какие виды роботов вы знаете
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:
Бытовые ассистенты
Такая техника предназначена для помощи человеку в выполнении повседневных задач. В категорию бытовых входят следующие типы роботов:
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:
Промышленные машины
Промышленные устройства помогают полностью или частично автоматизировать производственные процессы. По назначению аппараты делятся на такие типы:
Развлекательные
Они не требуют постоянного вмешательства человека в их работу, способны взаимодействовать с людьми в жилых домах или развлекательных заведениях. В эту группу входят:
Классификация по типу управления
То, какие бывают роботы, также определяет степень их автономности и способы функционирования. По типу управления роботизированные аппараты делятся на:
Разделение по методу передвижения
Внешний вид и строение робота во многом зависят от способа его передвижения. С этой точки зрения, роботизированные машины классифицируются на:
Большинство автоматических устройств в отличие от человека, не чувствительны к воздействию негативных факторов, что позволяет использовать роботов в разных сферах.
Разновидности роботов и их классификация
В наше время автоматические устройства, способные заменить людей во многих видах деятельности, перестали считаться фантастикой. Их практическое применение стало доступной реальностью. Разработаны разнообразные виды роботов, а потому современному человеку надо разбираться в их классификации.
История зарождения робототехники
По сути, робот — это кибернетическое устройство, способное выполнять за человека определенную физическую или умственную работу по специальной программе, заложенной в него, учитывая внешние факторы. Первые идеи о таких механизмах зародились еще в древнегреческих мифах, но реальное воплощение они нашли только в XX веке.
Термин «робот» появился на свет благодаря чешскому писателю К. Чапеку, который употребил его в 1920 году в своей пьесе, а первые реальные прототипы современных андроидов — в 30-х годах прошлого столетия. Толчок развитию робототехники дал Г. Форд в работах по созданию поточных линий. Первая в мире компания по изготовлению промышленных роботов (Unimation) возникла в США в 1956 году, а ее первенец — промышленный робот заработал в концерне General Motors в начале 1960-х годов. Примерно в это же время появилась лаборатория по исследованию искусственного интеллекта.
Серьезно продвинуло робототехнику вперед создание систем управления на базе микропроцессоров в 1970-х годах, что удешевило изготовление роботов, а также разработка официального языка программирования роботов в 1982 году. Первый робот (Scara) с электроприводом изготовлен компанией Adept в 1984 году. Резкое развитие робототехники началось в начале XXI века. Она стала охватывать многие области человеческой деятельности: от бытовых работ до работ на космической станции.
В развитии роботостроения можно выделить 3 важных этапа:
Таким образом, современный робот — это устройство с определенной программой, но способное воспринимать окружающий мир через систему датчиков, строить модели поведения, принимать решения и воздействовать на физический мир разными способами.
Виды роботов, применяемые в современном мире
Роботы, используемые в настоящее время, подразделяются на несколько видов с учетом определяющих критериев.
По управлению
Управление роботами осуществляется с помощью специальных программ. Выделяются такие разновидности:
Важно! Отдельно выделяются коллаборативные роботы, не имеющие полной автономности действий и осуществляющие их под контролем человека.
По позиционированию
По позиционированию возможных перемещений роботы подразделяются на такие виды:
Помимо указанного распределения роботы разделяются по числу степеней подвижности. Они могут иметь 1, 2, 3 и N степеней.
По назначению
По своему основному назначению роботы подразделяются на множество разновидностей. Можно выделить основные виды:
Трудно найти области, где не пригодятся роботы. В последнее время начали использоваться роботы-ученые и роботы-педагоги. Возможности роботизированных систем практически неограниченны.
По способу передвижения
По способу перемещения роботы можно подразделить на такие виды:
В некоторых универсальных моделях используются комбинации разных способов. Это могут быть колесно-гусеничные механизмы, шагающий способ с присосками и другие варианты.
Современные роботы от топовых производителей
Качество и надежность роботов во многом зависит от производителя. Можно выделить несколько топовых компаний и моделей, доказавших эффективность продукции.
Новая модель промышленных роботов KUKA KR QUANTEC PA Arctic предназначен для работы при значительных минусовых температурах без дополнительной защиты. Его разработчики задались целью создания устройства для пищевой отрасли со способностью работать в морозильной камере и достигли нужного результата. Робот способен производить различные манипуляции с замороженными продуктами.
Роботы в промышленности — их типы и разновидности
Что это?
Это статья об индустриальном применении робототехники. Применение роботов в промышленности началось, по историческим меркам, не так давно — чуть больше, чем полвека назад, но сейчас уже мало какое производство можно представить себе без автоматических линий, без стальных манипуляторов и зорких стеклянных зрачков роботов — эти железные ребята прочно вошли в большинство производственных процессов и уходить не собираются.
Несмотря на такое обширное, почти повсеместное распространение роботов, лишь специалисты в полной мере представляют себе весь спектр их возможностей. В этой статье мы приоткроем дверь в мир промышленной робототехники для широкого круга читателей: опишем некоторые разновидности производственных роботов и сферы их применения. Нельзя объять необъятное в одной статье, но, если читателям будет интересно, мы обязательно продолжим.
Так какие они бывают — роботы?
Есть несколько классификаций промышленных роботов: по типу управления, по степени мобильности, по области применения и специфике совершаемых операций.
По типу управления:
Управляемые роботы: требуют, чтобы каждым их движением управлял оператор. В силу узости областей применения распространены мало. Да и не совсем роботы.
Автоматы и полуавтономные роботы: действуют строго по заданной программе, зачастую не имеют сенсоров и не способны корректировать свои действия, не могут обойтись без участия рабочего.
Автономные: могут совершать запрограммированный цикл действий без участия человека, согласно заданным алгоритмам и корректируя свои действия по мере необходимости. Такие роботы способны полностью перекрыть поле деятельности на своем участке конвейера, без привлечения живой рабсилы.
По функциям и сфере применения:
Роботы разделяются по назначению и исполняемым функциям, вот лишь некоторые из них: промышленные роботы бывают универсальные, сварочные, машиностроительные, режущие, комплектовочные, сборочные, упаковочные, складские, малярные.
Это далеко не полный перечень: количество всевозможных вариантов постоянно растет и все перечислить невозможно в рамках одной статьи. Можно лишь с уверенностью сказать о том, что вряд ли найдется такая область человеческой деятельности, где роботы не смогли бы сделать труд человека более творческим, взяв всю монотонную и опасную часть работы на себя.
Другие методы классификации
У каждой энциклопедии, каждого справочника и каждого производителя своя классификация и типология роботов. Что и не удивительно — зачастую она определяется сугубо специфическими нуждами и частным подходом того, кто её составляет.
Помешает ли это нам рассмотреть некоторые образцы и понять — что же они умеют? Нет конечно. Поехали.
Рассмотрим образцы
Среди промышленных роботов выделяется продукция таких известных фирм, как Kuka, Fanuc, Universal Robots, некоторые образцы которых мы рассмотрим чуть ниже.
FANUC M-2000iA/1200 — пятиосевой грузоподъемный робот поднимающий до 1200 кг и перемещающий этот груз на расстояние до 3,7 м — идеален в качестве погрузчика, так как работает без участия человека, что практически сводит к нулю опасность травматизма. Работает при температурах 0°C — +45 °C. Стабильность повторяемости — 0,03 мм.
Крайне прочный аппарат.
UR10 — самый крупный из манипуляторов Universal Robots и это коллаборативный робот, проще говоря — он создан для работы с другим оборудованием и помощи в работе человеку.
Манипулятор модели UR10 имеет радиус действия 1,3 м и поднимает груз до 10 кг. Его можно использовать с сельскохозяйственным, фармацевтическим, технологическим и многим другим оборудованием. Компактно размещается на рабочем месте человека, чтобы стать ему “третьей рукой”, легко программируется и быстро настраивается.
UR10 умеет завинчивать, клеить, сваривать и паять, производить литьевые и сборочные работы.
Также роботы Universal Robots применены в проекте Voodoo Manufacturing: Project Skywalker компании Medium Corporation — это фабрика 3D-печати, многие операции на которой выполняют именно роботы-манипуляторы. Такие действия, как замена платформ для печати, сбор и складирование готовых изделий больше не требуют неустанного внимания персонала.
Особенно интересны универсальные роботы, так как именно они, в силу своего назначения, снабжены наиболее адаптивными системами управления.
Это такие роботы, как Baxter и Sawyer производства Rethinkrobotics.
Baxter — многофункциональный робот с двумя манипуляторами и системами обратной связи и самообучения.
Его 7-осевые манипуляторы способны почти на всё, на что способна рука человека, в том числе — имеют обратную связь и могут контролировать прилагаемые усилия. Это, плюс ещё особенности дизайна, делают Бакстера безопасным для живых рабочих — его рабочее место не нуждается в ограждении, да и вообще — места он занимает немного, что здорово экономит пространство в цеху. Пара бакстеров способна успешно работать вместе.
Бакстер интересен еще и тем, что не требует тщательного подробного программирования каждого своего действия — “учить” его можно не только через интуитивно понятное визуальное приложение, но и прямо на рабочем месте — повторяя показанные движения он запоминает их и применяет в дальнейшем.
Sawyer — “младший брат” Бакстера — удивительно компактный и легкий робот-манипулятор, он весит всего 19 килограмм и может быть установлен почти где угодно, не занимая при этом много места.
Точность действий Сойера доходит до 0,1 мм, что позволяет использовать его в сотнях видов комплектовочных, сборочных и других конвейерных работ.
Оба робота легко переобучаются для выполнения новых функций даже без применения традиционного программирования и столь же просто перемещаются с одного рабочего места на другое.
Гибридное производство
Очень интересным представляется подход компании Stratasys, которая создала промышленный аппарат нового типа — гибрид робота и 3D-принтера.
Конечно, любой 3D-принтер обладает признаками робота, но тут — это совершенно традиционной формы роботизированный манипулятор, имеющий в том числе и функцию FDM-печати. Stratasys Infinite-Build 3D Demonstrator предназначен, прежде всего, для авиационного и космического производства, в котором так важна его способность производить печать на вертикальных поверхностях неограниченной площади, в соответствии с концепцией “infinite-build” — “бесконечное построение”. С работой над проектом связаны такие монстры, как аэрокосмический гигант Boeing и автоконцерн Ford, которые предоставили Stratasys спецификации по необходимым характеристикам получаемых изделий.
Восьмиосевой механизм манипулятора, обилие специально разработанных композитных материалов для печати, традиционно высокое качество изготовления — все говорит нам о том, что у этого аппарата и его потомков большое будущее.
Figure 4 компании 3D Systems — модульная робототехническаяя система для автоматизации стереолитографической 3D-печати, ни больше, ни меньше.
Это целый автоматический комплекс, который способен производить новые изделия каждые несколько минут — в отличие от нескольких часов на обычных SLS-принтерах.
Кроме того, в цикл уже включены и такие этапы, как промывка, отделение поддержек и дозасветка, а не только первичная экспозиция. Все это Figure 4 делает сам, без вмешательства оператора в процесс работы.
Благодаря модульности, на основе Figure 4 можно создать достаточно крупные автоматические линии, используя стандартные компоненты.
Этот комплекс был представлен общественности в этом году, на выставке The International Dental Show в Кёльне, как и новый 3D-принтер ProJet CJP 260Plus — полноцветный 3D-принтер предназначенный для анатомического моделирования медицинских изделий и быстрого прототипирования любых промышленных образцов.
Принтер также роботизирован — снабжен системой автоматической загрузки, удаления и переработки печатного порошка.
Можно с уверенностью сказать, что комплексный подход к 3D-печати — часть производственной культуры будущего. Он даст радикально новое сочетание скорости, точности, удобства и снижения себестоимости изделий.
Carbon SpeedCell — технологическое решение от компании Carbon, которое включает в себя новый 3D-принтер The M2, работающий по технологии CLIP, и финишинговый аппарат для стереолитографических распечаток Smart Part Washer.
CLIP — технология бесслойной стереолитографической печати, обеспечивающая скорость от 25 до 100 раз быстрее обычной SLS и новый уровень качества поверхности.
Система CLIP (Continuous Liquid Interface Production) позволяет получить невозможные ранее формы изделий требующие минимальной постобработки. Точных характеристик аппаратного комплекса производитель пока не предоставил, но сам подход уже радует — это почти готовое решение для любой мастерской, в которой требуется стереолитографическая печать.
Аппарат сочетающий в себе несколько разных подходов к обработке деталей: это и классический фрезерный станок с программным управлением — пятиосевой и весьма точный, и лазерный режущий инструмент с теми же степенями свободы, и печатающий металлом 3D-принтер с технологией лазерного напыления. Сложно представить себе операцию, которую не смог бы произвести этот станок с металлической деталью. Гибридный подход: фрезеровка заготовки, наплавление недостающих деталей или печать с нуля и чистовая обработка — все операции могут произведены с деталью за один подход, в рамках одной заданной программы, без прерывания технологического цикла. Размер обрабатываемой и/или печатаемой детали составляет до 600 на 400 мм, а вес может быть до 600 кг.
Такое МФУ для работы по металлу уже многое изменило в культуре производства штучных и мелкосерийных изделий, а в ближайшее время подобный подход может распространиться и на серийное производство.
EOS — Additive Manufacturing
Компания EOS создала манипуляторы, которые способны производить различные операции, где требуется захват и перемещение детали. Разработки EOS в этой области основываются на наблюдениях за поведением животных, в частности — этот манипулятор создан по примеру хобота слона.
Такой робот-манипулятор может быть использован во множестве промышленных операций, как то: в транспортировке и упаковке, в перемещении деталей из одной рабочей зоны в другую, например — из 3D-принтера в камеру пост-обработки, чтобы исключить участие человека на этом этапе.
Вот так он устроен:
Также компания спонсирует и представляет проект Roboy — это мобильный гуманоидный робот, который способен выполнять любые движения свойственные человеку и служить помощником на производстве.
Известный производитель печатающих металлом 3D-принтеров, Concept Laser заключил соглашение с компанией Swisslog, их общий проект — M Line Factory, это система перемещения металлических 3D-печатных деталей между станками Concept Laser с помощью роботов Swisslog.
Компании продолжают совершенствование аппаратных комплексов для 3D-печати металлом. Роботизированные составляющие этих машин способны провести деталь через весь цикл — от загрузки проекта в память, до выхода готового изделия на склад, — без необходимости вмешательства оператора.
Единственная в своем роде установка — единая система для печати, транспортировки из рабочей камеры и хранения готовых деталей. Фактически — готовый цех металлической 3D-печати в одном корпусе.
Существуют роботы, которые способны выполнять функции сварочных и фрезерных станков c программным управлением.
А также такие, которые обслуживают традиционные фрезерные ЧПУ-станки, увеличивая их производительность.
Например, вот так это делает упомянутый выше Sawyer:
Выводы
Роботы в современной промышленности везде. Они в любом цеху и в любой области производства. И это нормально: роботы экономят деньги работодателей, а рабочих спасают от вредной и монотонно-отупляющей работы; роботы работают круглосуточно и безостановочно; роботы намного точнее живых рабочих — они не устают, у них не “замыливается глаз”, их сенсоры и системы позиционирования способны сохранять точность до сотых долей миллиметра.
Пока мы видим их еще не везде — многие производственные процессы скрыты от рядового пользователя, да и не особо интересны обычно, — но совсем скоро невозможно будет не замечать того, что подавляющая часть всех материальных благ производится умными машинами.
Хотите больше интересных новостей из мира 3D-технологий?
Типы роботов: как технологии роботехники формируют современный мир
Узнайте о влиянии различных типов роботов и достижении невероятных результатов в разных форм-факторах, функциях и отраслях.
Основные выводы
Шесть наиболее распространенных типов роботов: автономные мобильные роботы (AMR), автоматизированные транспортные средства (AGV), шарнирные роботы, гуманоиды, коботы и гибриды.
Роботы используются для повышения эффективности, ускорения процессов, повышения безопасности и улучшения возможностей работы во многих отраслях.
Корпорация Intel предлагает вычислительные аппаратные средства, технологии ИИ и решения для зрения, которые позволяют роботам определять и понимать мир вокруг них.
От бережного сбора урожая до сборки автомобилей и доставки медикаментов — робототехнические решения повышают продуктивность, улучшают безопасность и обеспечивают более высокую гибкость в различных отраслях. Инновационные организации находят передовые сферы применения робототехники, которая помогает им получать ощутимые результаты. Корпорация Intel тесно сотрудничает с производителями, системными интеграторами и конечными потребителями, чтобы роботы могли обеспечивать высокие результаты, ориентированные на человека.
От бережного сбора урожая до сборки автомобилей и доставки медикаментов — робототехнические решения повышают продуктивность, улучшают безопасность и обеспечивают более высокую гибкость в различных отраслях. Инновационные организации находят передовые сферы применения робототехники, которая помогает им получать ощутимые результаты. Корпорация Intel тесно сотрудничает с производителями, системными интеграторами и конечными потребителями, чтобы роботы могли обеспечивать высокие результаты, ориентированные на человека.
Распространенные типы роботов
Поскольку производители робототехники продолжают создавать инновации в разных функциях, ценовых категориях и форм-факторах, решения для робототехники находят свое применение в разных отраслях, число которых неустанно растет. Достижения в сфере вычислительной мощности и возможностей ИИ означают, что теперь мы можем использовать роботов для выполнения важных задач множеством способов.
Хотя сферы применения робототехники достаточно разнообразны — предоставление инструкций, полки для хранения, сварка металла в опасных средах и многое другое — современных роботов можно разделить на шесть категорий.
Автономные мобильные роботы (AMR)
AMR перемещаются по всему миру и принимают решения почти в реальном времени. Такие технологии, как датчики и камеры, помогают им усваивать информацию о своем окружении. Бортовое оборудование по обработке данных помогает им анализировать и принимать осознанное решение, например, двигаясь в обход сотрудника, точно подбирая пакет или выбирая соответствующую поверхность для дезинфекции. Это мобильные решения, которые требуют минимального участия человека для выполнения своих задач. Подробнее о роботах AMR.
Автоматизированные транспортные средства (AGV)
Если AMR свободно передвигаются по окружающему пространству, то AGV используют траектории или заранее определенные пути и зачастую требуют контроля оператора. Они обычно используются для доставки материалов и перемещения предметов в контролируемых пространствах, например на складах и заводских цехах.
Шарнирные роботы
Шарнирные роботы (также именуемые роботизированными руками) предназначены для имитации функций человеческой руки. Обычно они могут иметь двух 10 поворотных соединений. Каждое дополнительное соединение или ось обеспечивает большую степень движения, что идеально подходит для сварки, обработки материалов, обслуживания станков и упаковки. Подробнее о шарнирных роботах и роботизированных руках.
Гуманоиды
Хотя многие мобильные роботы-гуманоиды могут технически относиться к категории AMR, этот термин используется для идентификации роботов, которые выполняют функции, ориентированные на человека и часто имеют форму, подобную человеку. Они используют большинство тех же технологических компонентов, что и AMR, для определения, планирования и действий, так как они выполняют такие задачи, как предоставление инструкций или предоставление консьерж-услуг.
Коботы
Коботы предназначены для работы вместе или непосредственно с людьми. Хотя большинство других типов роботов выполняют свои задачи самостоятельно или в строго изолированных зонах, коботы могут находиться на одном пространстве с сотрудниками, чтобы помогать им выполнять больше работы. Они часто используются для выполнения ручных, опасных или тяжелых задач в повседневных рабочих процессах. В некоторых случаях коботы могут работать, реагируя на движения человека или обучаясь им.
Гибриды
Различные типы роботов часто сочетаются для создания гибридных решений, которые способны выполнять более сложные задачи. Например, AMR можно комбинировать с роботизированной рукой для создания робота для обработки пакетов внутри склада. Поскольку в одном решении сочетается больше функциональности, вычислительные возможности также консолидируются.