Другие методы перемещения

· Летающие роботы. Большинство современных самолётов являются летающими роботами, управляемыми пилотами. Автопилот способен контролировать полёт на всех стадиях — включая взлёт и посадку^[36]. К летающим роботам относятся также беспилотные летательные аппараты(БПЛА; важный их подкласс составляют крылатые ракеты). Подобные аппараты имеют, как правило, небольшой вес (за счёт отсутствия пилота) и могут выполнять опасные миссии; некоторыеБПЛА способны вести огонь по команде оператора. Разрабатываются также БПЛА, способные вести огонь автоматически. Кроме метода движения, используемого самолётами, летающими роботами используются и другие методы движения — например, подобные тем, что используютпингвины, скаты, медузы; такой способ перемещения используют роботы Air Penguin^[37][38], Air Ray^[39] и Air Jelly^[40] компании Festo, или используют методы полёта присущие насекомым, как, например, RoboBee^[41].

 

Два змееподобных ползающих робота. Левый оснащён 64-мя приводами, правый — десятью.

· Ползающие роботы. Существует ряд разработок роботов, перемещающихся подобно змеям, червям, слизням^[42]. Предполагается, что подобный способ перемещения может придать им возможность перемещаться в узких пространствах; в частности, предполагается использовать подобных роботов для поиска людей под обломками рухнувших зданий^[43]. Так же, разработаны змееподобные роботы, способные перемещаться в воде; примером подобной конструкции может служить японский робот ACM-R5^[44][45].

· Роботы, перемещающиеся по вертикальным поверхностям. При проектировании подобных роботов используются различные подходы. Первый подход — проектирование роботов, перемещающихся подобно человеку, взбирающемуся на стену, покрытую выступами. Примером подобной конструкции может служить разработанный в Стэнфордском университетеробот Capuchin^[46]. Другой подход — проектирование роботов, перемещающихся подобногекконам. Примерами подобных роботов являются Wallbot^[47] и Stickybot^[48].

· Плавающие роботы. Существует много разработок роботов перемещающихся в воде подражая движениям рыб. По некоторым подсчетам эффективность подобного движения может на 80 % превосходить эффективность движения с использованием гребного винта^[49]. Кроме того, подобные конструкции производят меньше шума, а также отличаются повышенной манёвренностью. Это является причиной высокого интереса исследователей к роботам, движущимся подобно рыбам^[50]. Примерами подобных роботов являются разработанный в Эссекском университете робот Robotic Fish^[51] и робот Tuna разработанный Institute of Field Robotics (англ.) для исследования и моделирования способа движения, характерного для тунца. Так же, существуют разработки плавающих роботов других конструкций^[52]. Примерами являются роботы компании Festo: Aqua Ray имитирующий движения ската и Aqua Jelly, имитирующий движение медузы.

Системы управления

Под управлением роботом понимается решение комплекса задач, связанных с адаптацией робота к кругу решаемых им задач, программированием движений, синтезом системы управления и её программного обеспечения^[53].

По типу управления робототехнические системы подразделяются на:

1. Биотехнические:

· командные (кнопочное и рычажное управление отдельными звеньями робота);

· копирующие (повтор движения человека, возможна реализация обратной связи, передающей прилагаемое усилие, экзоскелеты);

· полуавтоматические (управление одним командным органом, например, рукояткой всей кинематической схемой робота);

2. Автоматические:

· программные (функционируют по заранее заданной программе, в основном предназначены для решения однообразных задач в неизменных условиях окружения);

· адаптивные (решают типовые задачи, но адаптируются под условия функционирования);

· интеллектуальные (наиболее развитые автоматические системы);

3. Интерактивные:

· автоматизированные (возможно чередование автоматических и биотехнических режимов);

· супервизорные (автоматические системы, в которых человек выполняет только целеуказательные функции);

· диалоговые (робот участвует в диалоге с человеком по выбору стратегии поведения, при этом как правило робот оснащается экспертной системой, способной прогнозировать результаты манипуляций и дающей советы по выбору цели).

Среди основных задач управления роботами выделяют такие^[54]:

· планирование положений;

· планирование движений;

· планирование сил и моментов;

· анализ динамической точности;

· идентификация кинематических и динамических характеристик робота.

В развитии методов управления роботами огромное значение имеют достижения технической кибернетики и теории автоматического управления.

Образование

Робототехнические комплексы также популярны в области образования как современные высокотехнологичные исследовательские инструменты в области теории автоматического управления и мехатроники. Их использование в различных учебных заведениях среднего и высшего профессионального образования позволяет реализовывать концепцию «обучение на проектах», положенную в основу такой крупной совместной образовательной программы США и Европейского союза, как ILERT. Применение возможностей робототехнических комплексов в инженерном образовании даёт возможность одновременной отработки профессиональных навыков сразу по нескольким смежным дисциплинам: механика, теория управления, схемотехника, программирование,теория информации. Востребованность комплексных знаний способствует развитию связей между исследовательскими коллективами. Кроме того, студенты уже в процессе профильной подготовки сталкиваются с необходимостью решать реальные практические задачи.

Существующие робототехнические комплексы для учебных лабораторий:

· Mechatronics Control Kit

· Festo Didactic

· LEGO Mindstorms

· fischertechnik.

Типы роботов:

· Андроид

· Боевой робот

· Бытовой робот

· Персональный робот

· Промышленный робот

· Социальный робот

· Шаробот

Примечания

1. ↑ Попов, Письменный, 1990, с. 3

2. ↑ Макаров, Топчеев, 2003, с. 101

3. ↑ Попов, Верещагин, Зенкевич, 1978, с. 11

4. ↑ Боголюбов, 1983, с. 26

5. ↑ Попов, Письменный, 1990, с. 6—7

6. ↑ Попов, Письменный, 1990, с. 9

7. ↑ Air Muscles from Image Company

8. ↑ Air Muscles from Shadow Robot

9. ↑ Охоцимский, Мартыненко, 2003

10. ↑ Тягунов, 2007

11. ↑ T.O.B.B. Mtoussaint.de. Проверено 27 ноября 2010. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

12. ↑ nBot, a two wheel balancing robot. Geology.heroy.smu.edu. Проверено 27 ноября 2010.Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

13. ↑ ROBONAUT Activity Report. NASA (февраль 2004). Проверено 20 октября 2007. Архивировано из первоисточника 20 августа 2007.

14. ↑ IEEE Spectrum: A Robot That Balances on a Ball. Spectrum.ieee.org. Проверено 27 ноября 2010.Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

15. ↑ Rezero – Focus Project Ballbot. ethz.ch.Проверено 11 декабря 2011. Архивировано из первоисточника 4 февраля 2012.

16. ↑ Carnegie Mellon (2006-08-09). Carnegie Mellon Researchers Develop New Type of Mobile Robot That Balances and Moves on a Ball Instead of Legs or Wheels. Пресс-релиз. Проверено 2007-10-20.

17. ↑ Spherical Robot Can Climb Over Obstacles. BotJunkie. Проверено 27 ноября 2010. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

18. ↑ Rotundus. Rotundus.se. Проверено 27 ноября 2010. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

19. ↑ OrbSwarm Gets A Brain. BotJunkie (11 июля 2007). Проверено 27 ноября 2010. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

20. ↑ Rolling Orbital Bluetooth Operated Thing. BotJunkie. Проверено 27 ноября 2010. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

21. ↑ Swarm. Orbswarm.com. Проверено 27 ноября 2010. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

22. ↑ The Ball Bot : Johnnytronic@Sun. Blogs.sun.com. Проверено 27 ноября 2010.Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

23. ↑ Senior Design Projects | College of Engineering & Applied Science| University of Colorado at Boulder. Engineering.colorado.edu (30 апреля 2008). Проверено 27 ноября 2010. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

24. ↑ JPL Robotics: System: Commercial Rovers

25. ↑ Вукобратович, 1976

26. ↑ Охоцимский, Голубев, 1984

27. ↑ Multipod robots easy to construct

28. ↑ AMRU-5 hexapod robot

29. ↑ Achieving Stable Walking. Honda Worldwide.Проверено 22 октября 2007. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

30. ↑ Funny Walk. Pooter Geek (28 декабря 2004).Проверено 22 октября 2007. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

31. ↑ ASIMO's Pimp Shuffle. Popular Science (9 января 2007). Проверено 22 октября 2007.Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

32. ↑ Vtec Forum: A drunk robot? thread

33. ↑ 3D One-Leg Hopper (1983–1984). MIT Leg Laboratory. Проверено 22 октября 2007. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

34. ↑ 3D Biped (1989–1995). MIT Leg Laboratory.Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

35. ↑ Quadruped (1984–1987). MIT Leg Laboratory.Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

36. ↑ Testing the Limits. Boeing. Проверено 9 апреля 2008. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

37. ↑ Air Penguin — роботы пингвины на выставке в Ганновере

38. ↑ Информация о Air Penguin на сайте компании Festo

39. ↑ Air-Ray Ballonet, англ.

40. ↑ Описание AirJelly на сайте компании Festo, англ.

41. ↑ Ma, Kevin Y.; Chirarattananon, Pakpong; Fuller, Sawyer B.; Wood, Robert J. (May 2013). «Controlled Flight of a Biologically Inspired, Insect-Scale Robot». Science 340 (6132): 603-607.DOI:10.1126/science.1231806.

42. ↑ Hirose, 1993

43. ↑ Miller, Gavin Introduction. snakerobots.com.Проверено 22 октября 2007. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

44. ↑ ACM-R5

45. ↑ Swimming snake robot (commentary in Japanese)

46. ↑ Capuchin at YouTube

47. ↑ Wallbot at YouTube

48. ↑ Stanford University: Stickybot

49. ↑ Sfakiotakis, et al. (1999-04). «Review of Fish Swimming Modes for Aquatic Locomotion» (PDF) (IEEE Journal of Oceanic Engineering). Проверено 2007-10-24.

50. ↑ Richard Mason. What is the market for robot fish?. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

51. ↑ Robotic fish powered by Gumstix PC and PIC. Human Centred Robotics Group at Essex University.Проверено 25 октября 2007. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

52. ↑ Witoon Juwarahawong. Fish Robot. Institute of Field Robotics. Проверено 25 октября 2007.Архивировано из первоисточника 4 ноября 2007.

53. ↑ Зенкевич, Ющенко, 2004, с. 18

54. ↑ Зенкевич, Ющенко, 2004, с. 16—18

Литература

· 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.

Ссылки

· ROBOmaniac.com.ua — Новости робототехники

· Microsoft Robotics Studio — робототехника для всех

· TehPlaneta.ru — Новости робототехники

· Исследователи научили Linux-робота складывать полотенца

·

·

·