Ռոբոտատեխնիկա

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Jump to navigation Jump to search

Ռոբոտատեխնիկա կամ ռոբոտաշինություն (ռոբոտ և տեխնիկա, անգլ.՝ robotics ռոբոտիկա[1], ռոբոտատեխնիկա[2]), կիրառական գիտություն, որը զբաղվում է ավտոմատացված տեխնիկական համակարգերի վերամաշակմամբ և հանդիսանում է արտադրության արդյունավետության կարևորագույն տեխնիկական հիմքը[3]։ Ռոբոտատեխնիկան հենվում է այնպիսի բաժինների վրա, ինչպիսիք են Էլեկտրոնիկան, հեռուստամեխանիկան, ինֆորմատիկան, ինչպես նաև ռադիոտեխնիկան և էլեկտրոտեխնիկան։ Տարբերակում են շինարարական, արդյունաբերական, կենցաղային, ավիացիոն և էքստրմալ (ռազմական, տիեզերական, ստորջրյա) ռոբոտատեխնիկա։

Օգտագործման ոլորտներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ռոբոտների միջին քանակն աշխարհում 2017 թվականին կազմում է 69 հատ 10.000 աշխատողի համար։ Ամենաշատ քանակով ռոբոտների թիվը Հարավային Կորեայում է՝ 531֊ը 10.000 աշխատակցի համար, Սինգապուրում՝ 398, Ճապոնիայում՝ 305, Գերմանիայում՝ 301[4]:

Գյուղատնտեսություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Գյուղատնտեսության մեջ օգտագործվում են այն առաջին ռոբոտները, որ կարողանում են կատարել ավտոմատացված խնամք գյուղատնտեսական կուլտուրաների նկատմամբ[5]։ Պլանավորվում է, որ ռոբոտների առևտրի մասշտաբը 2016֊2019 թթ․ գյուղատնտեսության մեջ օգտագործվելու համար կկազմի 34.000 նմուշ։

Բժշկություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Բժշկության մեջ ռոբոտատեխնիկան օգտագործվում է տարբեր էքզոսկելետների տեսքով, որոնք օգնում են հենա֊շարժողական համակարգի հետ խնդիրներ ունեցող մարդկանց[6]։Մշակվում են փոքրիկ ռոբոտներ մարդու օրգանիզմում բժշկական նպատակներով տեղադրվելու համար[7]։ Ռուսաստանում մշակված է առաջին ռոբոտ վիրաբուժական համակարգ ուռոլոգիայում վիրահատություններ իրականացնելու համար [8]։

Տիեզերագնացություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ռոբոտ֊մոնիպուլյատորներն օգտագործվում են տիեզերական թռչող սարքերում, լուսնագնացներում և մարսագնացներում գիտական փորձերի անցկացման համար և այլն, հեռակառավարման պայմաններով։ Մշակված է անթրոպոմորֆիկ ռոբոտ՝ Լուսնի ու Մարսի մակերեսին հնարավոր օգտագործման համար[9][10]։

Սպորտ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Աշխարհում ֆուտբոլի առաջին առաջնությունը անթրոմորֆիկ ռոբոտների միջև անցկացվել է Ճապոնիայում 2017 թվականին[11]։

Ստուգաբանություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ռոբոտի ձեռք

Ռոբոտիկա (կամ «ռոբոտատեխնիկա», «robotics») բառն առաջին անգամ 1941 թվականին օգտագործել է Այզեկ Ազիմովի «Ստախոսը» գիտաֆանտաստիկ պատմության մեջ։ Չեխերեն «ռոբոտ» նշանակում է հարկադրական աշխատանք, և այդ բառի հիմքում ընկած է «ռոբ»՝ ստրուկ բառը։ «Ռոբոտատեխնիկա» բառի հիմքում ընկած է «ռոբոտ» տերմինը, որը 1920 թվականին օգտագործել է չեխ գրող Կարել Չապեկը իր «Ռ.ՈՒ.Ռ.» («Ռոսսումի ունիվերսալ ռոբոտները») գիտաֆանտաստիկ պիեսում, որը մեծ հաջողություն ունեցավ հանդիսատեսների շրջանում։ Պիեսում գործարանի տերը բազմաթիվ անդրոիդների արտադրություն է սկսում, որոնք սկզբում աշխատում էին առանց հանգստի, իսկ հետո վեր էին բարձրանում և կործանում իրենց ստեղծողներին [12]։

Ռոբոտատեխնիկային պատկանող որոշ գաղափարներ ի հայտ են եկել դեռևս անտիկ դարաշրջանում՝ վերը նշված տերմիններից շատ առաջ։ Այսպես, Հոմերոսի «Իլիական» ստեղծագործության մեջ ասվում է, որ Հեփեստոս աստվածը ոսկուց ստեղծել է խոսող սպասուհիներ՝ տալով նրանց գիտակցություն (այսինքն՝ ժամանակակից լեզվով-արհեստական ինտելեկտ) և ուժ[13] Թռչել կարողացող մեխանիկական աղավնու ստեղծման գյուտը վերագրվում է հին հույն մեխանիկ և ինժեներ Արխիտ Տարենսկուն (մ.թ.ա. 400թվ.)[14]։ Այսպիսի բազմաթիվ տեղեկատվություններ են պարունակվում Ի. Մ. Մակարովայի և Յու. Ի. Տոպչեվայի «Ռոբոտատեխնիկա. Պատմություն և Առաջընթաց» գրքում, որը պարունակում է հայտնի և հանագամանալից պատմություն այն դերի մասին, որ խաղացել են և կխաղան ռոբոտները քաղաքականության պատմության մեջ։

Քայլող ռոբոտներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

ASIMO -Անդրոիդ ռոբոտը, արտադրությունը՝ Honda.

Անդրոիդ-ռոբոտը՝ ASIMO- ն, Honda-ի արտադրություն։

Քայլող ռոբոտների ստեղծմանը նվիրված տեսական և գործնական առաջին հրատարակումները վերաբերվում են 20-րդ դարի 1970-1980-ական թվականներին [15][16]։

Ռոբոտների տեղափոխումը ոտքերի միջոցով հանդիսանում էր դինամիկայի բարդ խնդիրը։ Արդեն ստեղծված են ռոբոտների որոշակի քանակություն, որոնք տեղափոխվում են երկու ոտքերի միջոցով, սակայն այդ ռոբոտներ դեռ չեն կարողանում հասնել կայուն շարժման, որը բնորոշ է մարդուն։ Ստեղծված են նաև բազմաթիվ մեխանիզմնր, որոնք տեղաշարժվում են երկուսից ավելի վերջույթներով։ ՈՒշադրությունը նմանատիպ կոնստրուկցիաների հանդեպ պայմանավորված է նրանով, որ նրանք ավելի հեշտ են նախագծվում[17][18]։ Առաջարկվում են նաև հիբրիդային տարբերակներ (ինչպես օրինակ, ռոբոտները «Ես ռոբոտ եմ» ֆիլմից, շարժվելու ժամանակ օգտագործում են երկու վերջույթները՝ քայլելիս, և չորս վերջույթները՝ վազելիս)։

Երկու ոտքով շարժվող ռոբոտները որպես կանոն լավ են տեղաշարժվում հարթության վրա, իսկ որոշ կոնստրուկցիաներ կարող են շարժվել աստիճանների վրա։ Կոնստրուկցիաների այս տեսակի համար ավելի կոշտ տեղանքով շարժվելը բարդ խնդիր է։ Գոյություն ունեն մի շարք տեխնոլոգիաներ, որոնք թույլատրում են տեղաշարժվել քայլող ռոբոտներին.

ZMP տեխնոլոգիա[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

ZMP ալգորիթմը օգտագործվում է Հոնդա ընկերության ASIMO տիպի ռոբոտներում։ Վիդեո համակարգիչը հսկում է ռոբոտին այնպես, որ ռոբոտի վրա ազդող բոլոր արտաքին ուժերի գումարը ուղղված լինի ռոբոտի շարժի մակերևույթի ուղղությամբ։ Այդ պատճառով առաջանում է պտտման մոմենտ, որը կարող է ռոբոտի անկման պատճառ դառնալ[19]։ Շարժի նման տեսակը բնորոշ չէ մարդուն, որում կարելի է համոզվել համեմատելով ASIMO ռոբոտի և մարդու շարժը[20][21][22]։

Ցատկող ռոբոտներ. 1980- ական թվականներին պրոֆեսոր Մարկ Ռեյբերտի(անգլ.՝ Marc Raibert «Leg Laboratory» Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտ) կողմից վերստեղծվեց ռոբոտ, որն ընդունակ էր ցատկումների ընթացքում պահել հավասարակշռությունը՝ օգտագործելով միայն մեկ ոտքը։ Նմանատիպ ռոբոտի շարժը հիշեցնում է մարդու շարժը՝ մարզասարքի պոգո- ստիկ քայլքը։

Արդյունքում ալգորիթմը տարածվեց երկու և չորս ոտք ունեցող մեխանիզմների վրա։ Այսպիսի ռոբոտները օդում բարդ կոորդինացիոն շարժումներ կատարելու և վազելու ունակություն են ցուցաբերում[23]։ Չորս վերջույթներով տեղաշարժվող ռոբոտները ցուցադրեցին վազք, տեղաշարժ ցատկով, վարգով և քայլքով[24]։

Հավասարակշռության պահպանման համատեղված ալգորիթմներ. Հիմնականում հենվում են դինամիկ կայուն վիճակից ռոբոտի ծանրության կենտրոնի ակնթարթային դիրքի շեղման հաշվարկի կամ նրա նախապես տրված շարժման հետագծի վրա։ Մասնավորապես, նմանատիպ տեխնոլոգիա է օգտագործում քայլող Big Dog բեռնակիր-ռոբոտը։ Շարժման ընթացքում այդ ռոբոտը պահպանում է ստատիկ կայունության կետից ծանրության կենտրոնի ընթացիկ դիրքի մշտական շեղումը, որը բերում է ոտքը ինքնատիպ տեղաշարժելու անհրաժեշտություն(«ծունկը ներս» կամ «քաշել- հրել»), ինչպես նաև ստեղծում է մեքենայի տեղում կանգնելու խնդիր, կատարում քայլքի անցումային ռեժիմների մշակում։ Կայունության պահպանման համատեղված ալգորիթմը կարող է նաև հենվել համակարգի ծանրության կենտրոնի արագության վեկտորի հաստատուն ուղղության պահպանման վրա, սակայն այս մեթոդները արդյունավետ են միայն շատ մեծ արագությունների դեպքում։ Ժամանակակից ռոբոտատեխնիկայի համար մեծ հետաքրքրություն են ներկայացնում կայունության պահպանման վերամշակման կոմբինացիոն մեթոդները, որոնք կատարում են էվրիստիկ անալիզի և բարձր արդյունավետություն ունեցող համատեղված համակարգի կինեմատիկական բնութագրերի հավանականութունների հաշվարկները։

Տեղափոխման այլ մեթոդներ. Թռչող ռոբոտներ- Ժամանակակից ինքնաթիռների մեծ մասը հանդիսանում են օդաչուների կողմից ղեկավարվող թռչող ռոբոտներ: ՛՛Ավտոպիլոտ՛՛ համակարգն ունակ է հսկելու թռիչքի ողջ ընթացքը՝ թռիչքից մինչև վայրէջք: Թռչող ռոբոտների խմբին են դասվում թռչող սարքերը: Ժամանակակից ինքնաթիռների մեծ մասը հանդիսանում են թռչող ռոբոտներ /ԱՕՍ-անօդաչու թռչող սարք; սրանց կարևոր ենթախումբը կազմում են թռչող հրթիռները/: Նման սարքավորումները, որպես կանոն ունեն ոչ մեծ քաշ, /օդաչու չունենալու պատճառով/ և կարող են կատարել վտանգավոր գործողություններ; ԱՕՍ-ը օպերատորի հրամանով կարող է արձակել կրակ: Պատրաստվում են նաև ԱՕՍ-եր, որոնք ունակ են ավտոմատ ռեժիմով կրակել: Բացի շարժման այն մեթոդները, որոնք օգտագործվում են ինքնաթիռների կողմից, թռչող ռոբոտների միջոցով կատարում են նաև շարժման այլ տեսակներ - օրինակ, նման պինգվինի, մեդուզայի շարժի; այդպիսի շարժ օգտագործում են Festo կոմպանիայի Air Penguin, Air Ray և Air Jelly ռոբոտները, կամ օգտագործում են թռիչքի տեսակներ, որոնք բնորոշ են բզեզներին, ինչպես օրինակ RoboBee-ն:

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. Պոլիտեխնիկական տերմինաբանական բացատրական բառարան / Կազմը: Վ.Բուտակով, Ի.Ֆահրադյանց — М.: Polyglossum, 2014.
  2. Ա.Ազիմովի ստեղծագործությունների դասական թարգմանություն
  3. Попов, Письменный, 1990, էջ 3
  4. Цифры и факты // Наука и жизнь. — 2017. — № 11. — С. 59.
  5. Популярная механика Vinobot: робот, который хочет накормить весь мир
  6. Популярная механика «Умные» штаны помогают людям двигаться
  7. Кирилл Стасевич От генной инженерии до любви: чем занимались биологи в 2017 году // Наука и жизнь. — 2018. — № 1. — С. 2-7.
  8. Валерий Чумаков Разговор с искусственным интеллектом о роботах и хирургии // В мире науки. — 2017. — № 5-6. — С. 54 - 61.
  9. Valkyrie: новый робот NASA // Популярная механика — 2013. — № 95. — 11.12.2013
  10. Спасатель, космонавт // Популярная механика. — 2017. — № 9. — С. 26.
  11. Алексей Поликовский Трудно быть роботом // Новая газета. — 2017. — № 83. — 02.08.2017 — С. 23
  12. Макаров, Топчеев, 2003, էջ 101
  13. Попов, Верещагин, Зенкевич, 1978, էջ 11
  14. Боголюбов, 1983, էջ 26
  15. Вукобратович, 1976
  16. Охоцимский, Голубев, 1984
  17. Multipod robots easy to construct
  18. AMRU-5 hexapod robot
  19. «Achieving Stable Walking»։ Honda Worldwide։ Արխիվացված օրիգինալից-ից 2011-08-24-ին։ Վերցված է 2007-10-22 
  20. «Funny Walk»։ Pooter Geek։ 2004-12-28։ Արխիվացված օրիգինալից-ից 2011-08-24-ին։ Վերցված է 2007-10-22 
  21. «ASIMO's Pimp Shuffle»։ Popular Science։ 2007-01-09։ Արխիվացված օրիգինալից-ից 2011-08-24-ին։ Վերցված է 2007-10-22 
  22. Vtec Forum: A drunk robot? thread
  23. «3D Biped (1989–1995)»։ MIT Leg Laboratory։ Արխիվացված օրիգինալից-ից 2011-08-24-ին 
  24. «Quadruped (1984–1987)»։ MIT Leg Laboratory։ Արխիվացված օրիգինալից-ից 2011-08-24-ին 

Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  • Макаров И. М., Топчеев Ю. И.  Робототехника: История и перспективы. — М.: Наука; Изд-во МАИ, 2003. — 349 с. — (Информатика: неограниченные возможности и возможные ограничения). — ISBN 5-02-013159-8
  • Боголюбов А. Н.  Математики. Механики. Биографический справочник. — Киев: Наукова думка, 1983. — 639 с.
  • Вукобратович М.  Шагающие роботы и антропоморфные механизмы. — М.: Мир, 1976. — 541 с.
  • Попов Е. П., Верещагин А. Ф., Зенкевич С. Л.  Манипуляционные роботы: динамика и алгоритмы. — М.: Наука, 1978. — 400 с.
  • Медведев В. С., Лесков А. Г., Ющенко А. С.  Системы управления манипуляционных роботов. — М.: Наука, 1978. — 416 с.
  • Охоцимский Д. Е., Голубев Ю. Ф.  Механика и управление движением автоматического шагающего аппарата. — М.: Наука, 1984. — 310 с.
  • Козлов В. В., Макарычев В. П., Тимофеев А. В., Юревич Е. И.  Динамика управления роботами. — М.: Наука, 1984. — 336 с.
  • Фу К., Гонсалес Р., Ли К.  Робототехника / Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — 624 с. — ISBN 5-03-000805-5
  • Попов Е. П., Письменный Г. В.  Основы робототехники: Введение в специальность. — М.: Высшая школа, 1990. — 224 с. — ISBN 5-06-001644-7
  • Шахинпур, М.  Курс робототехники / Пер. с англ. — М.: Мир, 1990. — 527 с. — ISBN 5-03-001375-X
  • Hirose S.  Biologically Inspired Robots։ Snake-Like Locomotors and Manipulators. — Oxford։ Oxford University Press, 1993. — 240 p.
  • Охоцимский Д. Е., Мартыненко Ю. Г.  Новые задачи динамики и управления движением мобильных колёсных роботов // Успехи механики. — 2003. — Т. 2. — № 1. — С. 3—47.
  • Зенкевич С. Л., Ющенко А. С.  Основы управления манипуляционными роботами. 2-е изд. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. — 480 с. — ISBN 5-7038-2567-9
  • Тягунов О. А.  Математические модели и алгоритмы управления промышленных транспортных роботов // Информационно-измерительные и управляющие системы. — 2007. — Т. 5. — № 5. — С. 63—69.

Արտաքին հղումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]