Робототехника
Робототехника
Робототехникой называется прикладная наука, которая занимается разработкой любых автоматизированных технических систем. Робототехника развивается, опираяс... читать далее »
Статьи по Робототехнике
04.09.2012 23:36

Робототехника. Робототехника.

Робототехникой называется прикладная наука, которая занимается разработкой любых автоматизированных технических систем. Робототехника развивается, опираясь на такие дисциплины как механика, электроника, программирование. Следует знать, что выделяют промышленную и бытовую, строительную и авиационную робототехнику. А также есть экстремальная робототехника, делящаяся на космическую, подводную и военную категории. Слово «робототехника» первый раз появилось в печати, благодаря научно-фантастическому рассказу Айзека Азимова «Лжец», который был опубликован в 1941 году.

Термин «робототехника» основывается на слове «робот», который в 1920 году придумал научный фантаст, Нобелевский лауреат Карел Чапек для своей пьесы Р.У.Р.. Но  надо заметить, что интерес к направлению, похожему на робототехнику, был замечен гораздо раньше появления терминов. Например, в «Илиаде» у Гефеста есть говорящие золотые служанки. Считается, что Архит Тарентский создал механического голубя ещё в 400 году до нашей эры.

Все роботы состоят из определенных компонентов. Например, приводы называют «мышцами» роботов. Сегодня самыми востребованными являются электрические двигатели в приводах, хотя используются и другие, работающие с помощью сжатого воздуха или химических веществ. Электрические двигатели бывают разных видов. Так, шаговые двигатели не могут вращаться свободно, как двигатели постоянного тока. Они выполняют повороты на определенный угол пошагово под управлением контроллера. Такие двигатели находят применение в станках с ЧПУ и многих роботах.

Альтернативой двигателям с постоянным током сегодня являются пьезодвигатели, их ещё называют ультразвуковыми двигателями. Их работа построена по своему принципу: пьезоэлектрические ножки вибрируют с огромной частотой. Этим они заставляют мотор двигаться по прямой или окружности. К преимуществам таких двигателей стоит отнести скорость, мощность, нанометрическое разрешение.

Составляющей роботов являются воздушные мышцы – мощное, хотя и простое устройство для обеспечения силы тяги. Накачанные сжатым воздухом мышцы могут сокращаться примерно на 40% своей длины. Этому способствует плетение, позволяющее быть мышцам короткими и толстыми или длинными и тонкими. Способ их работы схож с биологическими мышцами, поэтому их применяют в роботах со скелетом, аналогичных скелету и мышцам живых существ.

Используются в роботах электроактивные полимеры – вид пластмасс, способный изменять свою форму после электрической стимуляции. Они могут конструироваться так, что будут гнуться, сокращаться или растягиваться. Однако стоит сказать, что сегодня нет электоактивных полимеров, которые были бы пригодны для выпуска коммерческих роботов. Все они показывают низкую прочность и малую эффективность.

Одним из компонентов роботов являются эластичные нанотрубки. Это новая, перспективная экспериментальная технология, которая находится на стадии разработки. В нанотрубках нет дефектов, поэтому волокно может деформироваться очень эластично на несколько процентов. Для сравнения: 8-ми миллиметровым проводом из этого материала можно заменить человеческий бицепс. Именно компактность «мышц» может помочь роботам научиться превосходить человека в беге и пряжках.

Роботы различаются по способу перемещения. Самые распространенные – это гусеничные и четырехколесные роботы. Наряду с ними производятся роботы с одним или двумя колесами. Разные решения дают возможность упрощать конструкции роботов, использовать их в меньших пространствах. Роботы на двух колесах используют гироскоп. Он нужен для того, чтобы определить угол наклона корпуса робота, а также для выработки управляющего напряжения для приводов, что необходимо для удержания равновесия робота и совершения необходимых перемещений.

Одноколесные роботы в основном разработаны на идеях двухколесных машин. Для перемещения в качестве одного колеса можно использовать шар, который вращается несколькими приводами. Уже имеется несколько разработок подобных роботов, например, шароробот Rezero, созданный в Швейцарской высшей технической школе. К преимуществам одноколесных роботов стоит отнести вытянутую форму, которая позволяет им легче интегрироваться в человеческое окружение, чем роботам иных видов.

Для перемещения по каменистой местности, траве и другим неровным поверхностям создаются роботы на шести колесах, имеющие большее сцепление, чем их четырехколесные собратья. Ещё лучшим сцеплением обладают гусеницы, поэтому для использования по грубым поверхностям разрабатываются гусеничные роботы. Большинство современных боевых роботов тоже гусеничные.

Кроме всех перечисленных существуют шагающие роботы. «Научить шагать» робота – это сложная задача динамики. На сегодняшний день создано несколько роботов, способных перемещаться на двух ногах, но все-таки они не могут двигаться столь устойчиво, как человек. Есть много механизмов, которые перемещаются на нескольких конечностях. Они пользуются популярностью, так как являются более легкими в проектировании. Имеются гибридные варианты. В 1980-х годах был разработан прыгающий робот.

На современном этапе развития робототехники созданы устройства с разными способами перемещения. Например, змееподобные, летающие роботы (беспилотные летающие аппараты, современные самолеты), плавающие роботы. В роботах используются и другие способы передвижения, например подобные скатам, пингвинам, медузам.

Робототехнические системы по типу управления делятся на биотехнические, автоматические и интерактивные. Биотехнические системы бывают командными (рычажное и кнопочное управление звеньями робота), копирующими (повторение движения человек) и полуавтоматическими (управление рукояткой, то есть одним командным органом).

Автоматические системы делятся на программные, адаптивные (при решении типовых задач адаптируются под условия) и интеллектуальные. Интерактивные системы включают в себя автоматизированные, супервизорные (человек выполняет только целеуказательные функции), диалоговые виды. В развитии методов управления робототехническими системами большую роль играет развитие теории автоматического управления и технической кибернетики.





© WIKI.RU, 2008–2017 г. Все права защищены.
Светодиодный прожектор информация. Подсветка светодиодными прожекторами.