Роботехника, робототехника или robotics — это прикладная наука, которая изучает разработку и конструирование автоматизированных технических систем, по-простому — роботов.
Наука опирается на электронику, механику, телемеханику, мехатронику, радиотехнику и электротехнику. А создаются автоматизированные системы для медицины, промышленности, сельского хозяйства, космической отрасли, военных и простых граждан.
Роботов в России пока мало — всего 6 на 10 000 сотрудников, в то время как, например, в Германии 346 на то же количество человек. Но тренд к развитию есть: с 2018 по 2021 годы количество проданных роботов увеличилось производство расширилось, а число специалистов выросло.
Но, что важно, роботехника этот не унылая работа с паяльником среди микросхем у станка, а разные возможности и направления. Специалисты — роботехники, могут заниматься дизайном, разрабатывать модели и прототипы или программировать готовых роботов. Выбор обширный, а зарплаты высокие. Что необходимо, чтобы стартануть в профессии — рассказали в статье.
Нет времени читать статью? Найдите её в нашем телеграм-канале и сохраните себе в «Избранном» на будущее.
Содержание статьи
Когда появилась робототехника: история создания роботов
Военная сфера
Сфера обслуживания
Производство
Логистика
Сельское хозяйство
Космическая отрасль
Медицина
Где и как выучиться на роботехника?
Бакалавриат
Специалитет
Колледж
Какие навыки еще нужны?
Что такое робототехника?
Робототехника — это отрасль, которая включает компьютерные и инженерные науки: программирование, радиотехнику, электротехнику, механику, информатику, мехатронику, электронику, биоинженерию, телемеханику и многое другое. Все науки помогают проектировать и конструировать роботов.
Робототехника плотно связана с мехатроникой — дисциплиной, которая посвящена созданию и эксплуатации электроприводов с управлением через ПО. Такие электроприводы состоят из узлов и создают сверхточные движения. Их используют разные промышленные области — автопром, авиастроение, космическая техника, и робототехника — одна из них.
Результат работы инженеров — роботы, то есть автоматизированные устройства. Они выполняют работу вместо человека с помощью датчиков и программ. Иногда роботом управляет оператор, иногда машина действует автономно. Некоторые роботы похожи на людей — их называют андроидами, а другие выглядят как сложные механизмы или машины.
Неважно, как выглядит робот, если он решает задачу, ради которой его создали
Внешний вид робота — второстепенная задача, так как их разрабатывают для решения конкретной задачи. Если, например, нужно, чтобы робот уничтожал сорняки лазером, он будет выглядеть как машина на колесах, которая ездит по полю. А если — чтобы обучал детей, то как мультяшный персонаж, который не может ходить, но имеет подвижную мимику.
Слева направо: робот-полольщик и ИИ-робот «Мокси». Изображения: Businesswire и Embodied
Одна из ключевых особенностей роботов — это точное копирование движений животных и людей. Достигается через упомянутые выше электроприводы. По факту они являются мышцами роботов. За счет электроприводов роботы могут делать не только рутинную, опасную работу, но и точную — там, где человеку легко ошибиться. Например, собирать микросхемы или смешивать лекарства с точностью до микрограммов.
Робот-манипулятор смешивает в пробирке лекарство
Когда появилась робототехника: история создания роботов
Изначально робот появился как идея в мире фантастов в 50-х годах. Писатели представляли мир будущего, в котором машины существуют рядом с людьми и помогают им в разных сферах жизни. Термин «робот» ввел чешский писатель Карел Чапек в пьесе «Россумские универсальные роботы», написанной в 1920 году. А слово «роботехника» впервые появилось в рассказе «Хоровод» американского писателя Айзика Азимова в 1942 году.
Первые роботы появились в промышленности, что ничуть не странно: автоматизация помогала быстро собирать изделия и выполнять монотонную работу. Первый робот-манипулятор был разработан Джорджем Деволом в 1954 году. Робот был несовершенен: весил две тонны, а действиями управляла программа на магнитном барабане.
Но это не помешало изобретателю оформить патент, открыть компанию Unimation и продать первого промышленного робота американской автомобильной корпорации General Motors. Следующие, кто купил роботов Unimation, были автомобильные компании Chrysler и Ford.
Робота Unimate использовали на литейном участке производства. Манипулятор извлекал детали из формы отливки своими механическими пальцами
Советский Союз не отставал. В 30-е годы школьник Вадим Мацкевич собрал робота, который умел только поднимать руку, но это было уже само по себе достижение, так что разработку показали на Всемирной выставке 1937 года в Париже.
Первые роботы умели мало, но уже поражали воображение людей
Ближе к 40-м годам появились автоматические линии производства. Сначала для обработки деталей подшипников, а далее для создания тракторных поршней — причем автоматизировался весь процесс. В 1958 ученые СССР изобрели первую в мире полупроводниковую АВМ — предшественника современного компьютера.
Первая АВМ — большая машина, которая занимала целую комнату, но могла сама проводить расчеты
В 1960-х годах изобрели устройство для укладки металлических листов и подводного робота «Манта» с чувствительным захватным устройством. В 1969 году в СССР принялись за разработку промышленного робота «Универсал-50», после чего автоматизированные системы стали повсеместно появляться на крупных производствах. В XX веке СССР стал мировым лидером в конструировании и использовании роботов.
Так, робототехника захватила мир. Роботов стали конструировать для всех сфер жизни человека. Лидеры по использованию роботов — промышленность и военные, но развиваются и другие сферы. Например, появились экзоскелеты — то есть роботы-костюмы, которые люди надевают, чтобы увеличить возможности организма, выполнять физически сложную работу или проходить медицинскую реабилитацию.
Экзоскелет Guardian XO работает на электричестве, но в случае чего можно быстро заменить батарейку и беспрерывно выполнять физически сложную работу
Сами роботы тоже стали сложнее и совершеннее. Благодаря компьютерному зрению и искусственному интеллекту они могут различать предметы, анализировать речь людей и выполнять больше манипуляций.
Tesla Bot или Optimus — робот, которого Илон Маск показал на мероприятии «День ИИ». Робот пока заточен выполнять простые действия, например поливать растения
Где нужны роботы?
Да в принципе везде, где есть монотонная, однообразная, либо опасная и сложная для человека работа. Мы перечислим самые востребованные области и расскажем, какие задачи роботы там решают.
Военная сфера
В военных целях роботов стали производить чуть ли не в первую очередь. Сначала изобрели беспилотники, дальше — больше: появились военные роботы-дроны, собаки, минеры, патрульщики и разведчики — это лишь часть того, что создают роботехники для армий.
В армии используют самых разных роботов самых разных конструкций: для слежки, разведки, ведения боя
Сфера обслуживания
Для сферы обслуживания выпускают роботов-официантов, нянь, консультантов, экскурсоводов, продавцов. Часто такие машины выглядят как люди, поэтому их называют андроидами. Они умеют воспроизводить дыхание, мимику и даже моргать.
Роботы-андроиды абсолютно автономны — то есть не управляются оператором, а обладают искусственным интеллектом: умеют анализировать информацию, накапливать опыт и становиться умнее. Их действия производит программа, которая сама выбирает, как роботу поступить в той или иной обстановке.
Пример андроида — робот София с искусственным интеллектом. Умеет проявлять эмоции, узнавать людей, понимает речь, а также учится при взаимодействии с людьми и так становится умнее
Производство
Для производства создают особый тип роботов-манипуляторов, которые перемещают предметы, собирают механизмы, упаковывают грузы и выполняют другие операции. Роботы состоят из управляемого механизма вроде человеческой руки, которая выполняет двигательные функции, и управляющего устройства — то есть вычислительного центра.
Роботов устанавливают на производственных линиях, чтобы повысить объем выпуска продукции, изолировать человека от вредного труда и выполнять работу без ошибок
Например, в 2017 году российская компания Aripix Robotics создала робота-манипулятора Aripix A1. Его купил «Храпуновский инструментальный завод», чтобы машина выполняла задачи вроде загрузки материала в плавильную печь — достаточно опасный для человека труд.
Все действия производственные роботы выполняют с помощью механизированной руки
Логистика
В логистике активно используют роботов, причем для разных задач. Например, некоторые машины нужны, что перевозить грузы. Таких использует Amazon — американская компания электронной коммерции. Роботы Pegasus доставляют посылку до места погрузки.
Транспортировка грузов — физическая тяжелая работа, поэтому ее поручают роботам
Существуют также роботы-курьеры, например, для разноса еды или интернет-заказов. Такие есть у Яндекса. Недавно они начали развозить посылки Почты России в некоторых районах Москвы.
Роботы могут доставлять посылки в любую погоду и время суток
Сельское хозяйство
Сельское хозяйство использует роботов, чтобы получать больше урожая и снижать стоимость продуктов. В отрасли используют беспилотников, чтобы орошать поля, «агрономов», задача которых — изучать состав почвы, сеять, собирать урожай, уничтожать сорняки, и роботов-животноводов для доения коров и кормления птиц.
Роботы точно знают, сколько воды, удобрения и света надо растениям. В итоге это помогает получить больше урожая
Отдельная категория роботов — роботизированные теплицы и целые фермы, например по разведению кузнечиков, которых употребляют в пищу. Они фактически полностью выращивают урожай без участия человека.
Как, например, вертикальные фермы iFarm с ПО и дронами для управления процессами выращивания салатов, ягод и овощей. Изображение: Городские теплицы
Космическая отрасль
В космической отрасли необходимы роботы-луноходы, которые способны исследовать поверхности космических тел, и различные манипуляторы, чтобы брать образцы грунта, ремонтировать космические станции или перемещать грузы между отсеками.
В отрасли также разрабатывают роботов-андроидов, которые в будущем смогут отправляться на другие планеты, например Марс, чтобы исследовать обстановку и собирать пробы грунта.
Медицина
В медицине используют роботов, которые ставят диагнозы, проводят операции и восстанавливают людям здоровье. Например, диагност IBM WATSON помогает врачам находить болезни. Врач загружает в компьютер симптомы, сведения от пациентов и результаты анализов, а машина подбирает диагноз.
Отдельный тип роботов — роботы-пациенты, На них врачи учатся проводить операции, например ставить пломбы детям.
Робот-ребенок Pedia_Roid предназначен для стоматологов. Он может двигать глазами, биться в конвульсиях, чихать, шевелить языком, и все это, чтобы врачи научились ставить пломбы детям в любых условиях
Кто создает роботов?
Роботехники, то есть разработчики роботов и роботизированных систем. На самом деле роботехники — это общее название. По факту инженеры занимаются разным: кто-то роботов собирает, кто-то программирует, кто-то чинит. Работают командой, а не поодиночке, потому что создание даже одного робота — сложный процесс.
Среди типичных ежедневных задач команды инженеров:
- продумывать механику будущего робота;
- конструировать электронную начинку;
- все собирать и программировать.
На каждое действие нужен свой специалист, поэтому инженеры могут разделяться по специализациям. Вот только некоторые из них:
- Инженер-конструктор. Занимается расчетами, например механической части на жесткость.
- Инженер-проектировщик. Создает чертежи и объёмные 3D-модели будущих роботов и их деталей.
- Сервисный инженер. Занимается диагностикой, монтажом роботов, чинит их по гарантии и обеспечивает техническую поддержку клиентов.
- Программист по роботехнике. Пишет программы, которые, по сути, и управляют роботом.
- Дизайнер инженерной графики. Придумывает внешний вид робота и пользовательские интерфейс, если робот, например, управляется через мобильное приложения.
- Инженер-испытатель. Занимается тем, что тестирует спроектированные и разработанные системы автоматизации.
Роботехники работают в автоконцернах, на авиационных предприятиях, в космической отрасли, инженерных компаниях, в различных стартапах. По данным zarplan, получают роботехники в среднем 127 000 руб., но руководители, главные специалисты и те, кто обладает редким опытом, могут претендовать на зарплату выше.
Где и как выучиться на роботехника?
Чтобы работать роботехником, придется получить высшее образование. Учиться можно в МГТУ им. Баумана, СколТехе, ИТМО, Политехе, Иннополисе, ЛЭТИ, РТУ МИРЭА, БГТУ «Военмех» им. Устинова, ВВА им. Гагарина.
Выдают дипломы не только в вузах, но и в колледжах. Например, в Политехническом колледже № 8 в Москве и в Колледже электроники и приборостроения в Санкт-Петербурге.
Бакалавриат
Учиться надо четыре года. Основное направление — 15.03.06 «Мехатроника и робототехника», но можно выбрать и другие программы:
- 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», программа «Цифровая энергетика и робототехника», «Робототехника в электромеханических системах»;
- 15.03.01 «Машиностроение», программа «Роботостроение объектов для нефтегазового комплекса»;
- 27.03.02 «Управление качеством», программа «Управление роботизированными производственными системами».
Специалитет
Специалитет занимает 5,5 лет учебы, направления следующие:
- 24.05.05 «Интегрированные системы летательных аппаратов», программа «Интегрированные интеллектуальные робототехнические комплексы», «Робототехнические системы авиационного вооружения» (МАИ);
- 17.05.02 «Стрелково-пушечное, артиллерийское и ракетное оружие», программа «Роботизированные комплексы вооружения»;
- 15.05.02 «Робототехника военного и специального назначения».
Колледж
В колледжах готовят инженеров, которые смогут эксплуатировать и отслеживать роботов. Специальности всего две:
- 15.02.10 «Мехатроника и мобильная робототехника;
- 15.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание роботизированного производства».
Дополнительные навыки
Прийти в роботехнику могут программисты со знанием языков С, С++ и ассемблера. Именно на них пишут системные программы, которые управляют роботами и роботизированными системами. Программы для готовых роботов, например код искусственного интеллекта, программисты пишут на Python и Java.
Главное о робототехнике
- Робототехника — это наука, которая проектирует, конструирует, собирает и выпускает роботов и роботизированные системы.
- Наука связана с разными инженерных дисциплинах, а именно с программированием, радиотехникой, электротехникой, механикой, информатикой, мехатроникой, электроникой, биоинженерией, телемеханикой и другими.
- Чтобы создавать роботов, необходимо получить диплом в вузе либо колледже.
- Учиться можно по разным программам, а работать — по разным направлениям. Например, можно устроиться инженером-конструктором, проектировщиком, испытателем, дизайнером или программистом.
- Роботехники создают роботов для разных отраслей и сфер бизнеса. Например, для военных, промышленности, космической отрасли, сферы обслуживания, медицины.
Высоких вам конверсий!
