Выполнил студент группы 442 об-2: Власова Дарья
Научный руководитель: Карпова Т.В.
1 Секретные материалы
2 Промышленные роботы
На современных промышленных предприятиях особенную актуальность приобретает использование автоматизированных решений, бережливое и безлюдное производство, внедрение новых технологий и устранение вредных факторов, влияющих на здоровье человека.
В связи с этим особую популярность завоевывают решения по автоматизации производства на базе промышленных роботов, позволяющих облегчить полный цикл обработки с высокой производительностью и точностью, избежать перерывов и производственных ошибок, свойственных человеку.
Роботы незаменимы во многих отраслях производства. К примеру, роботы-сварщики повсеместно используются в производстве автомобилей. Другие роботы, снабженные краскораспылителями, занимаются покраской деталей. В радиоэлектронной промышленности роботы используются для пайки микроскопических проводников к полупроводниковым чипам (точечная сварка). Другие роботы, которых называют «взять и разместить», занимаются размещением интегральных микросхем на печатных платах. Этот процесс называется «набивкой» печатной платы.
Эти специализированные роботы совершают одну и ту же высокоточную работу изо дня в день. Для человека такая работа является скучной и утомительной - от однообразия наступает утомление, которое порождает ошибки. Производственные ошибки снижают продуктивность труда, что в свою очередь приводит к увеличению стоимости производства. Для конечного потребителя рост стоимости производства отражается в более высоких розничных ценах.
Роботы идеально подходят для монотонной, однообразной работы. Скорость их работы выше, они обходятся дешевле работников - людей и не подвержены усталости. Это является одной из причин низкой цены производимой продукции. Роботы позволяют повысить качество продукции и расширить границы прибыльности (конкурентоспособности) предприятия.
3 Использование робототехники в медицине
Медицина всегда считалась одной из самых сложных областей человеческой деятельности, в чем-то сродни искусству. Но сегодня роботы уже ставят диагнозы точнее людей.
Da Vinci
Пока робот-хирург -- это не самостоятельно действующий механизм, а послушный 500-килограммовый инструмент в руках врача. У операционного модуля четыре «руки». Три из них оканчиваются миниатюрными хирургическими инструментами -- скальпелями и зажимами, а четвертая управляет крошечной видеокамерой. Da Vinci оперирует через сантиметровые проколы, поэтому без камеры не обойтись, зато у пациента почти не остается шрамов. Когда робот «колдует» над больным, хирург-человек сидит за пультом в отдалении от стола. Врач манипулирует джойстиками, которые с ювелирной точностью передают движения пальцев и кисти «рукам» da Vinci. Как и у человеческой кисти, у них семь степеней свободы, но манипуляторы гораздо сильнее, не устают и мгновенно замирают, если хирург отпустит джойстики. Свои действия врач контролирует через окуляр, куда поступает увеличенная до 12 раз картинка с видеокамеры.
Роботы-хирурги da Vinci работают в сотнях клиник по всему миру. В России 20 таких аппаратов. Один из них -- в Федеральном центре сердца, крови и эндокринологии им. В.А. Алмазова (СПб.), где da Vinci выполняет около сотни операций в год. Его «конек» -- точное и аккуратное удаление лишнего: опухолей, грыж, аневризм.
Kirobo
Человекоподобный робот высотой всего 34 см создан специально для «живого» общения с человеком. Робот разговаривает, понимает сказанное и естественно реагирует на вопросы. Искусственный интеллект Kirobo отличает человеческую речь (пока только японскую) от окружающих звуков, выделяет в ее потоке отдельные слова и определяет смысл фраз. Андроид запоминает и узнает конкретных людей, различает эмоции, выраженные мимикой и жестами. Тело робота имеет 20 степеней свободы, так что Kirobo отвечает человеку не только словом, но и движениями.
Где применяется: С декабря 2013 года Kirobo общается на Международной космической станции с астронавтом из Японии Коити Ваката. Все беседы записываются на видео, и по итогам миссии японские ученые хотят выяснить, может ли андроид оказать реальную психологическую поддержку человеку.
PARO
PARO -- робот, который выглядит как детеныш гренландского тюленя. Снаружи -- мягкая белая шкурка и умильная мордочка. Внутри -- датчики прикосновения, света, звука, температуры, положения в пространстве, синтезатор голоса и искусственный интеллект. Электронная зверушка понимает, где находится, запоминает данное ей имя и откликается на него, различает грубость и похвалу. Общаясь с человеком, робот формирует собственный «характер» и становится «настоящим» питомцем.
PARO можно гладить, обнимать, делиться с ним переживаниями. Робозверь поймет и ответит соответственно. Такого эмоционального отклика часто не хватает в больницах детям, пожилым и тем, кто надолго прикован к постели. Зоотерапия помогает пережить долгие дни в госпитале, но содержать животных в больнице часто невозможно. Поэтому с 2003 года роботюленями обзавелись клиники Японии, Европы и США, например клиника Национальной ассоциации болезни Альцгеймера (Чикаго), Детский диагностический центр (Вентура, Калифорния).
HOSPI
Огромную часть времени медперсонал больниц тратит на простые действия вроде «принеси-унеси-найди-где-лежит». HOSPI освободил врачей и медсестер для более важных дел. Роботизированная «аптечка» высотой 130 см перевозит до 20 кг лекарств и образцов. В память робота вводят указания, кому какие препараты прописаны, и HOSPI сам выбирает оптимальный маршрут. По пути он огибает препятствия, в том числе движущиеся. Прибыв на сестринский пост, робот сообщает, что и кому он привез. Персоналу остается только отдать лекарства пациентам.
У себя на родине, в Японии, HOSPI работает более чем в 50 клиниках. В 2009 году несколько экземпляров отправились в больницы Южной Кореи.
RP-VITA
RP-VITA -- робот телеприсутствия, с его помощью врач может виртуально делать обходы или наблюдать за тяжелым больным круглые сутки, находясь в другом месте. По больничным коридорам за доктора будет кататься робот высотой около 1,5 м, который прокладывает путь с помощью системы лазерных и звуковых датчиков. В палате пациент или медсестра видят лицо врача на экране и могут пообщаться с доктором. RP-VITA возит с собой базовый набор диагностических инструментов, и, если доктору нужно что-то уточнить, медсестра тут же проводит обследование. Врачу для общения с пациентом нужен только ноутбук или планшет.
С мая 2013 года RP-VITA находится на службе в шести клиниках США и в Институте здравоохранения Мексики. Роботы следят за тяжелыми пациентами, чтобы вовремя заметить опасные изменения жизненных показателей
HAL
HAL -- робот-костюм, предназначенный для того, чтобы в прямом смысле поднять на ноги парализованных людей. Датчики экзоскелета, прикрепленные к поверхности кожи, считывают слабые электрические импульсы, которые мозг посылает мышцам, а затем двигатели робота делают всю работу. HAL существует в двух вариантах: целый скелет или только «ноги».
Роботы HAL проходят испытания в 10 японских клиниках. Они помогают восстановить двигательные навыки пациентов, временно обездвиженных из-за травмы или долгой болезни.
IBM Watson
IBM Watson -- классический суперкомпьютер из 90 серверов по 4 восьмиядерных процессора в каждом, а его оперативная память -- 16 терабайт. «Ватсон» -- машина с искусственным интеллектом, он самостоятельно изучает источники информации и делает выводы. Прежде чем приступить к работе, будущий диагност проанализировал 605 000 медицинских документов. Врач загружает в память робота историю болезни и через несколько минут получает вероятный диагноз и курс лечения. Если доктору нужно что-то уточнить, он может задать Ватсону вопрос в письменной форме.
В 2013 году шесть «Ватсонов» были приняты в клиники США в качестве онкологов-диагностов. Результаты превзошли все ожидания: суперкомпьютеры ставят диагноз и выбирают курс лечения на 40% точнее, чем живые врачи. Впрочем, итоговое решение все равно остается за онкологом-человеком. Зато с суперкомпьютером всегда можно посоветоваться. Например, отправить сообщение вроде «Пациент ночью кашлял» или «Эритроциты упали» -- «Ватсон» тут же пересмотрит историю болезни и уточнит вердикт.
4 Боевые роботы России
В последние годы российским ученым и инженерам удалось выйти на лидирующие позиции в мире в области строительства боевых наземных роботов.
«Платформа-М»
Изначальная цель создания роботов для армии - минимизация потерь личного состава. Там, где обычный солдат получит ранение или погибнет, его металлический "коллега" даже не обратит внимания на повреждения.
"Платформа-М", как не трудно догадаться из названия, представляет собой гусеничную дистанционно-управляемую платформу. Длина робота составляет 160 сантиметров, а ширина и высота не превышают 120 сантиметров при массе 800 килограмм. Но этот вес не окончательный: в зависимости от конкретной ситуации "Платформа-М" может нести на себе полезного груза до 300 килограмм. Это могут быть четыре противотанковых ракетных комплекса "Корнет" или автоматические гранатометы АГС-30. К тому же бронирование комплекса выполнено по третьему классу защиты, а это означает, что робот может полностью игнорировать очереди из условного автомата Калашникова, снаряженного патронами со стальным термоупроченным сердечником калибра 5,45.
"Платформа-М" может использоваться как замечательный разведчик - устанавливаем на нее РЛС "Фара", тепловизор, дальномер, видеокамеры. Максимальная скорость этого робота 12 километров в час, а полных топливных баков ему хватает на 10 часов непрерывного движения.
Потенциал этого робота огромен. За счет возможности установки на гусеничную платформу различных устройств и приборов, "Платформа-М" может стать настоящим "универсальным солдатом". Предполагается, что первые серийные поставки робота в российскую армию начнутся в 2018 году
«Стрелок»
Этот миниатюрный робот - длина 164, ширина 70, высота 96 сантиметров - настоящая находка для боев в городских условиях. Директор компании-разработчика Дмитрий Малинин заявил: "Эта машина может ползать по лестницам, проезжать в дверные проемы, она достаточно миниатюрна и может применяться для контртеррористической деятельности". Действительно, гусеницы устройства спроектированы таким образом, что подъем по лестнице или спуск с нее проблемой не станет.
На миниатюрной конструкции установлен пулемет и несколько камер для дневного и ночного наблюдения. Дистанционное управление роботом может производиться с расстояния до 20 километров в условиях открытой местности или до 5 километров в городских условиях.
Этот робот предназначен для самых горячих участков возможного военного столкновения. А для того, чтобы на передовой чувствовать себя комфортно у МРК-27 есть два гранатомета АГС-30, два огнемета "Шмель", единый пулемет "Печенег" и до 10 дымовых гранат.
Интересной особенностью машины является возможность взаимозаменяемости его вооружения. Это означает, что все оружие, которое установлено на МРК-27, можно прямо во время боя снять и отдать бойцу и наоборот. Также для робота были разработаны специальные гусеницы, которые увеличивают сцепление с грунтом и минимизируют отдачу при выстрелах. Дальность управления машиной составляет около 500 метров.
«Уран»
Боевой робот "Уран" представляет собой целый комплекс устройств, установленных на гусеничную платформу. "Уран" - это одновременно машина огневой поддержки, минный трал и пожарная машина. Такая специализация сказывается на габаритах робота - размерами он напоминает небольшой танк, да и весит около 8 тонн.
"Уран" способен уничтожать живую силу и поражать бронированные и малоразмерные цели, фортификационные сооружения, а также танки и воздушные цели, двигающихся при скорости до 400 км/ч на малом высоте.
Управление машиной, как и во всех предыдущих случаях, осуществляется дистанционно, с помощью радиоканала. Максимальная дистанция для такого управления составляет 1 километр.
Существует также более крупная модификация робота - "Уран-14", который способен тушить лесные пожары и разбирать завалы.
5 Роботизация в будущем
Всё больше производственных операций будет роботизироваться. Использование программируемого производства потребует универсальных мобильных роботов, способных выполнять заранее заданный набор операций на рабочем месте, но и свободно передвигаться в пространстве.
Скоро такие физически простые дела как работа аптекаря или библиотекаря в книгохранилище будут отданы роботам.
Большое количество почти полностью роботизированных фабрик и заводов начнёт появляться к 2030. Роботы начнут активно использовать в сельском хозяйстве. Специализированные роботы, помогающие человеку в тяжёлой физической работе (но не полностью автономные) появятся к 2018 году. Роботов на улицах наших городов мы увидим уже к 2015-2020 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. 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. Роботизация повлияет на многочисленные сферы жизнедеятельности человека, коренным образом изменив образ жизни человека.
