Где применяется робототехника

Робототехника – отрасль машиностроения, занимающаяся проектированием, конструированием и эксплуатацией роботизированных систем. Сфера применения роботов охватывает такие отрасли, как промышленность, строительство, медицина, сельское хозяйство. Согласно статистике Росстата, в России роботов чаще используют при производстве лекарств, резины и пластмасс, пищевой продукции. Робототехника внедряется и в менее технологичные отрасли – производство изделий из дерева и текстильных изделий. Использование роботизированных систем позволяет трансформировать производственные процессы, обеспечивать точность и безопасность выполнения операций, снижать расходы на оплату труда.

Понимание того, где применяется робототехника сегодня, позволяет определить потребность в квалифицированных кадрах для предприятий, стремящихся к роботизации производства.

Роботизированный цех на автомобильном заводе

По назначению роботы бывают:

• • Промышленные: охватывают автомобильную, строительную, сельскохозяйственную, энергетическую, пищевую отрасли и др.;
• • Медицинские: применяются в хирургии, фармацевтике, уходе за больными, диагностике заболеваний и для подготовки медицинских специалистов;
• • Бытовые: предназначены для помощи по дому и транспортировки вещей;
• • Для обеспечения безопасности: незаменимы при ликвидации пожаров, борьбе с наводнениями, обезвреживании взрывчатых веществ и спасении людей;
• • Военные: включают летательные, наземные и подводные аппараты, задействованные в военных операциях;
• • Исследовательские: используются для изучения экстремальных сред, таких как зоны с высокой или низкой температурой, повышенным радиационным фоном. Эти устройства способны работать в воде, под землей и даже в космическом пространстве.

Промышленные роботы

Автомобильная промышленность является одним из лидеров в области внедрения робототехники в производственные процессы. Роботы применяются для сборки машин, установки деталей, нанесения лакокрасочного покрытия и контроля качества готовой продукции. На венгерском предприятии AUDI Hungary для производства автомобилей используются роботы Fanuc, а на французских заводах Renault – роботы, выполняющие лазерную и плазменную резку.

Российский автопроизводитель «АвтоВАЗ» применяет промышленных роботов на участках сварки, покраски, в прессовом производстве, на линиях сборки двигателей и в общем производственном потоке. В производственных цехах установлены роботы, осуществляющие вклейку лобового стекла и одновременную фиксацию колесных дисков с помощью четырех гаек.

Роботизация в пищевой промышленности затрагивает процессы обработки и упаковки продукции. В качестве примера можно привести шведскую компанию Atria Scandinavia, которая применяет коллаборативных роботов UR10 для упаковки и маркировки товаров: на каждой линии производства обрабатывается по 200 позиций в час.

Роботы могут использоваться для разделки туш животных, сортировки овощей по размеру и цвету, нарезки хлеба, колбас и деликатесов. Они позволяют эффективнее использовать сырье и материалы, поскольку контролируют потребление ингредиентов и дозируют необходимое количество компонентов. Это приводит к снижению производственных издержек и повышению качества готовой продукции.

В энергетике роботы выполняет обслуживание и ремонт энергетического оборудования. Некоторые из них осуществляют автономную навигацию по территории предприятия и проводят инспекции инженерных систем для выявления неисправностей. Это сокращает сроки проведения регламентных работ и устранения возникающих поломок. Кроме того, автономные устройства могут применяться для непрерывного контроля за состоянием энергетической инфраструктуры. Оснащенные датчиками и камерами, они отслеживают параметры работы систем, такие как температура и давление, а также выявляют возможные утечки.

В сельском хозяйстве роботизированные комплексы находят применение в задачах точного земледелия: посеве культур, удалении сорняков, прореживании посадок и сборе урожая овощей, фруктов и ягод. Испанский робот Agrobot SW6010, например, использует сенсоры и манипуляторы для обнаружения и сбора зрелой клубники. Существуют также роботы, которые берут образцы почвы для создания детальных карт полей и внесения удобрений. Появляются и системы автономного управления для сельскохозяйственной техники – тракторов и комбайнов.

В строительной отрасли роботы используются для возведения, сноса и обследования зданий и сооружений. Строительные 3D-принтеры способны создавать элементы из бетона или других композитных материалов. Так, в пригороде Остина (США) с помощью 3D-принтеров Vulcan было возведено большое количество частных домов. Огромный роботизированный принтер, имеющий размеры 14,2 м х 4,75 м, послойно наносил композитную смесь из сопла, следуя заданному чертежу, для формирования конструкции здания.

Дроны в строительстве незаменимы при составлении топографических карт местности, мониторинге площадок и выявлении опасных участков, подготовке отчетов о ходе строительных работ.

Роботизированные экзоскелеты для поддержки спины и плеч значительно повышают скорость работы и общую производительность рабочих на стройплощадке. Это достигается за счет расширения физических возможностей человека благодаря конструкции, надеваемой на верхнюю часть туловища и обеспечивающей безопасный подъем и транспортировку тяжелых предметов.

Медицинские роботы

Внедрение роботизированных систем в медицину открывает возможности для повышения точности диагностики и проведения медицинских манипуляций, минимизации вероятности ошибок и повышения безопасности как для пациентов, так и для медицинских работников.

Роботы-хирурги оказывают содействие врачам в проведении сложных операций в минимально инвазивной хирургии. В спинальной хирургии роботы способны надежно фиксировать инструменты и элементы имплантатов и передвигать их точно в место установки винтов для декомпрессии позвоночника. Для выполнения работы роботу потребуется всего несколько небольших разрезов, сопоставимых по размеру с монетой. Это существенно уменьшает риск травмирования здоровых тканей и сосудов, возникновения инфекционных процессов и воспалений, а также сокращает время заживления ран.

Роботы-ассистенты помогают медицинскому персоналу справляться с рутинными задачами, такими как забор крови, измерение температуры тела или проведение гигиенических процедур. Другим роботам можно поручить санитарную обработку помещений. Робот Xenex, например, использует импульсное ксеноновое освещение и способен продезинфицировать палату менее чем за двадцать минут.

Диагностические роботы применяются для анализа лабораторных образцов, проведения ультразвукового исследования и эндоскопии. Разработаны модели, способные выполнять ускоренный анализ крови. Два таких робота обрабатывают по три тысячи образцов ежедневно, по 7-8 пробирок в минуту: один считывает информацию со штрихкода и передает образец в сканер, другой забирает пробы и загружает их в устройство для центрифугирования и последующего анализа. Еще пример – капсульная эндоскопия: пациент проглатывает капсулу, которая, продвигаясь по желудочно-кишечному тракту, собирает данные и делает диагностические снимки.

Реабилитационные роботы бывают двух видов: терапевтические роботы, помогающие пациентам выполнять упражнения (например, экзоскелеты), и роботы-протезы, заменяющие утраченные конечности. Существуют нейромышечно-скелетные протезы, которые крепятся к кости и управляются с помощью двунаправленных интерфейсов, соединенных с нервно-мышечной системой человека посредством электродов, имплантированных в нервы и мышцы. В результате роботизированная конечность приводится в движение силой мысли.

Роботизированные тренажеры используются в процессе обучения врачей и медсестер для повышения квалификации медицинских специалистов. Они позволяют отрабатывать типичные клинические ситуации или выступают в роли симуляторов пациентов (роботы-манекены), имитирующих человеческий организм или отдельные его части. Иногда такие роботы демонстрируют реалистичное поведение, имитируя дыхание, потоотделение, кровотечение, движения конечностей и реакцию зрачков на свет.

Бытовые роботы

Бытовые роботы автоматизируют различные домашние задачи, облегчая жизнь человека. Сюда можно отнести автономные пылесосы, газонокосилки, снегоуборщики, мойщики окон и стекол, чистильщики бассейнов.

Будущее роботизации: в ближайшие годы можно ожидать еще более широкого распространения роботов в рабочей и повседневной областях жизни. Эти изменения будут не только повышать качество жизни, но и создавать новые профессии и формы взаимодействия человека и машин. Технологии, которые еще недавно казались фантастикой, сегодня становятся реальностью, формируя облик завтрашнего дня.

Образовательная робототехника

Образовательная робототехника приобрела широкое распространение во многом благодаря знаменитому конструктору Lego. Эта популярность обусловлена не только востребованностью традиционных конструкторов, но и образовательных наборов, которые компания начала предлагать еще в 1980-х. Благодаря учебным наборами каждый мог попробовать себя в роли создателя роботов.

В России экспериментальные программы по робототехнике внедрялись в школах с 2008 года. Появлялись кружки в школах и центрах дополнительного образования детей. Переломным моментом стало открытие детских технопарков «Кванториум» в 2017 году, в которых детей начали учить основам робототехники: электронике, мехатронике, конструированию и программированию роботов. Занятия проходили с использованием конструкторов Lego Mindstorms EV3 и базовых моделей роботов VEX IQ.

Вариант оснащения робо-лаборатории в кванториуме гимназии им. А.С. Пушкина г. Сыктывкара

С 2022 года робототехника официально включена в школьную программу. При этом, отдельного предмета как такового нет, образовательный модуль интегрирован в программу предмета «Труд (технология)». Сегодня для школьных занятий робототехникой приобретаются роботы DOBOT Magician, комплекты на базе TurtleBot3, роботы DJI Robomaster S1 и др.

Действующий Приказ 838 Минпросвещения от 25.12.2024 предлагает выделять в школе отдельный кабинет для занятий робототехникой (на базе кабинета труда) – универсальный кабинет цифровых технологий. Оснащается он оборудованием для изучения электроники, аддитивных технологий и беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Читайте про предложенный специалистами компании «Ростком» вариант оснащения кабинета цифровых технологий для МОУ СОШ №30 г. Сыктывкара в отдельной статье.

Изучая робототехнику в школе дети развивают:

• • Навыки программирования;
• • Умение преобразовывать информацию в код;
• • Критическое мышление;
• • Интеллект;
• • Навыки сборки автоматизированных систем;
• • Пространственное воображение;
• • Способность анализировать и систематизировать свои действия;
• • Навыки работы в команде.

Эти навыки окажутся полезными при выборе будущей профессии. Дети, увлеченные робототехникой, часто выбирают технические и творческие направления, становясь программистами, инженерами и архитекторами.

Заказать образовательные наборы по робототехнике в компании «Ростком»

Специалисты компании «Ростком» помогут подобрать оборудование для образовательных учреждений и предоставят комплексное техническое и методическое сопровождение от этапа предварительной консультации до настройки оборудования.

За консультацией обращайтесь по телефонам: +7 (8212) 32-25-25, +7 (800) 301-12-65 (звонки бесплатные по всей России) или оставьте заявку на нашем сайте.