Потрясные роботы для дома, которые решат почти все ваши бытовые вопросы

LEGO Education Mindstorms EV3

У конструктора LEGO Mindstorms EV3 две версии — Home (домашняя) и Education (образовательная). Набор Home больше подойдет детям 5-9 лет и для игровых целей; если же ребенок старше 10 лет или всерьез увлекается программированием, то стоит купить Education — у него больше датчиков. Например, ультразвуковой сенсор в старшей модели гораздо точнее определяет расстояние, чем инфракрасный, который используется в Home. Также в обучающей версии робота есть гироскоп, датчики прикосновения и цвета.

LEGO Education Mindstorms EV3 относят к серьезной робототехнике и используют для обучения детей программированию

Из 541 детали собирают роботов для самых разных задач. Робот Color Sorter самостоятельно сортирует детали по цветам (с помощью датчика цвета), робот-сигвей ездит и балансирует на месте, робо-рука перемещает предметы, как настоящий строительный кран. Есть даже робот-собачка, которая умеет «есть», «спать», «гавкать» и реагировать на ласку.

Игрушка программируется и управляется с помощью компьютера, смартфона или планшета. Возможности LEGO Education Mindstorms EV3 можно расширить, купив дополнительный «Ресурсный набор».

Где используются роботы?

Современную медицину очень трудно представить без роботов. При лучевой терапии они способны учитывать движение опухоли при дыхании человека и действовать прицельно, не задевая здоровые ткани. Один из известных примеров — робот-хирург Da Vinci. Он проводит операцию через небольшие проколы, действуя микроскальпелями. При таком вмешательстве восстановление проходит гораздо быстрее, чем после обычной полостной операции.

Активное распространение получают автономные мобильные объекты — как военные, так и гражданские, в том числе транспортные и почтовые роботы. Ученые активно занимаются вопросом коллаборативного управления — это либо выполнение действий под супервизорным управлением человека, либо совместная работа двух роботов.

На различных производствах активно используются промышленные роботы, которые берут на себя все тяжелые действия и то, что требует высокой точности. Например, человек может варить металл с точностью до 1 миллиметра, а погрешность в действиях робота составляет сотые доли миллиметра. Современные автомобили собираются практически без участия человека. В сети есть много видеороликов с завода, где производят автомобили Tesla, и эта роботизированная линия завораживает.

Логистика — один из важных драйверов развития робототехники. Использование дронов и роботов на складе стало общемировой тенденцией. Например, на складах Amazon товары упаковывают роботы, что снижает операционные расходы компании на 20%. Товары обрабатываются быстрее, сокращается складская площадь, потому что роботы ее эффективнее используют.

Тот же Amazon активно продвигает доставку мелких грузов с помощью дронов, но пока в тестовом режиме. «Почта России» участвует в проекте по беспилотной доставке грузов, сейчас идут испытания дронов и проработка инфраструктуры. Компания «Яндекс» тоже разрабатывает роботов для доставки небольших грузов и еды. Но это небольшие колесные устройства, которые будут двигаться по городским тротуарам.

В книге «Рынок робототехники: угрозы и возможности для России» описаны рекордные показатели сектора образования: для обучающих программ в 2017 году купили 70 роботов, что составило 10% от общего объема продаж. Авторы книги также отмечают, что роботов используют для производства электроники и в химпроме, а в 2018 году интерес появился и у предприятий пищевой промышленности.

XIX международная конференция научно-технических работ школьников «Старт в Науку»

Алексей Злобин 1 работа

РОБОТ – ПОМОЩНИК ДЛЯ ДЕТЕЙ С ПРОБЛЕМАМИ ЗРЕНИЯ

• 31 декабря 2016 г.

• Алексей Злобин
• Новая работа

Цель исследования: проектирование и конструирование робота-помощника для передвижения слабовидящих детей в здании образовательного учреждения.

Объект исследования: робот, помогающий детям с ограниченными возможностями здоровья (зрение) в передвижении по зданию.

Предмет исследования: программно-аппаратное решение робота-помощника для передвижения детей с ограниченными возможностями здоровья (зрение).

Задачи исследования:

1. Изучить особенности и способы передвижения детей с ограниченными возможностями здоровья (зрение).
2. Создать модель робота-помощника в программе Компас-3D.
3. Создать итоговую модель с помощью конструктора LegoMindstorms EV3.
4. Разработать и протестировать программу для обеспечения функционирования робота.

Практическая значимость проекта: использование созданного робота-помощника в реальных условиях Алтайской средней общеобразовательной школы №2 для передвижения учащихся с ограниченными возможностями здоровья (зрение).

С 2015 года в МБОУ Алтайская СОШ №2 реализуется проект «Доступная среда», одной из задач которого является повышение уровня доступности объектов и услуг в приоритетных сферах жизнедеятельности, в том числе и создание условий для получения образования людьми с ограниченными возможностями здоровья. В связи с этим создание различных автоматизированных технических устройств в помощь детям с ограниченными возможностями здоровья определяет актуальность и новизну настоящей работы.

При проведенном в школе анализе выяснилось, что количество детей с ограниченными возможностями здоровья по зрению за последние 4 года возросло на 5%, а в районе на 10% (Приложение 2, рис. 6-7). Поэтому обеспечение беспрепятственного доступа учащимся с ограниченными возможностями здоровья в области зрения к объектам и услугам получения основного и дополнительного образования в МБОУ Алтайская СОШ №2 является актуальной проблемой.

В ходе работы над проектом были получены следующие результаты:

Робот может:

• осуществлять передвижение по достаточно ровной поверхности;
• обходить препятствия;
• доводить до кабинета;
• осуществлять передвижение по лестнице;
• осуществлять ожидание около кабинета;
• сообщать учителю о трудностях, возникших в результате передвижения учащегося с помощью беспроводной web-камеры для удаленного управления роботом.

В процессе выполнения работы была проанализирована литература по созданию и применению подобных устройств (роботов) и были изучены особенности и способы передвижения детей с ограниченными возможностями здоровья (зрение).

Спроектирована и создана модель робота-помощника, которая демонстрирует выполнение задач, поставленных в работе. (Приложение 4, рис. 9)

Обсуждение эксперимента

1. В ходе работы над проектом «Робот-помощник для детей с проблемами зрения» для выполнения функций передвижения детей с ограниченными возможностями здоровья (зрение) была создана модель робота, которая соответствует поставленным целям и задачам (Приложение 1, рис. 3).
2. В связи c ограниченным количеством деталей в базовом наборе LEGO Mindstorms EV3 была проведена реконструкция модели:

• шагающему роботу заменили ходовую часть на колесную (Приложение 1, рис. 4);
• колесный механизм на два больших колеса и одно маленькое колесо спереди для поддержания равновесия при подъеме по пандусу.
• При тестировании данной модели (Приложение 1, рис. 4) выявлено:
• при передвижении по поверхности на колесной базе меняет угол поворота;
• двигается не параллельно относительно стен;
• приводит к отклонению датчика цвета от минимально расстояния считывания (1 см) с объекта цвета.

Замена колесной базы на гусеницы позволила совершать маневр поворота более точно и двигаться параллельно относительно стен.

Как учат будущих робототехников?

Обучение начинается со школьных кружков, где дети создают первых роботов из конструктора Lego. Вообще, развитие робототехники в школах началось именно благодаря этой датской компании, которая в конце 1990-х придумала добавить к своим конструкторам программируемый блок, двигатели и датчики. Использование Lego в российских школах запустило первую волну образовательной робототехники, говорится в исследовании ВШЭ «Робототехника в России: образовательный ландшафт». Сейчас школьные кружки робототехники работают с учебно-методическими комплексами Lego. Детям показывают, что если к обычному конструктору добавить небольшую коробочку, то он станет самым настоящим роботом.

Программа «Робототехника» фонда «Вольное дело» Олега Дерипаски помогает детям с самого раннего возраста развивать творческие навыки и интерес к этой дисциплине. В первую очередь это образовательная программа. Ребят обучают робототехнике, мехатронике и программированию в образовательных центрах по всей России. Каждый год проходят инженерно-технические соревнования, на которых участники показывают результаты своей работы и вдохновляются для дальнейшего развития.

Например, может быть задание написать алгоритм, как взять яблоко и перенести его с одной точки на другую. Дальше им объясняют, что надо вытянуть руку вперед, разжать пальцы, взять яблоко и так далее. Дети начинают познавать робототехнику с таких простых заданий. Здесь даже не обязателен технический склад ума, гуманитарии тоже понимают, что такое алгоритмы, и могут применять их в жизни, говорит Сигинова.

По ее наблюдениям, постепенно дети отсеиваются, и к 14–16 годам остаются только самые мотивированные. Это сложный возраст, когда, с одной стороны, идет гормональная перестройка организма, а с другой — очень сильно возрастает нагрузка: школьники готовятся к ЕГЭ и определяются с будущей профессией. В робототехнике остаются только те, кому это действительно интересно и кто собирается поступать в вузы по направлению робототехники и мехатроники. Они активно участвуют в соревнованиях и олимпиадах, понимая, что за победу получат дополнительные плюсы при поступлении в ВУЗ.

Алена Азиатцева рассказывает, что на фестивалях всегда много участников и у детей есть возможность попробовать себя на разных площадках. Плюс проводятся ежегодные федеральные учебно-тренировочные сборы, где педагоги могут обучаться, чтобы потом привезти эти знания к себе в регионы. Есть вебинары, на которых тренеры могут задать вопросы по регламентам, если они что-то не поняли.

Franck V / Unsplash

А если мне понравится и я захочу сделать это своей профессией? Куда податься?

Самое очевидное решение — в программисты. Причем не обязательно туда, где работают непосредственно с «железом»: навыки, полученные во время занятий робототехникой, пригодятся в любой сфере — от промышленного до веб-программирования.

Если возникнет желание связать свою дальнейшую судьбу именно с роботами, придется получить соответствующее высшее образование. Специальность «Робототехника и мехатроника» уже появилась во многих технических вузах — в Москве это МГТУ имени Баумана, МИФИ, МЭИ, МИРЭА. Подойдет и факультет радиотехники: большинство нынешних специалистов по робототехнике получали именно такое образование.

Специальный проект Фонда «Вольное дело» Дерипаски и Журнала «Нож»

Функции Roobo Pudding S

Smart гаджет Roobo робот Pudding – это надежный помощник в контроле над детьми. Он следит за безопасностью малышей, развивая при этом их интеллект.

Краткая характеристика возможностей:

• Контроль местоположения ребенка
• Определение рода деятельности малыша
• Осуществление наставлений (чистка зубов, домашние обязанности, задание из школы и др.)
• Общение с родителями на расстоянии (через приложение)
• Познавание мира (ответы на вопросы)
• Помощь в домашнем задании (например, по математике)
• Развивающие игры, сказки, рассказы и др.

Интересно, что в процессе функционирования няня осуществляет и собственное обучение, расширяя возможности.

Роботизированные конструкторы

Ну а теперь рассмотрим самые интересные наборы, главным отличием которых является возможность управлять ими с помощью смартфона. Примечательно, что в приложении также можно найти интерактивную инструкцию по сборке, которая упростит процесс и сделает его еще интереснее.

Гоночная машина Xiaomi MITU Smart Building Blocks Road Racing

Первый на очереди набор Xiaomi MITU Smart Building Blocks Road Racing. Этот конструктор чем-то напоминает первую из нашего топа машину, однако кардинально отличается от нее. Такой конструктор рекомендуют собирать всем, кто старше 8 лет. И, конечно же, этот набор будет интересен даже взрослому коллекционеру. В наборе имеется порядка девятисот деталей, из которых собирается полноценная, радиоуправляемая мини-копия настоящей гоночной машины.

Именно в наличии мотора и заключается её главное отличие от первого экземпляра. Безусловно, всё выполнено в лучших традициях китайского технологического гиганта: высокопрочный, качественный пластик, противоскользящие шины и, конечно же, мотор! Управляется данное чудо техники с помощью Bluetooth через мобильное приложение, доступное для iOS и Android.

Такое решение станет прекрасным подарком как для юного авантюриста, так и для уже взрослого мужчины. Ведь это полноценная машинка на радиоуправлении, которые так любят все мальчишки. Есть лишь одно отличие – собирать надо самому, что определённо выделяет её на фоне конкурентов!

Гусеничный робот Xiaomi MITU Building Robot v.2.

В разобранном виде набор состоит более чем из тысячи деталей. А собранный вариант представляет собой робота на гусеницах, который управляется через Bluetooth с помощью мобильного приложения на вашем смартфоне.

Робот сделан по всем канонам качества Xiaomi: высокопрочный пластиковый корпус, многофункциональная система управления. Кроме того, робот может выполнять различные команды, а также умеет распознавать голос. Благодаря резиновому покрытию на гусеницах, может передвигаться как на глянцевой плитке, так и по земле. Стоит ли говорить об остальных поверхностях?

Этот конструктор Xiaomi имеет самое большое количество вариантов сборки. Можно собрать мощный танк, снегоуборочный грейдер, футуристичного робота и робота из одноименного мультфильма «ВАЛЛ·И». И всем этим можно управлять со смартфона!

Сборка данного экспоната займет немало времени, однако собрать его смогут как дети от 8 лет, так и взрослые. Такой робот станет прекрасным подарком и обязательно понравится тому, кто его получит.

Обучение движениям и распознаванию эмоций

Танцующий дискоробот Ruby

Танцующий диско робот Ruby

Танцующий дискоробот Ruby покажет вашему ребенку простые танцевальные движения, приглашая повторит вместе с ним. Им можно управлять с планшета или смартфона. Робот двигается под любую музыку — главное задать ритм. Он умеет танцевать на голове, выражать эмоции, синхронно танцевать вместе с другими дискороботами Ruby.

Робот Leko

Робот Leko

Робот Leko изобретен специально для детей со специальными потребностями, тех, кому трудно общаться, проявлять эмпатию, распознавать чувства других. Он помогает им развиваться, учиться, играть. С помощью Leko дети тренируются понимать эмоции, учатся определять, что в разных ситуациях чувствуют люди.

Конечно, для развития каких-то навыков занятий с роботами недостаточно. Но для развития интереса к получению знаний, эмпатии роботы станут хорошими помощниками для родителей и воспитателей. Пробовали ли вы и ваш ребенок занятия с роботом? Как получилось? Какие впечатления?

Роботы-друзья

Скорее, эти роботы обучают детей социальным навыкам: общению с ровесниками, дружбе, совместным играм. Они достаточно «умны», чтобы «запоминать» поведение ребёнка, играть с ним, проводить время. Конечно, они не заменят реальных друзей или домашних питомцев. Но вызовут положительные эмоции, помогут научиться заботиться о других. А если у ребёнка аллергия на домашних животных, завести робота удобнее, чем кота или собаку.

Кибер-колобок

Кибер-колобок

Робот-друг. Он может грустить и радоваться, запоминает до 100 слов, определяет температуру в помещении (и предупреждает, если стало слишком холодно), свое положение в пространстве. Отзывается на голосовые команды, запоминает поведение людей, с которыми взаимодействует.

Что из себя представляют умные роботы

Стандартный комплект робота начинается с выстраивания физической структуры, которой управляет электродвигатель. Интеллектуальные машины копируют поведение животных или людей, их эмоции.

1. Набор датчиков, отвечающий за органы чувств, взаимодействует с блоком питания и управляется многочисленными микросхемами – «мозгом» робота.
2. В зависимости от сложности «начинки» в голове умной машины мы наблюдаем возможности – подвижность рук, ног или колес, светящиеся лампочки, сигналы или разговор.
3. Тело стандартной версии построено аналогично человеческому скелету – отдельные сегменты соединены шарнирами, как кости связками и мышцами.
4. Вдоль конечностей идут приводные механизмы, получающие подпитку от АКБ.

Вся система заключена в единую электрическую цепь, которой управляет «мозг» машины. Чтобы домашний робот помощник, кладовщик или почтальон начал выполнять другие команды, необходимо перенастроить программу.

Бадди Персональный Робот

Watch this video on YouTube

Роботы в России и в мире

Сначала разберемся в том, что считать роботами.

• Робот — это любая система, которая получает информацию, обрабатывает ее и выполняет какие-то действия, исходя из полученных данных.
• У робота обязательно есть датчики, исполнительные элементы, например манипулятор и микроконтроллер, который обрабатывает полученную информацию.
• Его можно перепрограммировать, чтобы он выполнял другие действия.

То есть кофемашина, созданная для выполнения определенной функции, к роботам не относится.

«Робот имеет широкий диапазон решений, и он может по-разному отреагировать на ту или иную ситуацию, — говорит Анастасия Сигинова, руководитель проектов компании „Аврора Роботикс“. — Например, в роботе-пылесосе заложена программа, он может объехать территорию и построить карту. Если у него будет стоять задача пылесосить в определенной комнате, то он найдет ее на своей карте и поедет именно туда».

Jelleke Vanooteghem / Unsplash

Анастасия Сигинова считает, что если механизмом управляют вручную, то это уже не робот, а управляемая машина. Хотя специалисты тоже спорят о том, что относить к роботам. В военной технике роботами называют любые механизмы с телеуправлением: например, если танком управляют из командного центра, то он уже считается роботом.Компания Sberbank Robotics ежегодно представляет анализ мирового рынка робототехники. В отчете за 2019 год говорится, что наибольшая роботизация промышленности сейчас в Южной Корее: там насчитывается 710 роботов на 10 тысяч человек на производстве. При этом среднемировой показатель — 85, в Китае — 97, а в России всего 4. С одной стороны, это говорит о том, что мы порядочно отстали в плане автоматизации, а с другой — в России есть большой потенциал для роста направления.

Алиса Конюховская и Валерия Цыпленкова в книге «Рынок робототехники: угрозы и возможности для России» пишут, что в области сервисной робототехники у российских производителей больше шансов занять лидирующие позиции на мировом рынке, так как российский и мировой рынки сейчас формируются. По данным Национальной ассоциации участников рынка робототехники (НАУРР), с 2015 по 2017 год продажи в российских компаниях росли на 50% в год. Лидирующие области сервисной робототехники в России — роботы для общественных мест, в образовании и медицине. Около 20% сервисных роботов экспортируется.

К тому же есть высокий интерес к робототехническим специальностям. За последние пять лет они регулярно попадают в различные списки наиболее востребованных инженерных профессий. По специальности «Мехатроника и робототехника» обучают в 30 вузах в 19 городах.

Что они умеют?

Уже упомянутые Zenbo и Buddy заявляют довольно похожий список функций. Они могут снимать и проигрывать фото и видео, совершать видеозвонки и вести видеонаблюдение за домом. Как и Jibo, они умеют вести список дел и напоминаний и зачитывать вслух важную информацию вроде рецепта вашей любимой пасты. Они также способны воспринимать голосовые команды. У некоторых есть «тревожная кнопка». Интересно, что все эти роботы имеют образовательно-развлекательные функции для детей вроде обучения, танцев под музыку и рассказывания сказок.

Домашний робот Buddy очень старается выглядеть дружелюбным.

Нетрудно заметить, что за исключением нескольких функций вроде подтанцовки, все эти вещи можно сделать при помощи обычного планшета и, возможно, домашней камеры видеонаблюдения. На самом деле, эти новые домашние роботы даже выглядят как планшеты на колёсиках. Но действительно ли именно таких домашних роботов нам бы хотелось видеть?

Чего бы нам хотелось

Давайте включим фантазию. Если бы вы могли получить любого домашнего робота, какого только пожелаете, с любым набором функций всего за 9.99, каким бы этот робот был? Что бы он делал для вас?

Исследования (, , ), проводимые по этому вопросу, в основном показывают одну и ту же картину: Большинство из нас предпочитает, чтобы домашние роботы выполняли за нас грязную, скучную и нетворческую работу по дому. Чистка полов, окон, стен, столов и полок, мытьё посуды, уход за садом — всё это люди с удовольствием перепоручили бы роботам. Делегировать творческие задачи вроде готовки хотят уже меньше респондентов. А вот общение с детьми, питомцами и пожилыми родственниками, образование, чтение вслух и другие социальные задачи люди роботам поручать не хотят категорически.

Что же получается? Роботы, которых мы видим на рынке сегодня, делают совсем не те вещи, что нам хотелось бы. Более того, некоторые из них, вроде Buddy и Zenbo, ступают на скользкую дорожку, беря на себя часть социальных взаимодействий, которые люди вообще-то не хотели бы им делегировать.
Нетрудно предугадать, что такие устройства едва ли совершат новую технологическую революцию.

Что же мешает нам создать действительно полезных роботов, которые будут держать наш дом в чистоте и не вмешиваться в наши отношения, как нам бы того и хотелось?

Роботы оставят людей без работы?

В ближайшем будущем роботы принципиально не изменят жизнь человека, но если посмотреть на вопрос в далекой перспективе, то тенденции на общую роботизацию очевидны. Вот направления, которые в ближайшие годы повлияют сильнее всего на развитие робототехники в мире и в России в том числе.

1. Необходимы новые технологии в области энергообеспечения роботов, совершенствование современных аккумуляторов и создание новых элементов питания. Если будет реализована идея дистанционной подзарядки робота от источников энергии, встроенных в пол или стены, то это тоже значительно способствует развитию отрасли.

1. Сейчас активно развиваются технологии, позволяющие роботам взаимодействовать не только с людьми, но и друг с другом, — например, системы управления беспилотным трафиком. Транспортные роботы должны связываться друг с другом, чтобы избежать аварий и несчастных случаев.

Free Creative Stuff / Pexels

Важное направление — навигация в экстремальных условиях. Роботы должны четко понимать, куда они двигаются при низкой или нулевой видимости, в том числе в тех местах, куда человеку попасть не получится — на морском дне или в горах

Также у робота должен быть алгоритм действий на тот случай, если он останется совсем без связи — например, если спутник выйдет из строя. Полностью автономные системы навигации для беспилотных устройств сейчас разрабатывают как в России, так и за рубежом.

1. В будущем больше внимания будут уделять не жесткому программированию, а обучению роботов алгоритмическим процедурам. Машина сможет сама получать новые навыки и обрабатывать их с помощью искусственного интеллекта. С развитием ИИ появится больше действительно «умных» роботов. Взаимодействие человека с ними станет развиваться по нескольким основным направлениям:

• роботы, повторяющие возможности человека (протезы, экзоскелеты);
• роботы, расширяющие возможности человека;
• роботы, дистанционно управляемые человеком (для использования в труднодоступных местах);
• роботы, которые общаются с человеком голосом (чат-боты и голосовые помощники).

Владимир Смирнов из ДГТУ также считает, что роботы не оставят людей без работы:

Специальный проект Фонда «Вольное дело» Дерипаски и Журнала «Нож»

Руководство по покупке робота для детей

Основными факторами, которые следует учитывать при выборе комплекта робота, являются цена, источник питания, мобильность, простота сборки проектов, производительность, качество материала.

Стоимость 

Цена является основным фактором перед покупкой робота.

• Если вы выбираете робота по низкой цене, то он как правило поставляется с базовыми функциями и ограниченным дизайном.
• Наборы средней стоимости обеспечивают хорошую производительность, предлагая более захватывающие функции и лучшую производительность, чем малобюджетные наборы роботов.
• Высококачественные продукты предлагают большую функциональность с более интересными проектами.

Источник питания

Источник питания является обязательным для любого комплекта робота для управления устройством. Они выполняют действия, используя съемные или встроенные батареи. Основным преимуществом использования этих батарей является компактность, и они безопасны в обращении для ваших детей.

Обычно эти источники питания заряжаются через стандартные адаптеры, солнечные батареи или кабели USB.

Мобильность

Под мобильностью понимается способность свободно и легко двигаться. Роботизированные игрушки должны обладать определенной подвижностью, чтобы перемещаться или стоять в положении. Они также могут прыгать или ходить как люди и даже летать, используя крылья и лопасти.

Дистанционное управление

Пульт дистанционного управления является важной функцией, которую вы должны учитывать для любых игрушек или наборов роботов. В настоящее время роботами можно полностью управлять с помощью удаленного доступа или приложений на смартфонах. Для дистанционного управления роботом он должен находиться в диапазоне частот 2,4 ГГц, а интеллектуальные функции навигации должны работать по технологии Bluetooth или Wi-Fi

Для дистанционного управления роботом он должен находиться в диапазоне частот 2,4 ГГц, а интеллектуальные функции навигации должны работать по технологии Bluetooth или Wi-Fi.

Простота сборки роботов

Это еще один важный фактор, который вы должны учитывать при покупке роботов. Некоторые из них поставляются с возможностью управлять им сразу как вы вытащите его из коробки, а некоторые требуют сборки

Если вы предпочитаете собирать комплекты роботов, вы можете просто сделать это в течение нескольких минут, а иногда это может занять несколько часов. Для удобства пользователей некоторые производители продукции предлагают инструкции по эксплуатации с подробной информацией о процедурах сборки.