только достижений прошлого, но и технологий, которые пригодятся в будущем;

ü обучение, ориентированное как на знаниевый, так и деятельностный аспекты содержания образования.

Одной из технологий, отвечающей этим требованиям, является образовательная робототехника. Ознакомление учащихся с данными инновационными технологиями, когда роботы начинают применяться не только в науке, но и на производстве и в быту, является актуальной задачей для образования.

Образовательная робототехника – новая технология обучения, позволяющая вовлечь в процесс инженерного творчества детей, начиная с младшего школьного возраста. Робототехника позволяет заинтересовать учащихся, использовать групповые методы обучения, разнообразить учебную деятельность. Использование этой технологии обучения позволит существенно улучшить навыки учащихся в таких дисциплинах как математика, физика, информатика, технология, а также, при специальной подготовке учителя, познакомить с кибернетикой, персептроникой.

Каким образом курс робототехники влияет на успех учебной деятельности учащихся?

1. Среды управления роботами поддерживают популярные языки программирования, учащийся наглядно видит результат составленного алгоритма. Данная форма имеет практическую значимость для будущей профессиональной деятельности.

2. Робототехнические комплекты позволяют учащимся манипулировать реальными объектами. Получение информации с разных внешних датчиков дает школьникам представление об информационных процессах, происходящих в живых системах.

3. Конструирование физических моделей позволяет взглянуть с «близкого расстояния» на раздел механики, лично создать системы блоков, передач.

4. Виртуальные среды позволяют не только программировать роботов, но и непосредственно создавать окружающие предметы. Таким образом, можно объединять в группы учащихся с разными интересами и разделять обязанности. Коллективная работа позволяет учащимся получать навыки сотрудничества при разработке проекта, что особенно актуально в настоящее время.

Однако важно понимать, что робототехника на разных ступенях образования должна иметь различные цели. Поэтому, в зависимости от возраста учащихся, необходимо использовать конструкторы и среды разных типов, изучать темы дифференцированно.

В начальной школе учащиеся конструируют и знакомятся с начальным техническим моделированием. В основной школе усложняется уровень моделирования, программирования, предполагающий более сложные языки программирования. В старшей школе изучение программирования углубляется, повышается сложность конструирования, учащиеся знакомятся с основами кибернетики и искусственного интеллекта.

В МБОУ СОШ № 6 робототехника появилась в расписании в сентябре 2012 года в форме факультатива для основной школы. Было закуплено 5 образовательных конструкторов «Перворобот NXT» v.95. В данной версии, в отличие от LegoDuplo (конструктор, распространенный для начальной школы), отсутствует книга для учителя, содержащая описание комплекта и подробные рекомендации по проведению занятий.

Таким образом, возникла проблема методического характера, с которой справлялись, используя информацию, размещенную в Интернете. Большую помощь оказали курсы повышения квалификации, где были разобраны основные проблемы, пути их решения. Детальное знакомство с федерациями и соревнованиями по робототехнике позволило скорректировать цели, методы преподавания и сам курс в целом. Также стоит обратить внимание на языки программирования роботов. Изучение двух языков позволяет выявить многие нюансы и расширить функционал программ, решая более сложные задачи для роботов. В процессе конструирования дети работают увлеченно и азартно, поэтому занятия очень часто выходят за временные рамки, да и сам процесс программирования довольно трудоемок, и 1 часа в неделю на группу не достаточно. Образное мышление учащихся развивается достаточно быстро, и постоянно возникает проблема отсутствия необходимых деталей для воплощения замыслов. Данный опыт показывает, что наравне с базовым набором необходимо приобретение дополнительного ресурсного набора, который позволяет решить эту проблему.

Помимо основных занятий по робототехнике необходимо проводить мероприятия, позволяющие привлечь интерес к данному направлению (в виде выставок, викторин, мастер классов по конструированию и программированию роботов), позволяющие продемонстрировать талант и опыт учащихся.

Изучение робототехники имеет перспективу дальнейшего развития. Создавая робота, учащиеся создают свое автоматизированное устройство, ставят эксперимент и наблюдают за ним, ищут практическое применение модели, формируют фундамент для профессий инженерной и научной направленности. Школьники учатся ставить конкретные цели, мыслить критически, творчески, применять свои навыки при решении проблем реального мира.

РОБОТОТЕХНИКА В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЕ

К.С. АКИМОВ

РОБОТОТЕХНИКА В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЕ

В настоящее время обществу необходима личность, способная самостоятельно ставить учебные цели, проектировать пути их реализации, контролировать и оценивать свои достижения, работать с разными источниками информации, оценивать их и на этой основе формулировать собственное мнение, суждение, оценку. Современный человек должен ориентироваться в окружающем мире как сознательный субъект, адекватно воспринимающий появление нового в постоянно изменяющемся мире, готовый непрерывно учиться.

Школа, как социальный институт, призвана помочь учащимся самореализоваться. Для реализации данного вопроса мною был определён и разработан курс «Моделирование роботов», основной целью которого является воспитание творческой, технически грамотной, гармонично развитой личности, обладающей логическим мышлением, способной анализировать и решать задачи, связанные с моделированием и программированием.

Главная задача системы общего образования — заложить основы информационной компетентности личности, т. е. помочь обучающимся овладеть методами сбора и накопления информации, а также технологией ее осмысления, обработки и практического применения. Изучение робототехники достаточно популярно в школах. В чем же состоит особенность именно этого проекта. Изучив и проанализировав опыт других образовательных учреждений, можно сделать вывод, что практически все школы уделяют внимание только «талантливой» молодёжи. В нашей школе основная задача — охватить как можно больше молодёжи с целью привлечения её к науке и инженерному делу. Ключевая возможность учебных комплектов по робототехнике — интеграция с любым из предметов учебного плана.

Предложенный курс помогает решать следующие образовательные задачи: развивать творческие способности детей, коммуникативных навыков; формировать техническую грамотность.

В настоящее время робототехника в школе становится все более значимой и актуальной. Одной из причин является ООО ФГОС, который требует освоения основ конструкторской и проектно-исследовательской деятельности. Второй причиной является актуальность в свете развития инновационных технологий, компьютеризации большей части производств. И третье, как уже было сказано, это способствует развитию личности ребёнка, его социализации.

Робототехника, как прикладная наука, может быть интегрирована в учебный процесс средней школы. Опираясь на такие школьные учебные дисциплины, как информатика, математика, технологии, физику, химию и биологию, робототехника активизирует развитие учебно-познавательной компетентности учащихся.

В школе, где я работаю, данный процесс непрерывно реализуется на двух ступенях. В начальной школе рассматриваются конструирование и начальное техническое моделирование. Для этого используется конструктор LEGO “WeDo”, который даёт возможность построить 12 моделей по инструкции, а также разрабатывать собственные. Программируя через компьютер, ребенок наделяет интеллектом свои модели.

В целях сохранения преемственности начальной и средней ступенями образования, а также реализации ООО ФГОС было решено ввести данное направление для учащихся основной школы в рамках курса «Моделирование роботов» и кружка «Робототехника». Здесь усложняется как уровень моделирования, так и уровень программирования роботов, предполагающий более сложные языки программирования. В качестве базового оборудования используется LEGO конструкторы Mindstorms NXT.

Конструктор ПервоРобот NXT позволяют учителю самосовершенствоваться, брать новые идеи, которые позволяют привлечь и удержать внимание учащихся, организовать учебную деятельность применяя различные предметы и проводить интегрированные занятия. Дополнительные элементы, содержащиеся в каждом наборе конструкторов, позволяют учащимся создавать модели собственного изобретения, конструировать роботов, которые используются в жизни.

Данные конструкторы показывают учащимся взаимосвязь между различными областями знаний. На уроках информатики решать задачи физики, математики и т.д. Модели Конструктора ПервоРобота NXT дают представление о работе механических конструкций, о силе, движении и скорости, производить математические вычисления. Данные наборы помогают изучить разделы информатики – это моделирование и программирование.

Цель использования Лего — конструирования в системе современного образования является овладение навыками начального технического конструирования, развития мелкой моторики, изучение понятий конструкции и основных.

В перспективе подобные конструкторы можно использовать в старшей школе, где углубляется изучение программирования и повышается уровень сложности конструирования робототехнических комплексов. Одним из вариантов комплексного развития робототехники является освоение станков с числовым программным управлением. Подобная работа поможет учащимся уже в школе сориентироваться в инженерно-технической направленности.

На занятиях элективного курса учащиеся на примере базовых моделей рассматривают два направления — конструирование и программирование. В рамках кружковой деятельности учащиеся импровизируют и составляют собственные модели роботов. Это более творческий процесс, в котором учащиеся могут проявить свои знания и навыки и осуществить задумки.

Занятия строятся в форме урока-исследования. Учащиеся самостоятельно решают, что они будут конструировать, составляют программы, выделяют этапы предстоящей работы. Все это сопровождается коллективными обсуждениями, что помогает им быстрее достигать поставленных целей. Учитель выступает в качестве куратора исследования.

Робототехника в школе представляет учащимся технологии 21 века, способствует развитию их коммуникативных способностей, развивает навыки взаимодействия, самостоятельности при принятии решений, раскрывает их творческий потенциал. Ученики активнее мыслят, когда они что-либо самостоятельно создают или изобретают.

Учащиеся, которые посещают данный курс стали более грамотными в техническом плане, стали проявлять интерес к компьютерным новинкам, следят за разработками учёных и проектами в этом направлении. Они учатся делиться знаниями и навыками и активно развиваются, и социализируются в круге своих интересов.

Заинтересованность школьника изучением робототехники путем создания простейших автоматов-игрушек своими руками в дальнейшем приведет к заинтересованности в углубленном изучении системных дисциплин, таких как радиоэлектроника, программирование и механика, что может стать решающим фактором в выборе дальнейшей профессии.

Сейчас, когда престиж инженерных профессий начинает, наконец-то, повышаться, благодаря курсу на модернизацию производства, специалисты по робототехнике будут востребованы практически во всех промышленных областях. Развитие нашей экономики неразрывно связано с автоматизацией производства. Монотонный, либо вредный и опасный для человека труд в ближайшем будущем возьмут на себя высокоточные промышленные роботы. Но создавать и обслуживать их должны все же люди. Поэтому одной из главных задач, стоящих перед Российской системой образования, является подготовка специалистов по робототехнике.

В прошлой статье мы познакомились с историей робототехники, сегодня рассказываем о самых современных роботах, в каких сферах они используются.

На данный момент в мире существуют различные направления робототехники:

  • • Бытовая робототехника – создаёт домашних роботов.
  • • Медицинская робототехника – разрабатывает медицинских роботов.
  • • Планетарная робототехника – проектирует роботов для исследования планет.
  • • Военная робототехника – занимается созданием беспилотных летательных аппаратов, морских и наземных мобильных роботов.
  • • Телеробототехника – создаёт дистанционно управляемых роботов.
  • • Промышленная робототехника – разрабатывает промышленных роботов, уже сейчас их видов больше трёх десятков.
  • • Эволюционная робототехника – разрабатывает искусственные нервные системы роботов.
  • • Полевая робототехника – исследует и создаёт автономных подвижных роботов для выполнения работ в естественных или экстремальных, условиях.
  • • Микроробототехника – разрабатывает сверхминиатюрные робототехнические устройства.
  • • Наноробототехника – создаёт нанороботов, устройства размером в единицы и десятки нанометров, которые могут самостоятельно манипулировать отдельными атомами вещества.

На данный момент самым современным роботом является София – девушка-робот с искусственным интеллектом, которая может вести разговор и показывать свои эмоции. София была официально признана гражданкой страны – Саудовской Аравии.

Компания Boston Dynamisc представила свою разработку Atlas. Человекоподобный робот гуляет по зимнему лесу по неровной поверхности. При этом он сохраняет равновесие даже тогда, когда его ноги проваливаются в снег. Но если всё-таки Atlas упадёт, он способен самостоятельно подняться практически из любого положения.

Немецкая компания Festo ежегодно выпускает бионических роботов, которых невозможно отличить от реальных животных.

Инженеры считают, что природа – это идеальный источник вдохновения для создания новейших роботов.

История роботов

Первым современным роботом стал Unimate, робот с механической рукой, разработанный для General Motors в 1961, выполнявший последовательность действий, записанную на магнитный барабан.

Unimate – первый промышленный робот на заводе General Motors

Активное производство роботов началось в 1970-е годы. Прежде всего, они стали использоваться в производстве, для выполнения однообразных (и часто опасных) операций. Больше всего промышленных роботов используется в автомобильной промышленности, где они работают на штамповочных и сварочных участках, в покрасочных камерах, на сборке. Разумеется, роботы не могли сразу заменить людей в промышленности, но доля человеческого труда в производстве с тех пор неуклонно сокращается. Полностью автоматизированные фабрики, такие как фабрика IBM для сборки клавиатур в Техасе, называются «фабрики без освещения». Люди там уже не нужны: абсолютно всё производство, от момента выгрузки материалов и до получения готовой продукции у погрузочных ворот, полностью роботизировано и может работать круглосуточно и без выходных.

Роботы давно стали важной частью научной фантастики. В 1921 году роботы стали героями пьесы Карела Чапека «Р.У.Р. » (Россумовские Универсальные Роботы). А через 20 лет Айзек Азимов сформулировал три закона робототехники, которые надолго определили наши представления о роботах:

Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред. Робот должен подчиняться командам человека, если эти команды не противоречат первому закону. Робот должен заботиться о своей безопасности, пока это не противоречит первому и второму закону.

Роботы сегодня

Сегодня в мире используются миллионы роботов. Применение им нашлось практически во всех сферах человеческой деятельности. Роботы управляют самолётами и поездами, спускаются в жерла вулканов и на дно океана, помогают в строительстве космической станции, в сборке автомобилей и производстве микрочипов, охраняют здания, используются военными для разведки и разминирования, помогают спасателям искать людей под завалами. Нет такой области, в которой человек не попытался создать себе автоматического помощника.

Украинский робот на ликвидации последствий чернобыльской аварии

На производстве работают сотни тысяч роботов, но гораздо больше их трудится за пределами фабричных цехов. Автономные роботы, обладающие свободой передвижения, включают в себя автономные летательные аппараты, существуют роботы-сапёры (Mini-Andros), роботы-газонокосилки (Robomower), роботы-курьеры (HelpMate), доставляющие лекарства и документы в некоторых больницах, и т. д.

Научить роботов играть в футбол – непростая задача

Особая категория – андроиды или человекообразные роботы. Создать андроидов оказалось более сложным делом, чем ожидалось. Потребовались значительные достижения в области эффективных моторов, технологий машинного зрения и увеличение вычислительной мощности компьютеров, чтобы появились первые андроиды, способные передвигаться, ориентироваться в пространстве и что-то делать, такие как ASIMO и Qrio. Технологии машинного зрения позволяют роботам (пока ещё не очень хорошо) ориентироваться в пространстве, находить дорогу, распознавать предметы. Роботы могут узнавать людей по лицам и голосам. Технологии искусственного интеллекта позволяют роботам самостоятельно принимать решения и действовать автономно.

Нет чёткой грани между роботами и просто машинами. К роботам можно отнести и автоматические поезда и беспилотные летательные аппараты. Существующие технологии (автопилоты) даже позволяют компьютерам осуществлять полёты пассажирских самолётов от взлёта и до посадки. Можно считать функционально близкими к роботам банкоматы и более совершенные киоски для выполнения различных финансовых операций – они эффективно заменяют работника-человека.

iRobot продала более 2 миллионов роботов-пылесосов Roomba

Развлекательные роботы появились с выходом на рынок Aibo, робособаки от Sony. Теперь многие игрушки наделяются зачатками интеллекта – процесс, который скоро приведёт к появлению действительно разумных игрушек вроде медвежонка из фильма AI. Роботы-тюлени и роботы-кошки повышают настроение пожилых людей в японских домах престарелых. Начинается использование роботов для обучения и развлечения детей в детских садах и школах США и Южной Кореи.

В начале 2000-х роботы проникли в сферу домашнего хозяйства (что было предсказано футуристами в 60-е годы): газонокосилки, роботы пылесосы и мойщики пола. iRobot продала уже несколько миллионов робопылесов Roomba. Поумнели и неподвижные машины: стиральные, посудомоечные и т. п. Домашние роботы быстро входят в нашу жизнь. Скоро (примерно к 2015-2020 году) в среднем «умном» доме будет несколько интеллектуальных предметов бытовой техники и несколько автономных роботов.

Всё больше производственных операций будет роботизироваться. Использование программируемого производства (custom manufacturing) потребует универсальных мобильных роботов, способных не только выполнять заранее заданный набор операций на рабочем месте, но и свободно передвигаться по производственным помещениям, переносить между рабочими местами компоненты и готовые изделия и гибко реагировать на изменения в производственном процессе. Скоро такие физически простые дела как работа аптекаря или библиотекаря в книгохранилище будут отданы роботам.

Робот-аптекарь Робби

Большое количество почти полностью роботизированных фабрик и заводов начнёт появляться к 2020. К 2010-2015 роботы начнут активно использовать в сельском хозяйстве. Специализированные роботы, помогающие человеку в тяжёлой физической работе (но не полностью автономные) появятся к 2015 году. Роботов на улицах наших городов мы увидим уже к 2010-2015 году. Это будут роботы-уборщики, роботы-погрузчики.

Большая часть транспорта будет автоматизированной к 2020-2030 году. Сегодняшние автомобили значительно поумнеют: сперва они будут лишь помогать водителям выполнять некоторые операции (сложная парковка, контроль за безопасностью, движение по шоссе), но потом они возьмут на себя весь процесс вождения. Чуть раньше мобильные роботы появятся в транспортной отрасли (например, погрузочные) и горнодобывающей. Мы увидим полностью автоматизированные логистические терминалы.

Хирургический робот Da Vinci

Роботы будут всё больше использоваться в медицине. В некоторых областях они уже могут работать более эффективно, с большей точностью и меньшей вероятностью ошибки, чем доктора люди. Скоро можно будет совместить робохирургов с технологиями диагностирования (экспертные системы уже давно используются для постановки диагнозов, анализа рентгеновских снимков и т. п.). В этой области робототехника соприкасается с телехирургией, удалёнными операциями, выполняемыми человеком по видеосвязи. К 2020 году значительная часть операций будет выполняться роботами, а первые микророботы начнут вести наблюдения над здоровьем людей внутри их тел.

Роботизация будет не совсем такой, какой её описывали фантасты. Она будет сочетаться с автоматизацией (без автономности), переносом множества видов деятельности в онлайн (как заказ билетов), поумнением нашего окружения (дома, дороги, и т. п.). Например, не будет андроида-лифтёра, нажимающего кнопки, будет умный лифт. Не будет роботов-переводчиков, как 3PO из «Звёздных войн», будут функции синхронного перевода в телефонах, карманных и носимых компьютерах.

Робот, играющий в карты с людьми (будущее)

Тем не менее, появится огромное количество автономных специализированных роботов, но выглядящих совершенно по разному и выполняющих очень разные функции. Роботы будут передвигаться на колёсах, на двух и более ногах, ползком, прыжками и другими способами, причём не только по земле, но и по поверхности других планет. Роботы будут плавать на поверхности рек и морей и в глубинах океана, летать в воздухе (некоторые без посадки), обеспечивая связь и наблюдение за окружающей средой. Многие роботы будут способны менять свою форму и структуру в зависимости от ситуации. Программы и форма роботов смогут создаваться с помощью эволюционных алгоритмов.

Будут и похожие на человека двуногие и двурукие андроиды, универсальные помощники, созданные для взаимодействия с человеком в обычной среде, помощи ему в повседневной деятельности и любви. Первые подобные андроиды – это японский Asimo и корейский Hubo. Распространение на работе и в быту первые такие роботы получат после 2010 года.

Воздействие на экономику и общество

Появление роботов окажет огромное влияние на экономику. Физический труд человека станет ненужным во многих областях. Отношение людей к распространению роботов будет зависеть от политико-экономической системы. Например, международное исследование «Автоматизация и промышленные рабочие», проведённое в 15 странах с 1971 по 1979 годы, показало, что в капиталистических странах лишь 37% рабочих готовы активно поддерживать автоматизацию, а в социалистических 69% рабочих. Без активных действий, направленных на перестройку экономики и общества возможны негативные последствия. Но когда этот непростой процесс перехода будет завершён, наше общество преобразится. Практически весь физический труд будет автоматизирован. Большая часть управленческих работ низшего уровня будет выполняться компьютерными системами. Сверхдешёвый труд роботов сделает возможным увеличение расходов на переработку отходов, защиту окружающей среды, безопасность.

Робот-андроид в городе будущего

В тех странах, где общество пойдёт по коммунистическому пути развития, человек больше не должен будет работать, базовый уровень жизни для всех (жильё, питание, медицина) будет обеспечиваться трудом роботов. Люди будут значительно больше заниматься творчеством, отдыхать, наслаждаться жизнью.

Самовоспроизводство и нанороботы

Автоматизированные фабрики сегодня развиваются в сторону увеличения универсальности. Развитие производственных технологий уже к 2020-2030 годам приведёт к появлению самовоспроизводящихся систем, то есть машин, способным производить собственные копии. Первоначально это будут небольшие настольные фабрики. Это окончательно сделает роботов доступными для всех, поскольку каждая такая фабрика сможет из простых и доступных материалов создать несколько своих копий, стремительно увеличив производственные возможности человечества.

Погрузка ящиков – недостойное человека занятие

К 2015-2020 активно будут использоваться микророботы, размером в сантиметры и миллиметры. Они будут использоваться в медицине, в сельском хозяйстве (как умные сенсоры) и во многих других областях. А лет через 10 получат распространение первые нанороботы (наноботы). Нанороботы смогут выполнять строительство нужных структур из молекул и атомов, что позволит обойтись без специальной подготовки исходных материалов. Это значит, что даже отдельные нанороботы будут достаточно независимыми.

Разведывательная робомуха (будущее)

Нанороботы произведут ещё большую революцию, чем роботы обычные, благодаря своей универсальности и размерам. Так, нанороботы не будут нуждаться в каких-то особых материалах – для производства практически чего угодно они смогут использовать даже воду (состоящую из водорода и кислорода) и воздух (содержащий азот, кислород и углерод в углекислом газе). Нанороботы смогут легко создавать любые, самые сложные и совершенные материалы и продукты с абсолютной точностью. Разумеется, они смогут создавать и свои собственные копии, так что их всегда будет достаточно, чтобы выполнить любые задачи, которые поставит перед ними человек.

Наноробот в кровеносном сосуде (будущее)

Наномашины смогут не только производить, но и чинить, в том числе и клетки человеческого организма. Именно медицинские нанороботы сделают человека не просто нестареющим и неболеющим, но и практически неуязвимым. Множество невидимых нанороботов в форме «конструктивного тумана» заполнят пространство у поверхности земли, готовые по первой мысленной команде человека мгновенно преобразоваться в любой предмет.

А через какое-то время человечество может принять решение о перестройке всей нашей планеты в гигантскую наносистему. Внешне планета изменится мало, но каждая песчинка, каждая капля, каждая крупица материи будет состоять из множества нанороботов и нанокомпьютеров.

Особенности профессии

Робототехника (роботехника) – это прикладная научная отрасль, посвященная созданию роботов и автоматизированных технических систем. Такие системы также называют робототехническими системами (РТС). Ещё одно название – роботостроение. Так называют процесс создания роботов, по аналогии с машиностроением. Роботы особенно нужны там, где человеку работать слишком тяжело или опасно, и там, где каждое действие должно выполняться с нечеловеческой точностью. Например, робот может взять пробы грунта на Марсе, обезвредить взрывное устройство или провести точную сборку прибора.

Конечно, для каждого вида работы нужен специальный робот. Роботов-универсалов пока не существует. Всю робототехнику можно разделить на промышленную, строительную, авиационную, космическую, подводную, военную. Кроме этого существуют роботы-помощники, роботы для игр и т.д.

Робот может работать по заранее разработанной программе либо под управлением оператора. Роботов с самостоятельным мышлением и мотивацией, со своим эмоциональным миром и мировоззрением пока тоже нет. Оно и к лучшему.

Робототехника находится в родстве с мехатроникой.

Мехатроника – это дисциплина, посвящённая созданию и эксплуатации машин и систем с программным управлением. Часто мехатроникой называют электромеханику и наоборот.

К мехатронике относятся заводские станки с программным управлением, беспилотные транспортные средства, современная офисная техника и пр. Иными словами, приборы и системы, предназначенные для выполнения какой-то конкретной задачи. Например, задача офисного принтера – печать документов.

А что такое робот по своей сути?

Как видно из самого названия, робот изначально представлялся как подобие человека. Но прагматизм берёт верх. И чаще всего роботу отводится роль технического приспособления, для которого внешность не имеет большого значения. По крайней мере, промышленные роботы на людей совсем не похожи.

Однако у роботов есть признак, который объединяет их со всеми живыми существами – движение. И способ движения порой довольно чётко копирует то, что встречается в природе. Например, робот может летать, подобно стрекозе, бегать по стене, словно ящерица, ходить по земле, словно человек и пр.

(См. ролик внизу страницы.)

С другой стороны, некоторые роботы специально рассчитаны на душевный отклик людей. Например, роботы-собаки скрашивают жизнь людям, у которых нет времени на настоящую собаку. А плюшевые «младенцы» облегчают депрессию.

Не за горами то время, когда среди прочей бытовой техники у нас появятся роботы, помогающие по хозяйству. Лично я предпочла бы слугу в виде улыбчивого пластикового кокона на колёсах. Но кому-то наверняка захочется, чтобы их роботы-мажордомы были как настоящие люди. В этом направлении уже сделаны потрясающие успехи.

Создание робота – это то, чем занимается робототехник. Точнее, инженер-робототехник. Он исходит из того, какие задачи робот будет решать, продумывает механику, электронную часть, программирует его действия. Такая работа – не для одиночки-изобретателя, инженеры-робототехники работают в команде.

Но робота нужно не только изобрести и разработать. Его нужно обслуживать: управлять работой, следить за «самочувствием» и ремонтировать. Этим также занимается робототехник, но специализирующийся на обслуживании.

В основе современной робототехники находятся механика, электроника и программирование. Но, как подсказывают фантасты, со временем для изготовления роботов будут широко использовать био- и нанотехнологи. В результате получится киборг, т.е. кибернетический организм – что-то среднее между живым человеком и роботом. Чтобы не слишком радоваться по этому поводу, можно посмотреть фильм «Терминатор», любую его часть.

Начало истории роботов

Слово «робот» придумал Карел Чапек в 1920 г. и использовал его в своей пьесе «R.U.R.» («Россумские Универсальные Роботы»). Позже, в 1941 г., Айзек Азимов использовал слово «робототехника» в научно-фантастическом рассказе «Лжец».

Но видимо, одним из первых робототехников в истории человечества можно считать арабского изобретателя Аль-Джазари, жившего в XII веке. Остались свидетельства, что он создал механических музыкантов, которые развлекали публику, играя на арфе, флейте и бубнах. Леонардо да Винчи, живший в XV–XVI веках, оставил после себя чертежи механического рыцаря, способного двигать руками и ногами, открывать забрало своего шлема. Но эти выдающиеся изобретатели вряд ли могли представить, каких вершин достигнут технологии через несколько столетий.