Роботостроение: краткая история развития научной отрасли и основные направления развития
Роботостроение (робототехника) – это наука, основными направлениями которой являются разработка и производство роботов и иных автоматизированных систем.
Робот как изделие робототехники представляет собой автоматизированное устройство, предназначенное для осуществления операций по заранее заложенной программе, своими действиями напоминающее движение человека или какой-либо его конечности.
Так, существуют роботы-манипуляторы, воспроизводящие действия человеческой руки, роботы-гуманоиды, спроектированные по подобию человеческого тела.
Идеи роботостроения были заложены еще в античном мире, когда создавались статуи, конечности которых могли осуществлять движение.
Первыми изделиями робототехники как сложившейся науки считаются роботы-манипуляторы, которые были созданы для работы с радиоактивными материалами. Они осуществляли захват и перемещение образца. В дальнейшем они могли повторять движение рук оператора, оснащались камерами и датчиками для дистанционной работы.
Роботостроение развивается очень стремительными темпами. С каждым годом появляются все новые и более совершенные типы приводов, датчиков, способов перемещения, программного обеспечения.
В современном мире строятся роботы, которые не сложно перепутать с настоящими людьми. Они отличаются высокой детализацией внешнего облика, а также обширной функциональностью. Такие аппараты получили название "андроиды".
Они обладают компьютерным зрением, высокой степенью свободы, могут самостоятельно принимать решения о своих действиях, ориентируясь на информацию, полученную с десятков и сотен установленных на них датчиков и даже поддерживать беседу.
Современные промышленные роботы позволяют производственным предприятиям осуществлять монотонную работу без перерывов и смен, причем результаты их деятельности отличаются высоким качеством, а сама работа – высокой скоростью и точностью.
Изделия робототехники внедрены практически во все сферы жизни людей.
Костюм-экзоскелет
Разработка экзоскелетных комплексов – одно из наиболее молодых направлений роботостроения.
Оно выделяется отдельно по причине того, что экзоскелет не осуществляет полезной работы без человека.
Устройства становятся составной частью человеческого тела, «надеваются» на него. Поэтому можно встретить название «костюм-экзоскелет».
Назначение экзоскелетов – расширение возможностей человеческого тела, в частности, конечностей.
Экзоскелеты делятся на два вида: пассивные и активные. Первые призваны снижать нагрузку на опорно-двигательный аппарат для предотвращения травм и уменьшения степени утомляемости. Внешний каркас крепится к частям человеческого организма, принимая на себя всю нагрузку.
Активные же устройства оснащаются сложными механизмами, которые могут увеличивать скорость, силу, ловкость и другие физические качества человеческого организма. Они чаще всего используются для выполнения военных операций и комплектуются датчиками ночного видения, навигационными и иными приборами, необходимыми для выполнения разведывательных и других функций.
Также активно развивается создание медицинских экзоскелетов. Они помогают вернуть активность людям, конечности которых потеряли возможность к движению, либо используются для ускорения процесса реабилитации.
Инновационная робототехника
Современная робототехника стремится снизить себестоимость производства изделий. При этом повысить срок их службы, максимально снизить вес, исключить возможность возникновения ошибок при работе роботов, увеличить время автономной работы и повысить другие эксплуатационные характеристики аппаратов.
Например, ранее костюмы-экзоскелеты весили очень много и пользователи не могли носить их длительное время.
Сегодня эта проблема практически решена – человек в экзоскелете практически не чувствует его вес.
Также удалось решить задачу по увеличению срока службы деталей роботов. Это стало возможным благодаря применению инновационных смазочных материалов.
Так, для увеличения ресурса шестерен рулевых механизмов роботов-манипуляторов используются антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY 1005 и MODENGY 1066.
Они формируют на деталях тонкий прочный слой, который обеспечивает ресурсную смазку, исключает преждевременное истирание компонентов, а также повышает точность позиционирования элементов на конвейерах.
Такие покрытия применяют и производители экзоскелетов. На регулировочные пластины они наносят MODENGY 1066, обеспечивающее чистое сухое смазывание.
Покрытие снижает трение и износ деталей при перемещении, устраняет скрип, не пачкает части тела и одежду пользователей, не требует обновления.
Благодаря внедрению инновационных смазок удается увеличить срок службы и надежность дорогостоящих изделий, тем самым повышается их доступность для потребителей.
Проблему малого запаса энергии пока решить не удается. Экзоскелетные комплексы могут автономно работать в течение нескольких часов, после чего нуждаются в подзарядке.
Робототехника в России
В России открыты и функционируют компании, осуществляющие разработку и производство автоматизированных систем различных направлений.
Есть компании-изготовители широкого профиля, производящие военных, медицинских роботов, изделия специального назначения и так далее.
Однако более распространены узкоспециализированные предприятия.
Промышленные роботы-манипуляторы выпускает более 9 компаний, некоторые из которых являются отделениями иностранных предприятий.
Космическую робототехнику выпускают более 3 научных институтов, расположенных в разных регионах России.
Больших успехов достигли отечественные компании, производящие экзоскелеты, в частности, комплексы для реабилитации пациентов. Более 5 компаний широко известны не только внутри, но и за пределами страны.
Отдельно выделяются организации, производящие комплектующие для робототехники. Их насчитывается на территории России около 10.
Несмотря на то, что большинство роботов на территории Российской Федерации имеют иностранное происхождение, отечественное роботостроение подает большие надежды.
Для разработки, производства, модернизации и обслуживания роботов необходимы квалифицированные кадры, поэтому многие высшие учебные заведения с техническим уклоном открывают и активно развивают специальность «мехатроника и робототехника».