"Створимо" залізний "ПВТ!". Вчений Академії наук про майбутнє робототехніки в Білорусі

Чи буде повстання роботів і розвивається сфера робототехніки в Білорусі? Відповіді на ці та багато інших питань дав Григорій Прокопович, кандидат технічних наук, доцент,
завідувач лабораторією робототехнічних систем ОІПІ НАН Білорусі.

Чому люди бояться саме роботів?

Наша лабораторія займається розвитком різних технологій робототехніки: від освітньої сфери до професійної. Наша команда відрізняється тим, що практично кожне дослідження у нас закінчується досвідченим зразком. Ми часто буваємо на виставках, на яких від журналістів або просто звичайних відвідувачів ми часто чуємо один і той же питання: «Чи буде повстання роботів?» Або «Коли роботи завоюють світ?».

Після цих численних питань природним став наступний: «Чому люди так бояться саме роботів?». Не враховуючи сучасні «ефективні» засоби масового ураження (радіаційного, хімічного або біологічного походження), можна відзначити, що намагаючись піднятися над природою і забезпечити свої безмежні потреби, людство в процесі свого розвитку саме собі постійно створює масу прихованих загроз.

Вже сьогодні ми можемо констатувати, що всіма нами улюблені гаджети до того нас самих розбалували і в деяких речах зробили нас до того безпорадними, що більшість з нас не здатне не тільки орієнтуватися на місцевості, а й просто перемножити двозначні числа! Якщо так багато серед нас прихованих загроз, то чому суспільну свідомість найбільше боїться бути поневоленим НЕ гаджетами і надуманими умовностями, а саме роботами? Відповідь напрошується сам по собі. Може бути тому, що ми більше боїмося собі подібних?

Як з'явився робот?

Людство з найдавніших часів мріяло про створення якихось механічних людиноподібних істот, які будуть виконувати за нас нудну і важку роботу. Адже майже кожна людина хоче займатися самопізнанням, самоосвітою і, нарешті, самореалізацією, а не виконанням обридлої домашньої рутини і добуванням засобів для існування.

До того моменту, поки людство в ХХ столітті не навчилося створювати для себе електромеханічних рабів, воно робило рабами або слугами інших людей. Термін «робот» вперше був введений чеським драматургом Карлом Чапека в 1920 році в соціальній п'єсі «Россумскіе універсальні роботи». Тому, практично ні у кого не виникає труднощів у визначенні терміна «робот»: це якесь автоматичний пристрій, створене за принципом живого організму і призначене для здійснення виробничих та інших операцій, причому воно діє за деякою програмою і має отримувати інформацію із зовнішнього світу за допомогою сенсорної системи.

Починаючи зі свого першого науково-фантастичного оповідання про роботів «Роббі», Айзек Азімов писав про так званих інтелектуальних антропоморфних роботів, які нерідко були розумніше і людяніше самих господарів. А в 1941 р в своєму оповіданні «Брехун» він вперше запропонував термін «robotics» або, як ми говоримо, «робототехніка».

Незважаючи на це, до цих пір термін «робот» ставився до галузі промисловості, і був синонімом слову "маніпулятор", або використовувався в науковій фантастиці. Однак останнім часом він все частіше зустрічається в повсякденному житті і згадується на телебаченні, в інтернеті і, що особливо важливо, в рекламі.

Що означає термін "робот"?

З самого початку під терміном "робот" розумілося універсальне автоматичний пристрій, призначений для здійснення механічних дій, подібних тим, які людина виробляє в процесі праці. Тому не дивно, що перші роботи потрібні були саме для потреб важкої промисловості. Вони виявилися незамінні в машино- і приладобудуванні при виконанні рутинної і монотонної роботи, при роботі з важкими вантажами і шкідливими матеріалами.

Роботи стали активно розроблятися і використовуватися з 60-х років минулого століття, коли почало розвиватися масове виробництво товарів. Це і викликало перший бум робототехніки. Тому робототехніка відразу увібрала в себе кращі досягнення того часу в механіці, електроніці та інформатики.

Робототехніка сама породила нові напрямки розвитку цих наук. Зараз робототехніка тісно пов'язана з такими областями як мехатроніка, мікроелектроніка, інформатика, біоніка, штучний інтелект, розпізнавання образів, штучні нейронні мережі та ін.

робототехніка сьогодні

Сьогодні робототехніка - це інтенсивно розвивається науковий напрямок, викликане до життя необхідністю освоєння нових сфер і галузей діяльності людини, а також потребою широкої автоматизації сучасного виробництва, спрямованої на різке підвищення його ефективності. Тому, якщо спочатку застосування робототехніки бачилося тільки в промисловості, медицині і соціальній сфері, то сьогодні робототехніка не залишається в боргу, і вона сама дає поштовх для розвитку безлічі попутних напрямків.

Крім уже згаданого застосування роботів в промисловості, де вони використовуються для автоматизації складального виробництва, виконання транспортно-навантажувальних і зварювально-фарбувальних завдань, роботи останнім часом більш активно стали впроваджуватися в непромислові області діяльності, включаючи повсякденний побут людини.

З кінця 80-х років (після аварії на Чорнобильській АЕС) почала розвиватися екстремальна робототехніка, коли п'ятнадцять роботів були спеціально розроблені і задіяні при ліквідації наслідків аварії. Сьогодні під екстремальними роботами маються на увазі мобільні автоматичні електромеханічні пристрої, які здатні замінити людину у шкідливих і небезпечних умовах праці: при будівельних і монтажних роботах, в пожежній службі, саперному справі, освоєнні космічного простору та інших планет.

напрямки робототехніки

Таким чином, незважаючи на те, що сучасна робототехніка зародилася порівняно недавно, в процесі її еволюційного розвитку виділилося п'ять основних напрямків:

1. промислова;
2. екстремальна;
3. Сервісна;
4. Домашня;
5. Персональна.

Для подальшого розвитку робототехніки буде потрібно вирішити такі проблеми:

1. Розробка високоякісних сенсорних систем;
2. Мініатюризація комплектуючих;
3. Розвиток модульности побудови;
4. Збільшення енергонезалежності;
5. Розробка технологій колективної поведінки;
6. Штучний інтелект.

Робототехніка в Білорусі

Щоб розвивати перспективні напрямки сучасної робототехніки, потрібно активізувати зусилля науки, освіти і промисловості. З наступного графіка видно, що число організацій дошкільної і середньої освіти в Республіці Білорусь, які прагнуть викладати робототехніку, неухильно зростає.

Так, в інтересах освіти в школах і центрах технічної творчості повинні бути впроваджені робототехнічні конструктори, які дозволять учням вивчати механіку, програмування, електроніку і мікропроцесорну техніку на прикладі конструювання реальних технічних об'єктів.

Подальше поглиблення знань і навичок в галузі робототехніки учні повинні отримувати в середньо спеціальних і вищих навчальних закладах. Упор при цьому повинен бути зроблений на ті галузі робототехніки, в яких до цих пір не існує загальних методів і підходів, і, отже, відкриті великі можливості для науково-дослідної та дослідно-конструкторської діяльності.

На якій основі проводити навчання?

Однак перед представниками освітніх організацій стає природне запитання, на якій базі проводити навчання.

Незважаючи на те, що на ринку можна зустріти досить велику кількість різноманітних робототехнічних конструкторів, на жаль, поки не вдається знайти «ідеальний», на основі якого можна було б з успіхом навчати всім трьом основам робототехніки: механіці, електроніці та інформатики.

В якості вирішення зазначеної проблеми лабораторією робототехнічних систем ОІПІ НАН Білорусі була розроблена лінійка який навчає і розвиває робототехнического набору RoboCake.

Проект базується на ідеології відкритого програмно-апаратного забезпечення, включає три компоненти: масштабируемую апаратну платформу, програмне забезпечення та інтернет-спільнота користувачів з різним рівнем початкової підготовки, а також різними цілями і завданнями.

Використовувана апаратна платформа являє собою оригінальне збірно-розбірні шасі, здатне від поставлених завдань модифікуватися в значних прикладах, і набір з декількох спеціалізованих одноплатних мікроконтролерних модулів з системою універсальних інтерфейсів.

Базовий модуль системи управління, реалізованої основні функції переміщення і управління ходової платформою мобільного робота, виконаний у вигляді окремої і функціонально завершеною плати. Плата включає в себе мікроконтролер, порт сполучення з іншими модулями, роз'єм для підключення бездротового мережевого модему і малопотужний драйвер колекторних електродвигунів. Перераховані елементи базового модуля надають користувачеві мінімально необхідний набір засобів для управління ходової платформою мобільного робота.

Програмне забезпечення включає в себе бібліотеки для мікроконтролерних модулів і ряд програм для персонального комп'ютера, необхідних для програмування і управління мобільним роботом.

Важливу роль в процесі конструювання і налагодження пристроїв на базі розробляється платформи грає інтернет, що відкриває доступ до останніх версій програмного забезпечення, схем і креслень. В результаті, в розробці можуть брати участь всі зацікавлені користувачі Мережі.

Завдяки універсальності і масштабованості програмно-апаратних елементів пропонованого конструктора, передбачається його розвиток і вдосконалення і після його придбання кінцевим споживачем. Це буде реалізовано за допомогою послідовного виходу в продаж його нових механічних і програмних елементів, що дозволяють реалізовувати у робота додаткові функції.

Шляхом концентрації великої кількості зацікавлених сторін з різним рівнем підготовки та власним набором поставлених цілей (вчені, фахівці, викладачі, студенти та школярі), але працюють над поліпшенням одного конкретного програмно-апаратного вироби, передбачається досягнення позитивного синергетичного ефекту. Таким чином, особливу увагу в пропонованому проекті приділяється самостійній практичній роботі кінцевих споживачів.

Знання, навички та технічні рішення, отримані викладачами та учнями в процесі реалізації пропонованого проекту, передбачається використовувати в промисловості для розробки і виробництва принципово нових рішень в робототехніці.

Хочеться сподіватися, що подібні універсальні конструктори і всебічний інтерес до робототехніці дозволять підготувати в Республіці Білорусь досить велика кількість високо кваліфікованих фахівців в робототехніці і суміжних областях, які дозволять залучити нові технологічні та інвестиційні ресурси, щоб створити «залізний» ПВТ!