Робототехника в России и в мире

Объем рынка роботов к 2020 году оценивается в 500 млрд долларов, тысячи моделей роботов появляются ежегодно.
Чем больше человек хочет упростить себе жизнь, тем сложнее и профессинальнее становятся роботы и автоматизированные системы.

Развитию робототехники способствует быстрое развитие и удешевление электроники, также на прогресс прогресс старение населения Японии и Западной Европы. Чтобы не снижать экономическую активность и защитить страну от наводнения мигрантов японцы нашли решение высоких технологий. Развитие этой отрасли дает каждой стране ощутимое преимущество в мировом масштабе.

Продукция ООО "Сервомеханизмы" тоже может использоваться в этой сфере: прямоходные механизмы для приведения в движение частей робота, серво- и электродвигатели, датчики для контроля движения и т.п. 

Рассмотрим, в каких сферах могут применяться роботизированные устройства:

Промышленность 

Достоинство роботизированных систем в том, что они не устают и могут работать в три смены, и делают это точнее, чем человек, совершая при этом гораздо меньше ошибок (программные сбои современных роботов достаточно редки).

Роботы  ориентируются диапазоне заданной операции и в рамках своего рабочего пространства. В рамках конкретной операции робот безусловно эффективнее человека. Автоматы, имитирующие подвижность и универсальность рук человека работают быстрее и ловче. Однако несовершенство нынешних систем управления не позволяют роботу реагировать на какие-то форс-мажорные обстоятельства.

Кроме вышеназванной автосборки и смежных операций, роботы используются в пищевой промышленности, животноводстве, сборка компьютерных плат, также заменяют десяток рабочих профессий. Это - сварочные, упаковочные, покрасочные, сборочные роботы , выполняющие токарную обработку и т.п.

Один из основных акцетов роботизации на замене человека на тяжелой и опасной работе. В условиях экстремальных температур, радиации, при пожарах, наводнениях, землятресений, во время боевых действиях. К ним относятся российские роботизированные комплексы Ель-4, Ель-10, Уран - 14 для пожаротушения. 

Кстати СССР одними из первых использовали роботов при аварии - на Чернобыльской катастрофе. В кратчайшие сроки в МГУТ им. Баумана для очистки крыши энергоблока была создана роботизированная машина СТР-1, напоминающая луноход. Она управлялась дистанционно с безопасного расстояния и справилась со своей работой. 

Всего в ликвидации последствий аварии использовались модульные роботы 15 типов, решающие различные задачи. Использовались различные роботы и в Японии при катастрофе на Фукусиме.

Современный роботизированный комплекс МРК - 35 для выполнения широкого спектра спасательных работ.

Медицина - робот-хирург Да Винчи (Da Vinchi) получил достаточно широкое распространение и даже используется в России. Он может управляться как через оператора - врача хирурга, так и работать автономно.

Кроме того, в медицине используются роботизированные бионические протезы, управляемые силой мысли. Например, человек с первым протезом подобной руки, экзоскелеты, дающие возможность движения парализованным людям. Экзоскелет ("экзо" - внешний) - это устройство, предназначенное для восполнения утраченных функций, увеличения силы мышц человека и расширения амплитуды движений за счет внешнего каркаса. Это изобретение тоже относится к сфере робототехники.

Космос - тоже обширная сфера для роботов. Особенно преуспели в этом США. В 2003 году началась экспедиция на Марс для двух роботизированных марсоходов. Мы уже знаем, что они успешно исследовали грунт красной планеты. В 2011 в на международную космическую станцию был отправлен первый робот-гуманоид. Он оснащен 350 датчиками и 38 процессорами и мог управляться при помощи оператора и производить технические работы на орбите или внутри станции. Следующее поколение таких робонавтов полетит исследовать другие планеты.

В России в то же время был разработана высокоточная антропоморфная робототехническая система SAR-400 - полный аналог робонавта, который может выполнять около 50 операций в открытом космосе. 

Роботизированные устройства, оснащенные гидролокаторами, используются для подводных работ, например, используются в Каспийском море при нефтедобыче.

Использование роботов в военных целях невероятно широко. Например, в армии США уже в 2009 году на вооружении было 12 000 военных роботов 30 специализаций - разведчики, снайперы, санитары, роботы пулеметы и т.п. Сколько роботов и робототехнических систем на вооружении РФ неизвестно, но можно с уверенностью сказать, что в последние годы российские вооруженные силы осуществили ощутимый скачек в развитии.

Уже получили рапространение беспилотные самолеты (БПЛА) и танки с дистанционым управлением. Современный боевой самолет может сам вернуться на базу без участия пилота, даже если летчик ранен ему достаточно нажать кномку и самолет сам найдет свой аэродром, на автопилоте может работать и вертолет. В бортовой компьютер заложена текущая карта местности, автопилот просто сверяет текущее значение и корректирует направление полета.

Робот-разведчик "Пластун" сам принимает решение каким маршрутом ему перемещаться. Оператор задает только конечный пункт и робот "ориентируется" по ситуации.На верхней крышке установлен лазерный сканатор с обзором 270 градусов. Лазерный луч проходит по кругу, отражается от окружающих предметов и улавливается приемником. Разница времени между направленным и принятым лучем сканатор точно вычисляет расстояния до предметов. Он может работать в команде с роботом "котом", маневреным и компактным, оснащенный видеокамерами. Там где габариты не позволят пройти пластуну - там пройдет "кот". 

Робототехнические комплексы «Уран». Это целая серия машин на стандартной гусеничной бронированной платформе, на которой может быть смонтировано различное оборудование: боевой модуль, минный трал, система пожаротушения и т.п.

Например, МРК Уран -9 - для разведни и огневой поддержки войск. В его состав входят два робота разведки и огневой поддержки, тягач для их транспортировки и подвижный пункт управления.

Робот-сапер «Уран-6» представляет собой гусеничный самоходный радиоуправляемый минный трал. По тех. паспорту гарантирует разминирование 98% все территории

Робот сапер "Кобра" - робот легкого класса, предназначенный для дистанционного разминирования. Разработан в НИИ "Специальные машины".

Боевой робот-аватар был представлен в 2015 году, который умеет стрелять, управлять квадроциклом и оказывать первую медицинскую помощь. Но он имеет ряд очевидных недостатков. Управляется дистанционно.

Платформа М -разработка компании НИИ "Точмаш" роботизированный комплекс, на самоходной гусеничной платформе, управляемой дистанционно.вооруженный гранатометом и пулеметной системой для ведения боя без непосредственного контакта с противником. Предназначен для разведки, обнаружения и поражения различных целей, огневой поддержки войсковых подразделений, патрулирования и охраны объектов. Управляется также дистанционно. Уже используется про военных операциях.

Широко распространены роботы - собаки (еще это тип назвают "робот-мул") - четырехногая машина, которая переносит тяжелое снаряжение . 

 Экзоскелет - внешняя конструкция, которая укрепляет человеческое тело- востребовано не только в медицине, но и в вооруженных силах, для этого разрабатываются специальные модели.  Благодаря ей солдат может проходить различные препятствия а также легко носить груз в сотню килограммов. Экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях. 

Сельское хозяйство - роботы могут садить, пропалывать сорняки, убирать урожай, искать вредителей, осуществлять своевременный полив и т.п. 

Строительство - еще одна отрасль, которую начинают захватывать робототехника. Роботы могут возводить небольшие здания,  на процесс такого строительства можно посмотреть в youtube. А в Нидерландах в сварочный 3D принтер к 2017 году напечатает мост через один из каналов строны. Концепт моста готов и первые эксперименты такой печати прошли успешно.

Это сварочный 3D принтер по мере печати моста будет опираться на уже построненную часть конструкции. 3D принтеры - те же роботизированные системы с программным управлением, возможности которых постепенно расширяются. 

Робототехника широко используется в быту - особенно это распространено в развитых азиатстких странах - роботы убираются,"помогают" на кухне, работают официантами и даже встречают гостей. 

Роботы в социальной сфере и андроиды

Широкая быстроразвивающая сфера - роботы телеприсутсвия: JAZZ, российский Rbot -100, Теленоид и др.

С их помощью можно интерактивно присутствать в любом месте. Это отличное решение например для больных детей, которые не могут физически присутсвовать на уроках. Они помогают инвалидам принимать активное частие в социальной жизни и даже работать, Такой робот помогают занятому врачу делать обход, с их помошью можно присутсвовать на конференциях, проходящих в других городах или странах.
Пользователь заходит на сайт, скачивает приложение и сразу может виртуально присутствовать в месте, посредством робота и даже говорить от его лица. При этом на экране робота будет изображение человека. 

Япония - лидер в создании человекоподобных роботов - андроидов. Еще в XVII веке мастер Такэда Тикаэ создавал кукол «каракури», которые умели прыгать, танцевать и даже скакать на лошади. Первый андроид WAP-1 был создан в 1969 году инженером Иоширо Като и обладал каучуковыми мышцами. В 1983 году инженер Като создал робота WABOT, который объездил весь мир и был признан первым полностью функционирующим антропоморфным роботом.

Слово "андройд" в переводе значит "человекоподобный", гуманоид - тоже схожее по значению слово и означает "подобный человеку".  Но как-то сложилось что под роботом - андроидом копии человека максимально на него похожего внешне. Наибольшего успеха в этом достиг японский ученый Хироси Исигуро. Он создал несколько в том числе и копию самого себя - Geminoid HI. 

В основном андроиды управляются с помощью оператора (все разработки Исигуро) , но андройды других разработчиков имеют и собственный интеллект - Теспиан, Актроид, Aiko Chihira могут поддержать простое общение и реагировать на прокосновение.

Над самыми совершенными андроидами трудятся не только инженеры, но и художники, разработка длится по несколько месяцев. лица точно повторяют мимику человеческих и способны отображать несколько типов настроения. Для отображения мимики используются воздухные мышцы, приводимые в движение компрессором. У них имитируются даже линии ладони и кровеносные сосуды на руках. Андроиды  могут говорить, но правда ходить они еще пока не умеют. 

Исигуро считает что создание андроидов - это прежде всего путь к самопознанию. Ученые отвергает все мысли о "восстании машин", утверждая что робот - это компьютер и только. Ученый подходит к делу основательно, и даже сотрудничает с учеными изучающими психологические процессы.

Самые известные его разработки: Geminoid F - робот девушка, Geminoid DK, Telenoid и др.

В Японии антропоморфные роботы "работают" манекенами, рекламными зазывалами, для практики студентов-медиков, сиделками для тяжелобольных людей. Такими человекообразных роботов делают ростом 150 см. или меньше, чтобы сам человек психологически комфортно. 

Другая интересная разработка биоробот Фрэнк – разработан и создан в Смитсоновском институте США. Первый в мире биоробот, состоящий из 28 частей тела, копирующими человеческие – функционируют сердце, легкие, почки и т.п.

 В Испании работает - робот-библиотекарь, в Китае роботы - официанты, в Европе робот Матильда - коротает досуг жителей дома престарелых: робот (около 50 см.) может играть в настольные игры, а также всегда напомнит о своевременном приеме лекарства. В России в Перми робот-полицейский Rbot-001 от компании "Эрбот" охранял общественый порядок 

Преимущественно развитие технологических роботов в мировой индустрии пришлось на период упадка отечественной промышленности, в результате чего область применения роботов в России ограничилась до нескольких предприятий. И сегодня темпы внедрения роботизации в производственные мощности отечественных предприятий значительно отстают от зарубежных. 

При этом сегодня наша страна является одним из лидеров в области разработки технологий машинного зрения, и в этой области представляет интерес для зарубежных партнеров. Первые промышленные роботы, обладающие техническим зрением, были созданы в СССР еще в 1980 году. 

Сейчас в мире более 100 крупных компаний производящих роботов, половина из них находится в Японии. 

На 2014 год, по данным Международной федерации робототехники, общее количество работающих в нашей стране роботов составило примерно 4 тысячи, но сложно сказать какие именно сегменты данной сферы охватила эта статистика.

Крупный робототехнический центр - РОБОЦЕНТР - находится в Сколково, под патронажем фонда Сколково трудятся несколько инновационных компаний. Там реализуются разработки в области промышленной, сервисной, образовательной робототехники, беспилотных летательных аппаратов, искусственного интеллекта и др.

Центр для развития робототехнических компаний в г. Казань Navigator Campus, где созданы все условия для разработок и их успешной реализации, проводится всесторонняя поддержка технических инициатив.

Ожидается открытие специализированного робототехнического центра НИИЦ Робототехники в Москве, который был анонсирован С. Шойгу три года назад. Министр обороны убежден в необходимости и огромном потенциале данной отрасли для Вооруженных сил. Развитие робототехники в России проходит в рамках комплексной целевой программы по созданию роботов специального назначения до 2025 года (этот срок планируется продлить).

Другие российские компании - в основном выпускающие продукцию для военных целей: ЗАО «Центр высоких технологий в машиностроении при МГТУ им. Н.Э. Баумана» Москва, ОАО «НИКИМТ-Атомстрой», НИИ системных исследований РАН Москва, НПО «Андроидная техника» (Магнитогорск, Москва), ФГУП ЦНИИмаш г. Королев - создатели космических антропоморфных роботов, ОАО «ЦНИИТОЧМАШ», Ижевский радиозавод и другие.

"Нейробиотикс", г Зеленоград - компания создавшая первого русского андроида Алису.

Компания "Эрбот" производитель мобильного Рбота 100 и робота полицейского Р-бота 001

В мире лидеры рынка: iRobot Corporation Kaman Corporation (США)- Специализируется на военных и промышленных роботах, FANUC Robotics (Япония). Производит большей частью промышленных роботов, KUKA (Германия). Роботы этой фирмы широко используются в области автомобилестроения, известны своими манипуляторами. Kawasaki Robotics (Япония). Производит промышленных роботов — для работы в агрессивных средах, во взрывоопасных помещениях. Другие крупные японские компании - Мitsubishi, Sony (Япония), Honda (Япония), Panasonic (Япония); LG Electonics (Южная Корея), LEGO Group (Дания) Производит популярные роботизированные наборы — конструкторы для создания программируемого робота.

Социальные и этические аспекты робототехники

Первая возникающая проблема - угроза безработицы. Футурологи предсказывают, что при такой скорости развития технологий нас ждет серьезная трансформация рынка труда и общественного устройства.

В 70-е годы проводили социологическое исследование в социалистических и капиталистических странах.
В соц странах более 95% рабочих хорошо относились к внеднению роботов, в капиталистических это одобрили  менее 30%. Если в одних надеялись освободить время для  "творческого труда", то  в других - просто боялись безработицы.
Отчасти поэтому развитие робототехники приостановилось. А сейчас почти все страны живут в условиях капитализма и возможность потери дохода - малоприятная перспектива.

Если люди не будут работать - откуда возьмется доход?

Не спровоцирует ли повсеместное внедрение роботов неолуддизм из-за угрозы безработицы и невостребованности.
Если роботы возьмут на себя практически всю работу и на производстве и в офисах, а людям останется творческая и инженерная работа. Чем будет заниматься "средний" человек?

Сейчас уже есть все технологии чтобы освободить человека от монотонного неквалифицированного труда. В справочнике рабочих профессий нет ни одной специальности, которыю бы не сейчас на смог выполнять специально запрограммированый робот. Но реально ли общество, где каждый будет заниматься тем, чем вздумыается и делать общественный вклад "по способностям"?

В октябре 2014г. Оксфордский университет опубликовал исследование о перспективах использования робототехники, в котором допускается, что в течение последующих двух десятилетий до 47% сегодняшних рабочих мест в США могут быть заменены роботами. Наивно полагать, что все люди тут же начнут заниматься творчеством и научными исследованиями. Общество досуга будет обречено, и человечество в таком случае ждет неминуемое интеллектуальное расслоение.

Люди искусства фантазируют на тему восстания машин и уничтожения человечества. Эта угроза пока не имеет под собой оснований. Полноценный искусственный интеллект еще не изобретен, а все существующие роботы четко следуют прописаной программе. У них безусловно могут быть сбои в рамках их рабочей операции. 

Хотя по вине программного сбоя бывают и смертельные случаи.  Недавно на заводе Volkswagen был случай гибеля человека по вине робота-манипулятора. Разумеется это было никакое не восстание а программный сбой и несоблюдение техники безопасности, тем не менее такие прециденты иногда случаются.

Чем сложнее машина, тем больше вероятность сбоев, но это не значит что робот будет специально пытаться вредоносно воздействовать на человека. Никакой мотивации у него для этого нет.  Вот мы подошли и к другой проблеме, робот может нанести вред человеку, но только если его соответствующим образом запрограммировать.

Да, если дело касается военных операций, то здесь ситуация иная, те роботы разрабатываются для того, чтобы уничтожать и убивать... Это их основная операция, но ими пока управляют люди.

Коспирологи рассуждают о возможности появления этнического или иных видов оружия. Теоретически это возможно, будет ли реализовано это практически. А если высокие технологии будут доступны экстремистским организациям? 

Внедрение роботов в жизнь - глобальная задача, сейчас она действительно актуальна только для Японии и Южной Корее, но в дальнейшем по мере развия, может даже через 50 лет она будет актуальна и для всего мира.  

Как мы будет осуществляться это взаимодейсвие? 

В 2007 году правительство Южной Кореи начало разрабатывать «Устав этических норм для роботов». Основные положения Устава напоминают сформулированные А. Азимовым "Законы роботехники":

1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинён вред.
2. Робот должен повиноваться всем приказам, которые даёт человек, кроме тех случаев, когда эти приказы противоречат Первому Закону.
3. Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в которой это не противоречит Первому или Второму Законам.

В дальнейшем великий фантаст добавил еще "нулевой" закон:

0. Робот не может причинить вред человечеству или своим бездействием допустить, чтобы человечеству был причинён вред.

Но опять же современные робототехники признают, что на сегодняшний день азимовские законы невыполнимы на практике и вряд ли будут реализованы во всех роботах, ведь главные инвесторы данной отрасти - военные структуры. 

------------------------

P.S.

Фотографии взяты из открытых источников. Статья приведена для ознакомления.