Что развивает робототехника: Все о пользе робототехники: 10 фактов, которые помогут выбрать секцию для ребенка | НГС24

Что такое робототехника и чем она полезна для детей

Робототехника (наука о роботах) становится все более и более популярной. На заводах трудятся руки-манипуляторы, профессиональным операторам и любителям на помощь пришли летающие дроны, чтобы облегчить жизнь хозяйкам, появились бытовые роботы пылесосы и мойщики окон, специальные роботы исследуют космос, а для того, чтобы помочь людям с ограниченными возможностями, появляются высокотехнологичные протезы и экзоскелеты.

В XXI веке возможность заниматься робототехникой появилась не только у ученых, но у и школьников! О том, что такое робототехника и чем она полезна для детей расскажут преподаватели нашего образовательного центра POLYCENT.

Ярослав Кондратьев

Преподаватель направления «Робототехника»

Методист детского образовательного центра POLYCENT

Старший тренер сборной Team Polycent

На сегодняшний день изучение основ робототехники для детей возможно в школе и в кружках дополнительного образования.

Многие родители сейчас задаются вопросом, зачем детям робототехника? Такие занятия развивают творческий потенциал ребенка. Обратите внимание на робототехнику, если ваш ребенок проявляет интерес к технологиям.

Робототехника поможет практически прокачать школьнику физику, сразу увидеть результат написанной программы, проявить инженерные качества и создать свой собственный проект.

Спортивная робототехника может подтолкнуть ребят к выбору дальнейшей профессии в сфере робототехники, высоких технологий или программирования. Это уже не любительский кружок по конструированию. Занятия требуют максимальной отдачи, изучения смежных дисциплин, постоянных тренировок и работы над ошибками.

Максим Сильченко

Преподаватель направления «Робототехника»

Выпускник факультета «Мехатроника и Робототехника» МИРЭА

Тренер спортивного направления робототехники

Робототехника – это не будущее, это настоящее ребенка! Нет, безусловно у робототехники есть будущее, но занятия робототехникой позволяют совершенствовать свои навыки непосредственно в данный момент времени. Она развивает как физические, так и умственные способности ребенка. Сочетает в себе такие дисциплины, как математика, физика, информатика и логика, творческая деятельность и коммуникация с окружающими. 

Никто точно не знает, что может быть популярно через 10-15 лет, ведь сейчас также активно развиваются такие направления, как искусственный интеллект и нейросети, которые, безусловно, будут тесто связаны с робототехникой (но как и в каком виде – это уже отдельный вопрос). Поэтому занятия робототехникой решают проблему в данный момент, а не в абстрактном будущем – позволяют ребенку проникнуться инженерией с ранних лет, что, безусловно, поможет ему в дальнейшем определить вектор развития его как специалиста в том или ином направлении.

Михаил Ревякин

Преподаватель направления «Робототехника»

Соавтор учебных пособий по робототехнике для младших школьников и один из создателей Авторской мастерской по робототехнике в издательстве Бином.

Тренер спортивного направления робототехники

Многие ребята сейчас приходят на занятия робототехникой в возрасте 4-5 лет. Назвать это полноценной робототехникой трудно. Но на базе образовательных конструкторов учащиеся обучаются конструированию, работе с инструкцией, учатся взаимодействовать друг с другом и преподавателем, развивают мелкую моторику, изучают алгоритмы без компьютера. 

Следующий этап – конструирование моделей, которые можно запустить при помощи компьютерной программы. Сначала ученики копируют программу, написанную преподавателем. Но постепенно учатся писать свои собственные. Ведь на начальных этапах это не составляет труда – для таких моделей используют визуальное программирование, где каждое действие запускается при помощи блока-картинки. Блок с изображением мотора и поворотной стрелкой направо означает вращение мотора по часовой стрелке. 

Для ребят постарше программирование становится сложнее, а сама робототехника перестает быть модульной (из готовых конструкторов). Постепенно учащиеся начинают знакомиться с электроникой и узнают, как устроены различные электронные компоненты, создают робота собственными руками! 

Карина Блинова

Преподаватель направления «Робототехника»

Методист детского образовательного центра POLYCENT

Тренер спортивного направления робототехники

В чем польза от занятий робототехникой для современных школьников? В первую очередь, нужно понять для самих себя – что вы и ваш ребенок хотите получить от занятий. Прикоснуться к чему-то модному и перспективному или направить ребенка, который проявляет способности в конструировании? Или, наоборот, не проявляет, но вы хотите дать ему возможность познакомиться с таким направлением, вместо долгих часов, которые он дома просиживает за компьютерными играми? А может вы видите его победителем международных соревнований по робототехнике? Все это здорово, полезно для развития и так далее. Но, в первую очередь, это должно быть действительно интересно самому ребенку.

Ведь занятия робототехникой для детей – это не про игрушечных роботов. Это обучение, где ребята в занимательной форме изучают основы механики и конструирования, развивают свои творческие способности, учатся работать в команде, соревнуются и знакомятся с основами программирования. Нет единого курса по робототехнике для детей. Поэтому если вы задумываетесь, с какого возраста отдать своего ребенка в кружок, то ответ будет – практически с любого. Начиная с 4-5 лет, можно познакомиться с этим направлением. На сегодняшний день существует огромное количество готовых конструкторов для модульной робототехники, а также возможность самостоятельной сборки простых моделей из различных компонентов.

Робототехника – это про автоматизированные системы, которые действуют по заранее заложенным программам. Роботы незаметно окружают нас. В основном, на производстве и в быту. В будущем появится множество профессий, связанных с робототехникой. Это будут инженеры, дизайнеры, тестировщики, мастера по ремонту вышедших из строя машин, программисты роботов и так далее.

Возможно, детские курсы ардуино стану первым шагом в выборе специальности для вашего ребенка! 

7 причин заняться робототехникой

Робототехника — это прикладная наука, которая включает в себя программирование, проектирование и разработку. Главным направлением является использование роботов для автоматизации технологических процессов. Учебные программы робототехники объединяют программирование, математику, механику, логику, физику. У детей, которые изучают эти дисциплины в школе или на курсах, развивается логика и творческие способности. К тому же у ученика повышается уровень знаний по школьным предметам и точным наукам.

Мы стараемся дополнять современное образование. Помогаем напрямую с учёбой ребятам начиная с 6 класса. Когда начинается физика и информатика, наши ученики уже умеют рассуждать логически. На этом этапе становятся заметны навыки в программировании.

Оксана Букина, руководитель и преподаватель детской IТ-школы Адукар

Развитие проектного мышления

Конструирование и программирование робота развивает проектное мышление. Этот тип мышления помогает смотреть на все задачи и цели как на проект, который нужно завершить. Ребёнок понимает, что каждое его действие направлено на результат, и начинает мыслить задачами. Он представляет робота и функционал, которым нужно его наделить, пошагово работает над проектом, пока не достигнет желаемого результата. Школьнику будет понятно, как завершить начатое ещё до того, как процесс будет запущен. И это очень важно. Ведь во многих современных индустриях рабочий процесс — это ведение проектной деятельности. Поэтому такой тип мышления будет полезен для большинства специалистов.

Достижение результата

В робототехнике невозможно бросить проект на середине. Решение каждой задачи нужно не только продумать, но и привести в действие. Даже если для этого требуется приложить усилия, прибегнуть к экспериментам и отойти от намеченного плана. Ученик не будет останавливаться на абстрактных идеях и пугаться больших задач. Доводить дело до конца — важное качество, которое поможет ребёнку в дальнейшем образовании и карьере.

Креативность

Эксперименты и работа с техникой раскрывают творческий потенциал ребёнка. Он постоянно находится в поиске решений задач и непредвиденных проблем. Школьник всё время придумывает, как прийти к цели, и учится генерировать идеи. В современном мире практически все прогрессивные сферы нуждаются в специалистах, которые могут привнести в общее дело что-то новое. Поэтому умение творчески подходить к работе ценится высоко.

Инженерная мысль

Работа с машиной как основная составляющая робототехники, развивает техническое мышление и прививает инженерную мысль. Ребёнок не просто фантазирует, как привести в работу детали. Он прибегает к смекалке, применяя свои знания в физике, математике и других науках. Такое качество поможет ребёнку в будущем во многих областях, ведь инженерное мышление — основа глобального прогресса.

Развитие логики

Невозможно собрать робота, не составив логическую цепочку будущих действий. Ребёнок учится не просто следовать инструкции, но и понимает, что каждая, даже самая маленькая деталь важна, а элементы связаны. Развитая логика станет для ребёнка основой для его профессионального пути, поэтому стоит уделять этому навыку внимание с раннего возраста.

Практика

Все полученные в школе знания ребёнок учится применять на практике. И робототехника становится необходимым дополнением к школьному образованию.

Ребёнок, который учится у нас, в четвертом классе может собрать цепь руками с помощью конструктора Arduino. Даже не нужно зубрить Закон Ома. Он сам его объяснит. И школьник на этом этапе недоумевает, почему одноклассники не понимают программу, которая ему даётся естественно.

Оксана Букина, руководитель и преподаватель детской IТ-школы Адукар

Старт в карьере

Начиная изучать робототехнику, ребёнок делает первый шаг в карьере. Ведь это одно из самых востребованных направлений, в котором не хватает профессионалов. В мире большая нехватка квалифицированных специалистов в технологиях искусственного интеллекта — области, в которой разбирается каждый робототехник. На прогрессивных предприятиях теперь работают машины, а не рабочие. Человек только разрабатывает, программирует и управляет роботом. Робототехника помогает в профессиональном развитии даже тем детям, которые ещё не определились, кем они хотят стать в будущем. К окончанию школы они уже умеют применять полученные знания на практике, имеют развитый аналитический склад ума и не боятся трудностей.

Приходите заниматься в IT-школу АдукарУ нас есть курсы программирования и робототехники. Погружаемся в информационные технологии, создаём и тестируем игры.Записаться на пробное занятие

***

Подписывайся на уведомления adukar.by, чтобы узнавать о важных новостях, акциях и мероприятиях первым!

Перепечатка материалов с сайта adukar.by возможна только с письменного разрешения редакции.

«Робототехника развивает у детей навыки XXI века»

В детском центре «Глобус» уверены — робототехника подходит всем детям, ведь она позволяет развивать в них эти навыки

Сейчас практически у каждого ребенка есть радиоуправляемые игрушки, но иметь робота — это предел всех мечтаний. А если еще научиться самому им управлять, так это уже просто круто. Создавать и программировать роботов учат на занятиях по робототехнике в различных учебных заведениях, но, пожалуй, немногие берутся за это дело со столь раннего возраста, как детский центр «Глобус».

Основная деятельность детского центра «Глобус» — дошкольное и дополнительное образование детей от 3 до 12 лет

«РОБОТОТЕХНИКА ПОДХОДИТ ВСЕМ ДЕТЯМ»

Основная деятельность детского центра «Глобус» — дошкольное и дополнительное образование детей от 3 до 12 лет. Именно в этих стенах дети по-настоящему счастливы, ведь здесь можно заниматься именно тем, чем хочется. Учитывая особенности XXI века, где во главе угла стоит механизация и информатизация, все больше внимания уделяется робототехнике.

Роботы различных размеров, форм и уровней сложности — уже часть нашей повседневной жизни, а в будущем, по предсказанию множества авторитетных экспертов, всего через два десятка лет люди и роботы будут жить бок о бок, поэтому знать основы инженерии, уметь управлять автоматизированными системами сейчас необходимо даже ребенку. Но выявить и развить навыки конструирования, моделирования, а также удовлетворить инженерную любознательность ребенка можно только в команде профессионалов.

«Мы одними из первых прошли сертификацию на проведение занятий по „Лего-конструированию“, — отметила учредитель ЧОУ ДОД „Глобус“ Люция Баширова. — Нами создана уникальная среда, которая погружает детей в атмосферу творчества. Здесь в этом мини-конструкторском бюро они воплощают свои фантазии в жизнь. Все занятия проводятся в продуманной до деталей, адаптированной в соответствии с возрастом среде».

«У нас дети начинают заниматься конструированием с трех лет, — говорит педагог по „Лего-конструированию“ Александра Курито. — Сначала в рамках комплексной развивающей программы, а затем те, кого заинтересовало это направление, могут продолжить углубленное обучение в рамках студии. Здесь ребенок играя строит свою историю, будь то спасение обезьянки на необитаемом острове или создание машины будущего. При этом, сам не замечая того, ребенок обучается: знакомится с законами механики, учится строить сооружения в соответствии с их реальными размерами и положением в пространстве. Он осознает правила построения истории: начало, главные герои, события которые с ними происходят, завершение истории обязательно со счастливым концом. У детей развивается мелкая моторика, пространственное и логическое мышление, умение представлять результаты своей работы».

Кстати, многие ошибочно полагают, что робототехника подходит детям только с математическим уклоном. Это направление подходит всем, ведь оно позволяет развивать навыки XXI века, а именно: умение ставить цели, искать пути их решения, используя имеющиеся ресурсы, развивать навык работы с информационными ресурсами, умение вычленять главную мысль из большого потока; и, конечно же, коммуникационные навыки. К ним в первую очередь относится умение презентовать результаты своей работы, отстаивать свою точку зрения, аргументированно отвечать на вопросы.

Воспитанники детского центра «Глобус» занимают призовые места в различных конкурсах

«ХОЧУ СОЗДАТЬ РОБОТОВ, КОТОРЫЕ БЫ СПАСАЛИ И ЛЕЧИЛИ ЛЮДЕЙ»

Но самое главное, что для детей робототехника — удивительная мотивация. Как говорит мама Родиона: «Мой сын готов выполнять всю домашнюю работу заранее, вставать в 6 утра и учиться на отлично, лишь бы я привела его на робототехнику».

Многие из детей, обучающихся в центре «Глобус», уже готовы связать с робототехникой жизнь.

«Мне нравится, что я сам могу создать робота и заставить его выполнять мои команды, — поделился мнением Анвар. — Очень нравится возиться с деталями и создавать что-то новое, программировать роботов. Готов заниматься этим всю жизнь!»

Ключ к успеху юных талантов, по мнению руководства центра, лежит в преподавательском составе. Ведь в «Глобусе» работают преподаватели и методисты с многолетним опытом работы именно в техническом творчестве.

Кто знает, может быть, именно выпускники детского центра «Глобус» создадут один из первых летающих автомобилей — во всяком случае, такие проекты в их головах уже есть

«Мы один из немногих центров, где детей обучают робототехнике в столь раннем возрасте, — отметил педагог по робототехнике детского центра „Глобус“ Айдар Ашрапов. — Сам производитель рекомендует привлекать к этим программам детей начиная с 4-го класса, у нас же этим занимаются первоклашки и, надо отметить, весьма успешно. Например, в этом году наша команда заняла первое место на городских соревнованиях по робототехнике „Сумо“ в номинации „Проекты WeDo“».

По словам Ашрапова, чтобы у детей был всегда стимул, каждый пройденный этап закрепляется проведением внутренних соревнований, а в конце года каждый из них представляет и защищает полноценный проект по заданной теме, причем тематика чаще всего социально направлена, и это должен быть полезный робот.

«Я хочу создать роботов, которые бы спасали и лечили детей», — поделилась планам на будущее Алия.

Кто знает, может быть, именно выпускники детского центра «Глобус» создадут один из первых летающих автомобилей — во всяком случае, такие проекты в их головах уже есть.

«От робототехники я получаю истинное наслаждение, — поделился впечатлениями Арсений. — Безумно нравится создавать что-то своими руками. В будущем хочу построить машину без колес, которая будет подниматься за счет электромагнитных волн и покорять большие расстояния…»

0+

Что такое робототехника для детей? — NIX Academy

Ежедневно технологии искусственного интеллекта и робототехники открывают перед нами перспективы, о которых когда-то мы даже не мечтали. Сегодня автономные роботы Boston Dynamics делают сальто,  умеют бегать как живые люди и даже таскают огромные грузовики, а доставку к дому делает робот, созданный компанией Amazon Robotics. Роботы и искусственный интеллект учатся читать мысли и порой становятся неплохими собеседниками в чатах:)

Но самые важные открытия еще впереди. И осуществить их предстоит нашим детям. Эра робототехники и искусственного интеллекта только на старте своего развития, и культовые инноваторы прогнозируют ей невероятное будущее. 

В апреле 2019 года Родни Брукс выступил на технологическом саммите в Стамбуле с научно-популярным докладом на тему «Что такое робототехника и искусственный интеллект, в каком направлении они развиваются и как повлияют на человечество уже в ближайшем будущем».

Improve your skills: Родни Брукс — известный американский ученый и исследователь в области робототехники, соучредитель и основатель iRobot, председатель и главный технический директор Rethink Robotics. Его компания производит роботов для работы в условиях агрессивной среды. Например, для разминирования военных объектов или ликвидации аварий. С помощью роботов iRobot ликвидировали последствия аварии на японской АЭС «Фукусима-1».

Ученый уверен, робототехника и искусственный интеллект — наиболее перспективные направления деятельности на сегодняшний день. И считает, что лучшего хобби для современного ребенка, чем изучение STEM, робототехники и программирования быть не может.

Зачем ребенку робототехника?

Чтобы дать ответ на этот вопрос, давайте посмотрим, что такое робототехника и искусственный интеллект.

Робототехника — прикладная наука, которая занимается разработкой автоматизированных технических систем. В современном мире робототехника стала увлекательным и доступным инструментом изучения STEM (естественных наук, технологий программирования, инженерии и математики). Изучая робототехнику, дети получают замечательную возможность реализовать себя в роли проектировщиков, техников и программистов.

В процессе обучения в классах ученики изучают дисциплины и их взаимосвязи, используя современные, технологичные и увлекательные инструменты.

Искусственный интеллект — способность цифрового компьютера или управляемого компьютером робота выполнять задачи, связанные с интеллектуальными процессами, характерными человеку, как: способности управлять, рассуждать, говорить, анализировать информацию, структурировать ее и т. д. Искусственный интеллект «живет» в умных колонках Amazon Alexa и Google Home Mini, а также в любом приложении смартфона. Например, когда вы делаете фото с помощью телефона и видите в кадре небольшие желтые квадраты вокруг лиц — это работает система искусственного интеллекта, задача которой настроить и оптимизировать параметры фотокамеры для съемки.

А еще 10 лет назад никто и представить себе не мог, что такая технология реальна. Второй пример искусственного интеллекта — технология глубокого обучения. Многие специалисты склонны считать, что принципы глубокого обучения похожи на то, как учиться мозг человека. Например, в систему вводится фонетика человеческой речи, затем через нее пропускается сама речь, и система распознает ее! На этом принципе уже работает инструмент распознавания речи в облачном сервисе Google Docs.

Обратите внимание! Если вы ищете курсы робототехники для детей в Харькове, ознакомьтесь с программой наших курсов LEGO и ARDUINO.

Возвращаемся к докладу Родни Брукса, во время которого он рассказал, каким видит будущее робототехники и ИИ. Так вот, ученый уверен, что:

— робототехника будет позитивно влиять на демографию и изменение климата, а стимулом к этому станет высокоскоростной 5G и цифровизация. Объясняет это тем, что связь нового поколения предоставит смартфонам высокую скорость загрузки информации и, как следствие, обеспечит технологии машинного обучения огромными массивами данных.

— мы должны стимулировать роботизацию, чтобы помогать людям. Брукс проанализировал демографические данные США, Италии, Китая и Японии, и прогнозирует, что через 20 лет в этих странах будет жить очень много пожилых людей, которые будут нуждаться в помощи. И потребности у них могут быть самыми разными: от роботов, которые помогут обуть ботинки, до роботизированных машин, которые приготовят чай или кофе. Но самое важное — пожилые люди будут нуждаться в качественной медицинской помощи. И если гуманоидные медсестры в ближайшем времени уж точно не появятся, то умную одежду, которая может собрать медицинские показатели человека за несколько секунд и установить диагноз с помощью ИИ, уже разрабатывают.

— из-за климатических изменений страдает отрасль сельского хозяйства. Тысячами лет  фермы располагались под открытым небом, но в связи с изменениями климата, многим компаниям приходиться переводить производство в помещения с автоматическим контролем освещения и выращивания культур. Ученый уверен, что в скором времени с помощью 5G и сенсоров можно будет собирать информацию о том, что происходит с каждым отдельным растением.

Здесь описана только часть сфер, которые будут меняться уже в ближайшем будущем, а на самом деле их значительно больше. Но даже этот перечень позволяет наглядно показать, зачем нужна робототехника и насколько она перспективна. Ведь возможно именно ваш ребенок будет разрабатывать инновационное медицинское оборудование, роботизированные технологические комплексы или автономных роботов, которые будут помогать одиноким пожилым людям.

А если мыслить не в перспективе, то что робототехника дает детям в настоящем?

1. Обучает программированию

На наших курсах дети учатся собирать и программировать роботов с помощью конструкторов Lego Mindstorms EV3 или Ардуино Леонардо. У каждого ребенка свой отдельный проект, с которым он работает в течении всего курса. Процесс программирования роботов стимулирует детей придумывать и концентрироваться на решении нестандартных задач, ориентироваться в коде и командах, изучать логику действий роботов.

2. Учит мыслить математически

Занятия робототехникой помогают развивать математическое мышление и логику, а также творческие способности. Эти знания обязательно пригодятся ребенку в будущем, даже если его работа не будет связана с техническими профессиями.

3. Не бояться ошибаться и смело воплощать идеи

Роботизированные конструкторы помогают детям развивать креативность и воплощать в реальность задуманные идеи. В процессе обучения все дети совершают ошибки, и благодаря им они узнают, как нужно сделать правильно, чтобы программа заработала. Робототехника учит спокойно принимать момент ошибки, искать выход из нестандартной ситуации и обязательно его находить.

P.S. Надеемся, мы помогли вам понять, зачем нужна робототехника детям. А если у вас появились дополнительные вопросы, мы будем рады помочь найти ответы. Записывайте детей на пробные уроки и приходите к нам знакомиться в Академию!

О пользе робототехники – МАОУ СОШ №22

Очень часто у родителей, которые только выбирают развивающие занятия для ребёнка, возникает вопрос, что же такое робототехника и зачем она нужна.

Одной из особенностей развития современного образования является фокус на междисциплинарности. Это позволяет переносить знания в другой предмет, устанавливать связь между понятиями, законами, методами для решения более широкой проблемы.

Наука «Робототехника» появилась на стыке математики, информатики и физики, и сегодня за ней наше будущее! Завтра роботы будут выполнять большую часть работ, все что останется нам – создавать их. Поэтому робототехническое образование становится практически необходимым сегодня.

Что развивает робототехника:

• Мелкая моторика: манипуляции с мелкими деталями конструктора способствуют развитию тонких движений кистей рук.
• Конструирование: ребенок учится создавать из мелких деталей роботов, разбирает, зачем и для чего они ему нужны и сможет ли он обходиться без них.
• Программирование: роботы не могут обойтись без какой-либо программы. Дети учатся программировать в интуитивно понятной компьютерной программе.
• Творчество: сборка робота дает ребенку полную свободу действий в создании образа-робота, а это хороший тренажёр для воображения.
• Решение проблемы социальной адаптации детей практически всех возрастных групп.
• А соревнования по робототехнике – это самореализация, получение и обмен знаниями и опытом со сверстниками.

Каждая из этих задач сама по себе не уникальна, и можно с лёгкостью найти ещё десяток знаний, её решающих, но робототехника удивительным образом их в себе соединяет. Причём все делается в игровой форме, с понятными для ребёнка материалами. 

Учащиеся нашей школы с интересом посещают кружок «Робототехника». У ребят уже есть успехи в построении механических узлов и элементов. Впереди нас ждут более сложные конструкции и творческие проекты! Присоединяйтесь!

Робототехника

В сфере детского технического творчества робототехника является самой прогрессивной и уникальной сферой. На занятиях робототехникой в нашем клубе ребята не только отлаживают механизмы создания роботов, но и составляют программы по их словесному описанию. В качестве платформы для создания роботов используется специальный LEGO-робот — конструктор, который позволяет ребятам понять основы робототехники, реализовать сложные алгоритмы и изучить вопросы, связанные с автоматизацией процессов. В отличие от многих традиционных учебных продуктов, LEGO-роботы действуют в реальном мире: это очень сильно увеличивает мотивацию и интерес детей к занятиям, а еще вносит в процесс обучения исследовательский компонент! В нашем клубе занятия проводятся на специализированных конструкторах LEGO Wedo, LEGO Mindstorms и Arduino.

Что дают ребенку занятия робототехникой?

• Развитие как логического мышления и умственных способностей, так и творческого мышления и воображения.
• Формирование самостоятельности, упорства и терпения, умения наблюдать и способности концентрировать внимание.
• Развитие абстрактного мышления благодаря умению решать сложные задачи.
• Обогащение словарного запаса, развитие речевых и коммуникативных навыков, мелкой моторики, умения работать в команде
• Знакомство с законами математики, физики, возможность наглядно увидеть их работу в действии.
• Знакомство с принципами проектирования и работы механизмов, обучение основам алгоритмизации и построения программ для словесного описания роботов.
• Умение воплощать мечты и достигать цели!

Что входит в программу занятий робототехникой?

Обучение основам программирования и сборки роботов начинается в младших группах в возрасте от 5 до 7 лет. Дети собирают стандартные модели, развивая мелкую моторику и получая представление о деталях и возможностях их крепления. Собирая модель по инструкции, дети на практике понимают, как при помощи шестеренок или ремней можно передавать крутящий момент и менять плоскость вращения. Помимо конструирования, дети занимаются изучением среды программирования и датчиков робота, написанием самых простых программ. Таким образом, у ребят появляется общее представление о робототехнике и программировании. Когда ребенок овладевает всеми этими навыками, и работа с роботом WeDo/WeDo 2.0 не составляет для него труда, он переходит в старшую группу.

В более старших группах (с 8 до 13 лет) ребята знакомятся с набором EV3 и средой программирования, собирают простые модели и параллельно изучают историю развития робототехники. Кроме того, для решения задач ребята выводят математические формулы и проводят по ним расчет, изучают устройство различных датчиков, осваивают основы физики и электроники. В группе идет углубленное изучение механизмов, устройства робота и датчиков. Хорошо освоив навыки в конструировании, ребята переходят к программированию: изучают циклы, массивы, ветвление, переменные. Дети узнают основы программирования, на которых строятся все языки программирования.  В дальнейшем на уроках информатики в школе или университете знания, приобретённые на занятиях, помогут выйти на новый уровень программирования.

Когда все основы конструирования и программирования изучены, ребята переходят на творческий уровень. Первым делом они придумывают и разрабатывают идею своей будущей модели, после чего создают ее чертеж и переходят к сборке. Собранная модель тестируется и дорабатывается, остается только написать программу и испытать модель на практике.

Следующий этап обучения — это олимпиадные задачи и новые языки программирования. Перед тем, как перейти к решению олимпиадной задачи, педагог проводит с детьми декомпозицию данной задачи и рассматривает все возможные варианты ее решения, после чего дети переходят к практике. Все олимпиадные задачи решаются на более сложных текстовых языках программирования, таких как Java, ROBOTC, EV3 Basiс, Python и другие.

Робототехника (STEM) для детей в 2020 году

Робототехника ‒ это шанс для вашего ребенка освоить профессию будущего уже в юном возрасте и быть конкурентоспособным уже сейчас. К тому же данный предмет имеет огромное позитивное значение для когнитивных функций.

 

Что такое робототехника

 

Слово «робототехника» впервые было использовано «отцом» научной фантастики Айзеком Азимовым. Как понятно из названия, предмет основам создания роботов, которые включают как создание прототипов, так и их конструирование и программирование.

Практические занятия по робототехнике ‒ это не просто способ увлечь ребенка чем-нибудь полезным, но и отличный шанс развить по максимуму его умственные качества.

 

Польза робототехники для ребенка

 

Проблема современных общеобразовательных школ в том, что теоретический материал в десятки раз превышает практический. Именно поэтому ребенок так быстро забывает то, что выучил на уроках.

Уроки робототехники ‒ это отличный шанс закрепить уже выученный материал на практики. И в процессе обучения получить невероятное удовольствие. Занимаясь дома или в кружке, ребенок взаимодействует с механическими компонентами роботов, таким образом отрабатывая практические навыки, которые могут пригодиться ему в будущем. Во время занятий и собственных экспериментов ученик ознакомиться с основными компонентами роботов и изучит основы их функционирования.

 

При этом уроки робототехники для ребенка возымеют такой эффект:

          •  развитие фантазии и логики;
          •  способность искать неочевидные решения;
          •  развитие физико-математических способностей;
          •  раскрытие творческого потенциала;
          •  способность планировать свои действия на несколько шагов вперед;
          •  обучения слаженной работе в команде.

 

Робототехника является отличным выбором как для мальчиков, так и для девочек. При этом во время занятий ребенок не станет заучкой. Он не будет зубрить тонны бесполезного теоретического материала без практического применения. Каждый новый факт и принцип будет тщательно проверен прикладным способом.

Ребенка можно записать как на специальные курсы, так и купив для него специальные наборы для домашнего обучения. При этом отличной возможностью станет кооперация с другими родителями для совместного обучения детей. Таким образом ученик получит возможность улучшить не только свои когнитивные, но и коммуникативные способности и навык работы в команде.

 

Как проходят уроки робототехники в зависимости от возраста ребенка

 

Уроки робототехники для детей подходят для детей любого возраста ‒ от дошкольников до старшеклассников. При этом в зависимости от возраста ребенка и сложности занятий он будет получать совершенно разные навыки.

Например, дошкольники, работая с деталями роботов, значительно улучшают моторику рук, внимательность, способность логически мыслить и концентрировать свое внимание на одном объекте длительный период времени.

 

Ребенок от 4 до 7 лет в основном должен работать с крупными деталями, которые легко держать в руках. При этом объекты конструирования не отличаются особой сложностью. Их принцип работы достаточно прост, однако он знакомит их с тем, как функционирует наша вселенная.

 

Ребенок из младших классов (8-10 лет) уже способен не просто создавать простейшие механизмы и роботы, но конструировать и программировать полноценных многофункциональных роботов. В этом возрасте они уже способны понять азы языков программирования C++ и Scratch.

 

Занятия робототехники для детей в 11-13 лет уже отличаются сложностью, с которой неспособен справиться неподготовленный взрослый. Ребенок начинает учиться конструировать роботов по собственным задумкам. Также он начинает знакомиться принципами создания микроконтроллеров по Arduino и работать в визуальной среде программирования.

 

Продвинутые занятия робототехники предусматривают не только конструирования, но и этап планирования, в котором ребенок решает, как и каким образом будет работать будущий робот. При этом ученик осваивает программы для 3D-проектирования (Cinema 4D и т.д.), которые позволяют создавать прототипы роботов в виртуальном пространстве.

 

Можно ли заниматься робототехникой дома

 

Если ребенок и так загружен учебой в школе, спортивными и техническими кружками, то у него может не остаться времени на посещение школы робототехники. Однако вы можете организовать обучение в домашних условиях. Для этого можно приобрести специальные конструкторы STEM, которые состоят из механических, гидравлических, электромеханических, электронных, магнитных и динамических деталей, из которых слаживается полноценно функционирующий робот. К каждому конструктору прикрепляется продвинутая инструкция, которая позволяет не просто собрать его, но и в полной мере понять принцип действия робота.

Важно понимать, что конструкторы STEM являются лишь первым этапом в познавании науки робототехники. Поэтому они подойдут для начинающих учеников, возраст которых не превышает 10 лет.

 

Как робототехника поможет ребенку в будущем

 

Следует понимать, что робототехника ‒ это непростая дисциплина, которая развивает только один навык ребенка. Она равномерно развивает все когнитивные функции ребенка, вмещая в себя таким образом навыки, которые другие дисциплины предлагают по отдельности.

Отдавая ребенка на занятия робототехники в специализированную школу или организовывая уроки в домашних условиях, вы можете смело рассчитывать на такие основные преимущества:

 

          •  актуальные знания ‒ ребенок получает уже сейчас используются профессионалами своего дела, это поможет подготовить его к старту собственной карьеры в юном возрасте;
          •  актуальные навыки ‒ гибкое мышление, способность быстро адаптироваться под быстроменяющийся мир и впитывать совершенно новую информацию, именно эти факторы определяют успешного современного специалиста ‒ робототехника развивает все из перечисленного;
          •  творческое развитие ‒ это не вполне очевидно, но творческие способности широко распространены среди «технарей», способность взглянуть на проблему с другой стороны и найти неочевидное решение цениться в абсолютно любой сфере деятельности человека.

 

Что такое спортивная робототехника

 

Спортивная робототехника ‒ это целый мир, который предлагает ребенку соревновательный аспект. Это одна из наиболее популярных дисциплин у детей в последние годы. Ее суть заключается в том, что отдельный участник или целая команда занимается конструированием и программированием робота, которые должен выполнять определенные функции.

После проектирования и создания организовываются соревнования, которые предусматривают сразу несколько основных дисциплин:

 

          •  слалом;
          •  кегельринг;
          •  сумо;
          •  гонки и т.д.

 

Спортивная робототехника позволит ребенку почувствовать себя частью чего-то большего. Она развивает способность работать в команде и налаживает коммуникации с другими талантливыми участниками. К тому же современные занятия по робототехнике предусматривают солидные призовые фонды и гранты на обучения в наиболее престижных университетах страны и мира.

 

Итоги

 

Робототехника ‒ это прежде всего увлекательная и полезная дисциплина. Даже если в будущем ваш ребенок решит пойти в гуманитарные специальности, он сможет смело использовать навыки, полученные в результате обучения робототехнике. При этом время, проведенное за конструированием и программированием роботов, станут приятными и счастливыми воспоминаниями, о которых ребенок будет говорить с теплотой в голосе.

Занятия робототехникой позволят не только закрепить на практике теоретические знания по точным наукам ‒ физике и математике, но и отлично развить творческий аспект личности ребенка.

Робототехника ‒ не гарантирует успех вашему ребенку, однако значительно повышает шансы на его счастливое будущее. Серьезные занятия по данной дисциплине позволят рассчитывать ребенку на поступление в престижный университет после окончания школы, а уже после него с полученными навыками отыскать и трудоустроиться на актуальную и высокооплачиваемую профессию не составит труда.

Что такое робототехника? Что такое роботы? Типы и использование роботов. Робототехника

БЫСТРО ВЛАГАЕТСЯ В ЛЮБОЙ АСПЕКТ НАШЕЙ ЖИЗНИ, ВКЛЮЧАЯ ДОМ.

Использование роботов

У роботов

есть множество вариантов использования, которые делают их идеальной технологией для будущего. Скоро мы увидим роботов почти повсюду. Мы увидим их в наших больницах, отелях и даже на дорогах.

Применение робототехники

• Помощь в борьбе с лесными пожарами
• Работа вместе с людьми на производственных предприятиях (известные как второстепенные боты)
• Роботы, которые предлагают услуги пожилым людям
• Хирургические помощники
• Доставка посылок последней мили и доставка заказов на еду
• Автономные бытовые роботы, которые выполняют такие задачи, как уборка пылесосом и стрижка травы
• Помощь в поиске предметов и их переноске по складам
• Используются во время поисково-спасательных операций после стихийных бедствий
• Детекторы наземных мин в зонах боевых действий

Производство

Обрабатывающая промышленность, вероятно, является старейшим и наиболее известным пользователем роботов. Эти роботы и коботы (боты, которые работают вместе с людьми) работают для эффективного тестирования и сборки таких продуктов, как автомобили и промышленное оборудование. По оценкам, сейчас используется более трех миллионов промышленных роботов.

Логистика

Роботы для транспортировки, погрузочно-разгрузочных работ и контроля качества становятся незаменимыми для большинства предприятий розничной торговли и логистических компаний. Поскольку теперь мы ожидаем, что наши посылки будут доставлены с невероятной скоростью, логистические компании используют роботов на складах и даже в дороге, чтобы максимально эффективно использовать время.Прямо сейчас роботы снимают ваши товары с полок, транспортируют их по складу и упаковывают. Кроме того, рост числа роботов последней мили (роботов, которые автономно доставляют вашу посылку к вашей двери) гарантирует, что в ближайшем будущем вы столкнетесь лицом к лицу с логистическим ботом.

Дом

Это больше не научная фантастика. Роботов можно увидеть повсюду в наших домах, они помогают по хозяйству, напоминают нам о расписании и даже развлекают наших детей.Самый известный пример домашних роботов – автономный пылесос Roomba. Кроме того, теперь роботы эволюционировали, чтобы делать все, от автономного стрижки травы до очистки бассейнов.

Путешествие

Есть ли что-нибудь более похожее на научную фантастику, чем автономные автомобили? Эти беспилотные автомобили больше не просто воображение. Сочетание науки о данных и робототехники, беспилотные автомобили захватывают мир штурмом. Автопроизводители, такие как Tesla, Ford, Waymo, Volkswagen и BMW, работают над новой волной путешествий, которая позволит нам расслабиться, расслабиться и наслаждаться поездкой.Компании, занимающиеся райдшерингом, Uber и Lyft также разрабатывают автономные райдшеринговые автомобили, для управления которыми не требуются люди.

Здравоохранение

Роботы добились огромных успехов в сфере здравоохранения. Эти механические чудеса используются практически во всех аспектах здравоохранения, от хирургических операций с помощью роботов до ботов, которые помогают людям оправиться от травм при физиотерапии. Примерами роботов, работающих в сфере здравоохранения, являются медицинские работники Toyota, которые помогают людям вернуть способность ходить, и TUG, робот, предназначенный для автономных прогулок по больнице и доставки всего, от лекарств до чистого постельного белья.

Недавно фармацевтические компании использовали роботов, чтобы ускорить борьбу с COVID-19. Эти боты сейчас используются для заполнения и запечатывания тампонов для тестирования COVID-19, а также используются некоторыми производителями для производства СИЗ и респираторов.

36 ключевых робототехнических компаний, о которых вы должны знать 2021 год

Роботы захватывают мир. Ладно, не совсем. Еще нет. Но они становятся все более распространенными почти во всех отраслях, от здравоохранения и производства до обороны и образования.

Робототехнические компании, которые нужно знать

• Anduril
• Skydio
• Zipline
• Outrider
• Shapeways
• Nuro
• CANVAS Technology
• Piaggio Fast Forward
• Diligent Robotics
Blue09 Diligent Robotics

0 Blue Applied

• Левая робототехника
• Правая робототехника
• Dronesense
• Harvest Automation
• Rethink Robotics
• Vicarious

В компаниях, занимающихся робототехникой по всей Америке, слияние инженерии и науки создает действительно инновационные продукты – вещи, которые делают то, что обычно делают люди, только лучше.Будь то сварка, обучение, сборка автомобилей или выполнение хирургических операций, эти изобретения меняют наш образ жизни и работы.

Следующие 36 компаний вносят свой вклад в революцию робототехники.

Андурил

Отрасль: Оборона

Место нахождения: Irvine, CA

Чем они занимаются: Anduril занимается созданием передовых аппаратных и программных продуктов, которые представляют собой решения самых серьезных проблем безопасности Америки и ее союзников. От Lattice, платформы на базе искусственного интеллекта, которая объединяет данные в реальном времени от Anduril и сторонних систем в единую панель управления, до сторожевых башен и интеллектуальных устройств поддержки с воздуха, Anduril представляет эффективную технологию, которая развертывается за часы, а не за годы.

Skydio

Отрасль: Дроны

Расположение: Редвуд-Сити, Калифорния

Чем они занимаются: Skydio разрабатывает и производит интеллектуальные дроны, созданные с использованием технологии искусственного интеллекта и десятилетнего опыта исследований и разработок в области технологий дронов и компьютерного зрения.Флагманские продукты компании включают Skydio 2, беспилотное летательное устройство, оптимизированное для видео и управляемое через приложение, контроллер или маяк, и Skydio X2 с прочным корпусом и ситуационной осведомленностью, инспекцией активов и патрулированием безопасности для беспрецедентной навигации и логистики.

Zipline

Отрасль: Логистика

Расположение: Южный Сан-Франциско, Калифорния

Чем они занимаются: Zipline управляет глобальной автономной службой доставки, которая доставляет важные медицинские грузы людям, которые в них больше всего нуждаются.Компания предлагает как комплексную службу доставки, так и услуги по доставке и доставке вакцин, лекарств для неотложной помощи и расходных материалов по запросу. На сегодняшний день налетев почти 12 миллионов миль, Zipline ежедневно трансформирует операции по цепочке поставок.

Outrider

Отрасль: Логистика

Расположение: Golden, CO

Чем они занимаются: Outrider производит автономные машины для работы на дворе, которые обеспечивают повышенную безопасность и сокращают выбросы в некоторых из наиболее важных пространств. Помимо производства автономных транспортных средств, Outrider также создает инфраструктуру площадки и системы управления для оптимизации операций с транспортными средствами, способными соединяться с тягачом с прицепом и маневрировать между дверями дока, парковочными местами и местами для вывоза грузов по дороге.

Shapeways

Отрасль: 3D-печать

Расположение: Полностью удаленный

Чем они занимаются: Shapeways предлагает услуги 3D-печати по запросу, которые позволяют компаниям легко масштабировать свой бизнес и сокращать время сборки.На сегодняшний день компания напечатала более 21 миллиона деталей и способна использовать все аспекты 3D-печати, от быстрого прототипирования до аддитивного производства и индивидуального проектирования, что идеально подходит для таких отраслей, как робототехника, аэрокосмическая промышленность, здравоохранение, архитектура и многое другое.

Righthand Robotics

Righthand Robotics

Отрасль: Выполнение

Расположение: Бостон, Массачусетс

Чем они занимаются: Righthand Robotics разрабатывает адаптируемую роботизированную технологию, которая снижает проблемы, возникающие при выполнении заказов традиционной электронной коммерции.Роботы компании позволяют выполнять такие задачи, как выбор и сортировка переносных предметов, чтобы быстро сократить время выполнения заказа, за что боты RightHand Robotics получили прозвище «сборщики».

Просмотреть вакансии + узнать больше

Викариус

Викариус

Отрасль: Робототехника

Расположение: Юнион-Сити, Калифорния

Чем они занимаются: Vicarious производит программное обеспечение для автоматизации, которое открывает более широкий диапазон движений и невероятные возможности в роботизированных устройствах. Программные решения компании позволяют машинам выполнять сложные задачи на сборочной линии, такие как паллетирование, сборка комплектов, уход за машинами, упаковка контейнеров, сортировка и расширенная упаковка, предлагая возможность сократить рабочее время в среднем до пятидесяти процентов.

Просмотреть вакансии + узнать больше

Нуро

Нуро

Отрасль: Автономные транспортные средства

Расположение: Mountain View, CA

Чем они занимаются: Nuro выводит робототехнику на передний план повседневной жизни, разрабатывая технологии, которые помогают людям более эффективно использовать наши ресурсы, время и внимание.Флагманский продукт компании – это линейка полностью автономных дорожных транспортных средств, предназначенных для быстрой, безопасной и доступной перевозки грузов, с гибким дизайном интерьера, позволяющими выполнять различные поручения, начиная от получения продуктов из химчистки и заканчивая доставкой продуктов.

Просмотреть вакансии + узнать больше

Tempo Automation

Tempo Automation

Отрасль: Создание прототипов

Место нахождения: Сан-Франциско, Калифорния

Чем они занимаются: Tempo Automation разрабатывает программное обеспечение, которое оптимизирует процесс создания прототипов для производства электроники и робототехники.Компания специализируется на быстром прототипировании, предлагая передовым разработчикам создавать рабочие модели своих проектов всего за три дня. Программное обеспечение Tempo Automation обеспечивает полную прозрачность процесса прототипирования, чтобы держать производителей в курсе производственного процесса и ожидаемых затрат, и используется организациями в аэрокосмической, медицинской и производственной отраслях.

Просмотреть вакансии + узнать больше

Ouster

Ouster

Отрасль: Производство датчиков

Место нахождения: Сан-Франциско, Калифорния

Чем они занимаются: Ouster стал пионером автономной революции, производя и производя технологию трехмерных лидарных датчиков, которая играет решающую роль в том, чтобы позволить машинам воспринимать свое окружение. Компания работает с инженерами-лидерами в области робототехники, автономных транспортных средств, картографических технологий, систем безопасности и дополнительных областей технологического развития, с такими партнерами, как Honeywell, Kudan и Mechaspin.

Просмотреть вакансии + узнать больше

Технология CANVAS

Технология CANVAS

Отрасль: Промышленность, логистика

Расположение: Боулдер, Колорадо

Что он делает: CANVAS производит автономную роботизированную тележку для использования в производственных цехах и на производственных предприятиях.Оснащенный стереокамерами с полным трехмерным изображением от пола до потолка, датчиками, которые служат «виртуальными бамперами» и яркими светодиодными лампами, которые предупреждают людей о его присутствии, он собирает и отправляет в реальном времени данные о времени маршрута, узких местах и ​​других факторах. которые влияют на безопасность и эффективность на рабочем месте.

Просмотреть вакансии + узнать больше

Piaggio Fast Forward

Piaggio Fast Forward

Отрасль: Логистика, компьютерное зрение

Расположение: Бостон, Массачусетс

Что он делает: Группа Piaggio, которая представила вам скутер Vespa, представляет собой Piaggio Fast Forward; робототехническая компания, занимающаяся созданием легких мобильных решений для людей и товаров.Флагманский робот компании, gita, является мобильным оператором, который следует за людьми и перевозит до 45 фунтов. Гиту можно использовать, чтобы носить с собой все, от тяжелых книг между уроками до продуктов.

Просмотреть вакансии + узнать больше

Sphero

Sphero

Отрасль: Образование, игры

Расположение: Боулдер, Колорадо

Что он делает: Sphero изобрел теперь всемирно известный роботизированный мяч с поддержкой приложений, который используется в классах по всему миру для обучения через игру. В дополнение к оригинальному мячу, другие продукты включают Sphero 2.0 и Sphero Mini, а также гоночных роботов с поддержкой приложений по имени Ollie и Darkside. Приложение Sphero Edu компании является центром программирования роботов и многого другого.

Просмотреть вакансии + узнать больше

Diligent Robotics

Diligent Robotics

Отрасль: Здравоохранение

Место нахождения: Остин, Техас

Назначение: Роботы Diligent с поддержкой искусственного интеллекта предназначены для работы с людьми в повседневной среде.Автономного робота Moxi компании можно оставить в покое для выполнения трудоемких логистических задач в больницах, таких как обустройство палат для пациентов и пополнение запасов. Способный перемещаться по коридорам больниц и другим труднодоступным местам, Moxi даже наделен «социальным интеллектом», который передается через движения головы и светодиодные глаза.

Просмотреть вакансии + узнать больше

PickNik Robotics

PickNik Robotics

Отрасль: Машинное обучение, Промышленное производство

Расположение: Боулдер, Колорадо

Что он делает: PickNik предлагает широкий спектр услуг, включая планирование движения, расширенную обратную кинематику, управление в реальном времени, предотвращение столкновений, индивидуальную интеграцию ros, 2D-навигацию, виртуальную реальность, моделирование роботов, машинное обучение для анализа рабочего пространства и многое другое.

Просмотреть вакансии + узнать больше

Anybots

Anybots

Отрасль: Здравоохранение, образование

Место нахождения: Сан-Хосе, Калифорния

Назначение: Роботы Anybots, оснащенные динамиком, камерой и видеоэкраном, служат в качестве удаленных аватаров, которые управляются через интерфейс на основе браузера и подключаются к Интернету через Wi-Fi. Допустим, вы находитесь в Чикаго и хотите быть на Тайване. Ваш робот, который имеет встроенную систему управления, возможности потоковой передачи видео в реальном времени и управляется клавишами со стрелками на клавиатуре вашего компьютера, может действовать как резервный.

Boston Dynamics

Boston Dynamics

Отрасль: Военное дело, программное обеспечение

Расположение: Waltham, Massachusetts

Что он делает: Boston Dynamics производит множество различных роботов, которые обладают ловкостью, как у людей, так и у животных. Несколько примеров: есть SpotMini, «маневренный робот, который обрабатывает предметы, поднимается по лестнице и будет работать в офисах, домах и на открытом воздухе»; Атлас, «динамичный гуманоид», который «использует навыки равновесия и всего тела для достижения мобильных манипуляций двумя руками»; и WildCat, быстрое четвероногое животное, которое «использует галопирующую походку так же, как собака или лошадь, и наклоняется в поворотах, чтобы сохранить сцепление и равновесие.”

Саркос

Саркос

Отрасль: Аэрокосмическая промышленность, энергетика, оборудование

Расположение: Сиэтл, Вашингтон

Что он делает: Sarcos создает три разных типа роботов, которые выполняют совершенно разные функции. Робот Guardian ™ S, используемый для исследования резервуаров, транспортных средств и других объектов во время передачи данных, может работать на больших расстояниях, преодолевать труднопроходимую местность, например, лестницы, а также змейки по трубам. Guardian ™ GT создан для таких разнородных задач, как подъем тяжелых грузов и сварка. Он также имеет приложения для служб быстрого реагирования, логистики и гуманитарной помощи. Guardian ™ XO® – это «промышленный экзоскелет с питанием без привязки, который увеличивает силу и выносливость человека, не ограничивая свободу движений оператора».

Технология Barrett

Технология Barrett

Отрасль: Промышленность, здравоохранение

Расположение: Newton, Massachusetts

Что он делает: Barrett производит шарнирные руки и кисти – то, что она называет «продвинутыми роботизированными манипуляторами» – для множества применений.Рука WAM® имитирует «человеческую грацию и ловкость». BarrettHand ™ серии BH8 может захватывать множество различных объектов. А Burt® разработан для тренировок по реабилитации верхних конечностей и исследований в области робототехники.

Bluefin Robotics

Bluefin Robotics

Отрасль: Автомобильная промышленность, судостроение

Расположение: Quincy, Massachusetts

Чем занимается: Подразделение General Dynamics, Bluefin производит беспилотные и автономные подводные аппараты (UUV / AUV) для клиентов в оборонном, коммерческом и научном секторах. Предложение включает более 70 различных датчиков на более чем 100 автомобилях.

Прикладная аэронавтика

Прикладная аэронавтика

Отрасль: Сельское хозяйство, оборона, искусственный интеллект

Место нахождения: Остин, Техас

Чем занимается: Applied Aeronautics производит беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Его основной продукт, электрический самолет Albatross, используется в различных секторах, от сельского хозяйства и исследований до управления операциями в случае стихийных бедствий и защиты.

Петроникс

Петроникс

Отрасль: Домашние животные

Расположение: Чикаго, Иллинойс

Назначение: Petronics производит автоматическую игрушку для кошек под названием Mousr. Благодаря взаимозаменяемым хвостам мышь-робот может выглядеть по-разному каждый раз, когда кошка гонится за ней. И им можно полностью управлять через приложение для смартфона на Android или iOS.

AMP Robotics

AMP Robotics

Отрасль: Cleantech

Расположение: Денвер, Колорадо

Что он делает: AMP (Autonomous Manipulation and Perception) создает роботизированную систему, которую он называет Cortex, которую можно использовать в различных средах (смешанные отходы, строительство / снос и т. Д.)) и запрограммирован с помощью искусственного интеллекта Neuron, чтобы быстро и эффективно снимать перерабатываемые материалы с конвейерной ленты. Идеальные конечные цели – «более высокая производительность, рост товарной выручки, лучшее качество тюков и фиксированная ставка рабочей силы с течением времени».

Левая робототехника

Левая робототехника

Отрасль: Промышленность

Расположение: Longmont, Colorado

Назначение: Новые коммерческие роботы Left Hand предназначены для работы на открытом воздухе, в частности, для уборки снега с помощью беспилотного SnowBot Pro компании. Дистанционно управляемый онлайн, он использует технологии GPS, акселерометра и гироскопа для навигации по заранее запрограммированному пути. SnowBot также оснащен датчиками для предотвращения препятствий и записывает в реальном времени данные о своем текущем состоянии и окружающей среде.

Модульная робототехника

Модульная робототехника

Отрасль: Образование

Расположение: Боулдер, Колорадо

Что он делает: Modular производит сборные блоки Cubelets и систему построения роботов MOSS, чтобы стимулировать «вычислительное мышление» и помочь детям лучше решать проблемы во взаимосвязанных средах посредством обучения на основе игр.По заявлению компании: «Студенты могут с легкостью проектировать и изменять конструкции роботов, используя блоки роботов для моделирования поведения в реальном мире».

Dronesense

DroneSense

Отрасль: Общественная безопасность, программное обеспечение

Место нахождения: Остин, Техас

Что он делает: DroneSense производит беспилотные летательные аппараты для приложений общественной безопасности, особенно с участием пожарных и полиции, которые могут быть развернуты в качестве служб быстрого реагирования для обследования мест пожаров или преступлений и предоставления важных данных до прибытия людей, чтобы «расширить ситуационную осведомленность». ”

Воплощенный

воплощенный

Отрасль: Робототехника

Расположение: Пасадена, Калифорния

Что он делает: Embodied производит технологически продвинутых роботов-компаньонов, которые проявляют человеческую заботу и сострадание, улучшая индивидуальное самочувствие и качество жизни.

Робототехника Honeybee

Робототехника Honeybee

Отрасль: Академия, Оборона, Аэрокосмическая промышленность

Расположение: Brooklyn, New York

Что он делает: Технология HoneyBee Robotics использовалась в нескольких космических миссиях НАСА (включая посещения Марса) с 1983 года.Она также является крупным игроком в оборонной, горнодобывающей и нефтегазовой отраслях, производя интеллектуальные системы выемки грунта, автономные буровые установки и системы отбора проб, а также другие инновации. В области медицины продукция компании включает нейрохирургический робот и роботизированный эндоскопический лазерный скальпель.

Energid Technologies

Energid Technologies

Отрасль: Промышленность, сельское хозяйство, здравоохранение

Место нахождения: Кембридж, Массачусетс

Назначение: Программное обеспечение Energid Actin SDK обеспечивает расширенное управление движением в реальном времени для промышленных и бытовых робототехнических приложений в отраслях, где быстрый выход на рынок имеет первостепенное значение.

Harvest Automation

Harvest Automation

Отрасль: Сельское хозяйство

Место нахождения: Billerica, Massachusetts

Что он делает: Согласно Harvest, его модель HV-100 была «первым в мире полностью автономным роботом, который работает вместе с людьми в неизмененной промышленной среде». Сегодня более 30 из них обслуживают крупных сельскохозяйственных игроков в США, помогая повысить производительность, эффективность и качество растений. Когда дело доходит до ручного труда, роботы Harvest извлекают уроки из нагрузки, поэтому их коллеги-люди могут сосредоточиться на других аспектах процесса выращивания.

Интуитивный хирургический

Интуитивный хирургический

Отрасль: Здравоохранение

Расположение: Саннивейл, Калифорния

Назначение: Роботы Intuitive используются для малоинвазивной хирургии. Оснащенная передовыми технологиями зрения, энергетическими системами, скобами и инструментами, постоянно обновляемая платформа da Vinci использовалась для миллионов операций с конца 1990-х годов.Более новый Ion ™ используется для малоинвазивной периферической биопсии легких.

iRobot

iRobot

Отрасль: Робототехника

Место нахождения: Бедфорд, Массачусетс

Назначение: Компания iRobot, основанная в 1990 году, производит множество интеллектуальных устройств для уборки, мытья полов и мытья полов, включая Roomba, Braava, Mira и Create. Он также занимается обучением детей наукам и технологиям.

Просмотреть вакансии + узнать больше

Миомо

Миомо

Отрасль: Здравоохранение

Место нахождения: Кембридж, Массачусетс

Назначение: Подтяжка Myomo MyoPro с электроприводом разработана для помощи тем, кто пережил паралич или ослабление кистей и предплечий из-за различных состояний.Устройство считывает нервные сигналы с поверхности кожи, а затем активирует небольшие двигатели, которые облегчают естественные движения рук и кистей.

Rethink Robotics

Rethink Robotics

Отрасль: Автомобилестроение, промышленность

Расположение: Бостон, Массачусетс

Что он делает: Коллаборативные роботы («коботы») Rethink выполняют множество функций для нескольких отраслей. Они включают в себя: «выбор и место», процесс перемещения деталей в различные места и обратно; совместная упаковка и конечная упаковка; Обслуживание станков с ЧПУ; литье пластмасс под давлением и выдувное формование и многое другое. Конечная цель компании – помочь компаниям «повысить производительность, решить проблему нехватки рабочей силы и повысить качество».

Vecna ​​Robotics

Vecna ​​Robotics

Отрасль: Логистика

Место нахождения: Кембридж, Массачусетс

Назначение: Автономные роботы Vecna, используемые в производстве, складировании и реализации, транспортируют, поднимают и транспортируют все типы материалов в среде, ориентированной на человека. Они перемещают материалы между производственными ячейками в цехе или на складе.Они помогают операторам складов и дистрибьюторов быстро перемещать товары с минимальными затратами. Компания также заявляет, что ее платформы «резко увеличивают скорость комплектации тележками за счет оптимизации подборов и автоматизации горизонтальной транспортировки, что значительно сокращает расстояния ходьбы».

Просмотреть вакансии + узнать больше

Уиллоу Гараж

Ива Гараж

Отрасль: Робототехника

Расположение: Пало-Альто, Калифорния

Что он делает: Создатель программного и аппаратного обеспечения для робототехники, Willow ставит перед собой задачу «способствовать продвижению передовых достижений в технологиях автономной робототехники. «Его роботы включают PR2 для исследований и инноваций, сервис-ориентированный TurtleBot (он может даже приносить вам еду!) И« систему удаленного присутствия »Texai, с помощью которой вы можете виртуально присутствовать в Италии, сидя в Нью-Йорке.

Робототехника, интеллектуальные материалы и их будущее влияние на людей

Что такое робот? Что такое умный материал? Как эти двое могут так сильно повлиять на нашу будущую жизнь? В этой статье мы рассмотрим истинный потенциал робототехники, и в частности робототехники soft-smart.Эти технологии призваны перевернуть наши представления о том, что такое робот и как он может помочь нам и миру, в котором мы живем. Вместо того чтобы думать о роботах как о больших, жестких и устойчивых машинах, мы можем рассматривать роботов будущего как искусственные роботизированные организмы, обладающие свойствами, имитирующими и значительно расширяющими возможности естественных организмов. Уникальные свойства мягкости и податливости делают эти машины очень подходящими для взаимодействия с деликатными предметами, включая человеческое тело.Кроме того, мы коснемся концепций развивающейся робототехники, которые не были рассмотрены, включая их биоразлагаемость и регенеративную трансдукцию энергии. Как эти новые технологии в конечном итоге будут управлять робототехникой, и точная форма будущих роботов неизвестно, но здесь мы, по крайней мере, можем заглянуть в будущее влияние робототехники на людей.

Девятнадцатый век ознаменовал ускорение и широкое внедрение промышленных процессов. В начале века промышленная революция была в самом разгаре, и к концу мы разработали машину и уже собирались продемонстрировать полет с двигателем.Воздействие на жизни людей было огромным; были переписаны социальные и экономические правила, регулирующие поездки, здравоохранение, производство, рабочую среду и семейную жизнь. В двадцатом веке этот процесс повторился с технологической революцией, но гораздо быстрее. Технологии переехали из лаборатории и научно-исследовательского института в дом. Движущими силами были новые области электроники, телекоммуникаций, автоматизации и вычислений, а не механические системы прошлого века.В начале 1900-х телефонов почти не было, но на заре тысячелетия мобильные телефоны были повседневным явлением; О компьютерах сто лет назад почти ничего не слышали, но они стали универсальными. Сейчас мы находимся на пороге нового технологического сдвига не менее важного значения: робототехнической революции. Эта революция поставит двадцать первый век на поворотное место в истории. Что еще более важно, это безвозвратно повлияет на нашу жизнь и жизнь будущих поколений.

Оригами может изменить строительную инженерию от судоходства и строительства до космоса.Эта структура оригами состоит из двенадцати взаимосвязанных трубок, которые можно складывать для удобства транспортировки.

Но что такое революция робототехники и что она действительно принесет? Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны изучить, что такое робот; какие появляются новые технологии, такие как интеллектуальные материалы, которые изменят определение робота; и как роботы повлияют на жизнь людей и здоровье планеты. Если мы кратко обратимся к двум предыдущим революциям – Промышленной и Технологической, – они характеризовались развитием двух очень разных концепций: механической и электрической.Робототехника, с другой стороны, использует сочетание механических систем, электрических систем и новых методов вычислений и интеллекта. Именно благодаря сочетанию лучшего из множества существующих и новых технологий создается и будет разрабатываться довольно удивительный диапазон роботов и роботизированных систем.

Роботы: от угрозы холодной войны к будущему спасителю

«Робот» часто определяют в терминах его возможностей – это машина, которая может автоматически выполнять сложную серию действий, особенно одну, программируемую компьютером.Это полезное определение, которое охватывает большую часть обычных роботов, которых вы видите в научно-фантастических фильмах. Это определение и вес устоявшихся культурных представлений о том, что такое робот, влияют на наши представления о том, каким может быть робот. Лучшее свидетельство этого можно увидеть, изучив культурное отношение к роботам во всем мире. Если мы введем слово «робот» в англоязычную версию поисковой системы Google, мы получим изображения, которые являются почти исключительно гуманоидными, блестящими, жесткими по структуре и почти клиническими (см. Рис.1а). Среди них также есть довольно темные и агрессивные на вид роботы военного типа. Эти результаты существенно искажены культурным корпусом, который Google использует для изучения этих мнений. Если мы предпримем тот же поиск на японском сайте Google (используя ロ ボ ッ ト, японское слово, обозначающее робот), мы получим другой набор результатов, как показано на рисунке 1b. Эти результаты показывают гораздо более дружелюбных и доступных роботов с меньшим количеством человеческих черт и большим количеством изображений мультфильмов и животных. Причина этой разницы является исторической и связана с послевоенным культурным запутыванием новых технологий, и в частности робототехники, в период холодной войны.Роботы стали образцами инопланетной угрозы. Напротив, Япония не страдала от этих предрассудков, и поэтому роботы рассматривались как безвредные сущности. Последствия этих исторических и культурных различий для развития робототехники серьезны: западная робототехника тесно связана с военными исследованиями, в то время как восточная робототехника сосредоточена на оказании помощи, здравоохранении и промышленности. Этот культурный фон также увековечивает наши предвзятые взгляды на то, как должен выглядеть робот и как он должен себя вести.

Теперь у нас есть возможность отойти от этих условностей.Роботу не обязательно быть гуманоидом, иметь конечности, ходить или разговаривать. Скорее, мы можем иметь гораздо более широкую интерпретацию того, что такое робот. Границы между интеллектуальными материалами, искусственным интеллектом, воплощением, биологией и робототехникой стираются. Вот как робототехника действительно повлияет на человечество в следующие двадцать-сорок лет. И какого влияния мы можем ожидать! От роботов, которые могут контролировать и восстанавливать окружающую среду, до нанороботов, чтобы отслеживать и уничтожать рак, и от роботов, которые проложат путь к планетарной колонизации, до роботов-компаньонов, которые уберегут нас от одиночества в старости.Нет части нашего общества или жизни, на которую бы не повлияла робототехника будущего. Короче говоря, они станут повсеместными.

К вездесущим роботизированным организмам

Природа всегда находила способы использовать различия в условиях окружающей среды и адаптироваться к ним. Благодаря эволюционной адаптации появилось множество организмов, которые действуют и процветают в разнообразных и часто экстремальных условиях. Например, тихоходка (Schokraie et al., 2012) способна выдерживать более высокие давления, чем в самых глубоких океанах и в космосе, выдерживать температуры от 1K (-272 ° C) до 420K (150 ° C) и может прожить без еды тридцать лет.Организмы часто действуют в симбиозе с другими. Например, средний человек имеет около 30 триллионов клеток, но содержит около 40 триллионов бактерий (Sender et al., 2016). Они покрывают чешую от мельчайших свободноживущих бактерий, pelagibacter ubique, длиной около 0,5 мкм до синего кита длиной около тридцати метров. Это диапазон длины 7 порядков и примерно 15 порядков величины! Эти удивительные факты показывают, что если природа может использовать одни и те же биологические строительные блоки (ДНК, аминокислоты и т. Д.)) для такого удивительного набора организмов, мы тоже можем использовать наши роботизированные строительные блоки для охвата гораздо более широкого диапазона сред и приложений, чем мы сейчас. Таким образом, мы сможем сопоставить повсеместное распространение природных организмов.

Чтобы добиться повсеместного использования роботов, нам необходимо не только изучать и воспроизводить подвиги природы, но и выходить за их рамки с более быстрым (определенно более быстрым, чем в эволюционных масштабах!) Развитием и более общими и адаптируемыми технологиями. Еще один способ представить роботов будущего – это искусственные организмы.Вместо обычного робота, который можно разделить на механическую, электрическую и вычислительную области, мы можем рассматривать робота в терминах его биологического аналога, имеющего три основных компонента: тело, мозг и желудок. В биологических организмах энергия преобразуется в желудке и распределяется по телу для питания мышц и мозга, который, в свою очередь, управляет организмами. Таким образом, существует функциональная эквивалентность между организмом робота и естественным организмом: мозг эквивалентен компьютеру или системе управления; корпус эквивалентен механической конструкции робота; а желудок эквивалентен источнику питания робота, будь то батарея, солнечная батарея или любой другой источник энергии.Преимущество парадигмы искусственных организмов состоит в том, что нас поощряют использовать и выходить за рамки всех характеристик биологических организмов. Эти качества включают в себя качества, которые в значительной степени не учитываются в текущих исследованиях робототехники, включая работу в различных и суровых условиях, благоприятную интеграцию с окружающей средой, воспроизводство, смерть и разложение. Все это необходимо для развития повсеместных роботизированных организмов.

Реализация этой цели достижима только путем согласованных исследований в области интеллектуальных материалов, синтетической биологии, искусственного интеллекта и адаптации.Здесь мы сосредоточимся на разработке новых интеллектуальных материалов для робототехники, но мы также увидим, как разработка материалов не может происходить в отрыве от других столь необходимых областей исследований.

Умные материалы для мягких роботов

Умный материал – это материал, который проявляет некоторый наблюдаемый эффект в одной области при стимуляции через другую область. Они охватывают все области, включая механические, электрические, химические, оптические, тепловые и т. Д. Например, термохромный материал демонстрирует изменение цвета при нагревании, в то время как электроактивный полимер генерирует механический выход (т.е.е., он движется) при электрическом воздействии (Bar-Cohen, 2004). Умные материалы могут добавить новые возможности робототехнике, особенно искусственным организмам. Вам нужен робот, который может отслеживать химические вещества? – вы можете использовать интеллектуальный материал, который изменяет электрические свойства при воздействии химического вещества. Вам нужно роботизированное устройство, которое можно имплантировать человеку, но оно не разложится до нуля, когда выполнит свою работу? – вы можете использовать биоразлагаемые, биосовместимые и избирательно растворяющиеся полимеры. «Умные» материалы можно даже измерить.Их IQ можно рассчитать, оценив их реакцию, ловкость и сложность (например, количество фазовых изменений, которым они могут подвергнуться) (Cao et al., 1999). Если мы объединим несколько интеллектуальных материалов в одном роботе, мы сможем значительно повысить IQ его тела.

По часовой стрелке сверху слева: простейшие Euglena flagellate; космополитическая тихоходка Milnesium tardigradum; и осьминог-миметик Thaumoctopus mimicus.

Умные материалы могут быть твердыми, например пьезоэлементами (Кюри и Кюри, 1881), гибкими, например сплавами с памятью формы (Ву и Уэйман, 1987), мягкими, такими как диэлектрические эластомеры (Пелрин и др., 2000), и даже флюидные, такие как феррожидкости (Albrecht et al., 1997) и электрореологические жидкости (Winslow, 1949). Это демонстрирует большие возможности и разнообразие этих материалов, которые в значительной степени обладают тем же набором физических свойств (жесткость, эластичность, вязкость), что и биологическая ткань. Один важный момент, который следует признать почти всеми биологическими организмами и, конечно же, всеми животными, – это их зависимость от мягкости. Ни одно животное, большое или маленькое, насекомое или млекопитающее, рептилия или рыба, не является абсолютно тяжелым. Даже насекомые с их жесткими экзоскелетами внутри мягкие и податливые.С этим напрямую связана зависимость природы от приведения в действие (генерации движения и силы) мягких тканей, таких как мышцы. Скромный таракан – отличный тому пример; хотя у него очень жесткое и твердое тело, его конечности сочленяются мягкой мышечной тканью (Jahromi and Atwood, 1969). Если мы посмотрим поближе на животный мир, мы увидим множество организмов, которые почти полностью мягкие. К ним относятся черви, слизни, моллюски, головоногие моллюски и более мелкие водоросли, такие как эвглена. Они используют свою мягкость, чтобы сгибаться, скручиваться и сжиматься, чтобы менять форму, прятаться и передвигаться.Например, осьминог может выдавиться из контейнера через отверстие, меньшее одной десятой диаметра его тела (Mather, 2006). Несмотря на свою мягкость, они также могут создавать силы, достаточные для раздавливания предметов и других организмов, при этом будучи достаточно ловкими, чтобы открутить верхнюю часть банки (BBC, 2003). Такие замечательные деформации тела становятся возможными не только благодаря мягким мышечным тканям, но также благодаря использованию гидравлических и гидростатических принципов, которые делают возможным контролируемое изменение жесткости (Kier and Smith, 1985).

Теперь у нас есть множество примеров того, что можно сделать с мягкими материалами, и мы хотим использовать эти возможности в наших роботах. Давайте теперь посмотрим на некоторые технологии, которые могут предоставить эту возможность. Современные мягкие робототехнические технологии можно разделить на три группы: 1) гидравлические и пневматические мягкие системы; 2) интеллектуальный актуатор и сенсорные материалы; и 3) материалы, изменяющие жесткость. В последние годы мягкая робототехника вышла на первый план благодаря возрождению гидравлических приводных систем в сочетании с более глубоким пониманием и моделированием эластомерных материалов.Несмотря на то, что была проделана большая работа по совершенствованию пневматических приводов с резиновой оплеткой (Meller et al., 2014), этот подход на основе дискретных компонентов ограничивает диапазон его применения.

Более эффективный подход показан в классе пневмоприводов роботов (Ilievski et al., 2011) и их эволюции в носимые мягкие устройства (Polygerinos et al., 2015) и роботов (Tolley et al., 2014). Пнеунеты представляют собой монолитные многокамерные пневматические конструкции из силиконовых и полиуретановых эластомеров.К сожалению, гидравлические и пневматические системы сильно ограничены из-за необходимости использования внешних насосов, резервуаров для воздуха / жидкости и клапанов. Это значительно увеличивает объем и вес робота и снижает его мягкость. Намного лучший подход – работать с системами, которые не полагаются на такие громоздкие вспомогательные средства. Приводы и датчики из интеллектуальных материалов могут обеспечить это, заменив давление жидкости электрическими, тепловыми или фотонными эффектами. Например, электроактивные полимеры (EAP) превращают электрическую энергию в механическую деформацию.На рисунках 2 и 3 показаны две распространенные формы EAP: исполнительный механизм из диэлектрического эластомера (DEA) (Pelrine et al., 2000) и ионно-полимерный исполнительный механизм (IPA) (Shahinpoor and Kim, 2001). DEA состоит из центрального эластомерного слоя с высокой диэлектрической проницаемостью, который расположен между двумя податливыми электродными слоями. Когда к композитной структуре прикладывается большое электрическое поле (порядка МВ / м), противоположные заряды собираются на двух электродах, и они притягиваются кулоновскими силами, обозначенными σ на рисунке 2.Они вызывают напряжения Максвелла в эластомере, заставляя его сжиматься между электродами и расширяться в плоскости, обозначенной ε на рисунке 2. Поскольку кулоновские силы обратно пропорциональны разделению зарядов, электроды расширяются при срабатывании, что приводит к большему заряду. собирая площадь, индуцированное напряжение в исполнительном механизме DEA пропорционально квадрату электрического поля. Это побуждает нас делать слой эластомера как можно тоньше. К сожалению, более тонкий слой эластомера означает, что нам нужно больше слоев для изготовления нашего робота, что, как следствие, увеличивает вероятность производственного брака или электрического сбоя.Поскольку DEA имеют плотность мощности, близкую к биологическим мышцам (Pelrine et al., 2000), они являются хорошими кандидатами для разработки в носимых вспомогательных устройствах и искусственных организмах.

С другой стороны, приводы из ионного полимера

представляют собой интеллектуальные материалы, которые работают по другому электромеханическому принципу, как показано на рисунке 3. IPA изготовлен из центрального слоя ионного проводника, снова зажатого двумя проводящими электродами, но в отличие от DEA. электрическое поле намного ниже (кВ / м), поэтому электроды должны быть более проводящими.При приложении электрического поля свободные ионы внутри ионного проводника движутся к электродам, где они собираются. Высокая концентрация ионов на электродах заставляет их расширяться, поскольку одноименные заряды отталкиваются из-за локальных кулоновских сил. Если катионы (+) и ионы (-) значительно различаются по размеру и заряду, то расширение двух электродов будет несоответствующим, и IPA будет изгибаться. Преимущество IPA в том, что он работает при гораздо более низких напряжениях, чем DEA, но он может генерировать только меньшие силы.Более недавним дополнением к портфолио интеллектуальных материалов является спиральный нейлоновый привод (Haines et al., 2014). Это термопривод, изготовленный из одиночной нейлоновой нити, скрученной с вставкой и пряжкой. При нагревании эта конструкция сжимается. Хотя привод с нейлоновой катушкой может обеспечить недорогую и надежную мягкую робототехнику, он проклят своим тепловым циклом. Как и все другие термоприводы, включая сплавы с памятью формы, относительно просто нагреть структуру (и тем самым вызвать сокращение мышечного волокна), но гораздо сложнее обратить это вспять и охладить устройство.В результате скорость цикла нейлоновых (и SMA) приводов меньше 10 Гц. Напротив, DEA и IPA были продемонстрированы на частоте 100 Гц, а DEA даже работал как громкоговоритель (Keplinger et al., 2013).

Последняя возможность, необходимая для реализации тела мягких роботизированных организмов, – это изменение жесткости. Хотя это может быть достигнуто за счет активации мышц, как у осьминога, существует ряд мягких роботизированных технологий, которые могут обеспечить модуляцию жесткости независимо от приведения в действие.К ним относятся полимеры с памятью формы (SMP) и гранулированное заедание. SMP – это полимеры, которые претерпевают контролируемый и обратимый фазовый переход из жесткого стекловидного состояния в мягкую резиновую форму (Lendlein et al., 2002). Чаще всего они стимулируются теплом, но некоторые SMP переходят между фазами при фотонной или электрической стимуляции. Замечательным свойством SMP является их способность «запоминать» запрограммированное состояние. Таким образом, робот SMP может переходить от мягкого к жесткому, а когда операция завершается, он может автоматически вернуться к своей предварительно запрограммированной форме.Одна интересная возможность SMP – объединить их с исполнительными механизмами, которые сами стимулируются одним и тем же источником энергии. Например, термически управляемый полимер с памятью формы может быть объединен с термическим SMP, чтобы получить сложную структуру, которая включает в себя срабатывание, изменение жесткости и память в одном блоке, управляемом исключительно теплом (Rossiter et al., 2014). Гранулярное заклинивание, в отличие от фазового перехода SMP, является более механическим механизмом (Amend et al., 2012). Податливая камера заполнена гранулированными материалами, и жесткость камеры можно регулировать путем нагнетания жидкости, такой как воздух, в нее и из нее.Когда воздух откачивается из камеры, атмосферное давление из-за внутрикамерного вакуума заставляет гранулы сжиматься вместе и становиться твердыми. Таким образом может быть создана бинарная структура, изменяющая жесткость, мягкую и твердую. Такая композитная конструкция очень подходит для носимых вспомогательных устройств и исследовательских роботов.

Роботы там, где их не ждут

Коснувшись выше технологий, которые дадут нам новое поколение робототехники, давайте теперь рассмотрим, как эти роботы могут появиться в нашей жизни и как мы будем взаимодействовать и жить с ними.

Смарт-скины

Податливость мягкой робототехники делает их идеально подходящими для прямого взаимодействия с биологической тканью. Мягкое-мягкое взаимодействие мягкого робота и человека по своей сути намного безопаснее, чем жестко-мягкий интерфейс, навязанный обычными жесткими роботами. Было проделано много работы над интеллектуальными материалами для прямого контакта кожи с кожей и для интеграции в кожу человека, включая электрические соединения и электронные компоненты (Kim et al., 2011). Функциональная мягкая вторая кожа робота может предложить много преимуществ по сравнению с обычной одеждой.Например, он может имитировать способность головоногих моллюсков изменять цвет (Morin et al., 2012) или может перемещать жидкости, как костистые рыбы (Rossiter et al., 2012), и тем самым регулировать температуру. Естественным продолжением такой кожи являются умные повязки, способствующие заживлению и уменьшающие распространение бактерий, устойчивых к микробам, за счет уменьшения потребности в антибиотиках. Конечно, кожа может заменить одежду, но мы далеки от общественного признания второй кожи как замены обычной одежды.Если, с другой стороны, мы будем использовать волокнистые технологии мягкого срабатывания, такие как нейлоновая катушка и композиты сплав-полимер с памятью формы (Rossiter et al., 2014), мы сможем вплетать искусственные мышцы в ткань. Это дает возможность носить активную и реактивную одежду. Такая умная одежда также предлагает уникальные новые возможности: поскольку умный материал находится в прямом контакте с кожей и обладает способностью срабатывания, он может непосредственно механически стимулировать кожу. Таким образом мы можем интегрировать тактильную коммуникацию в одежду.Тактильный канал связи в значительной степени оставлен позади других органов чувств. Возьмем, к примеру, современный смартфон; он имеет широкую полосу пропускания как для визуальных, так и для слуховых сигналов, но практически не имеет возможности стимулировать прикосновение. С помощью одежды с сенсорным экраном мы можем создавать естественные «аффективные» ощущения прикосновения, что дает нам потенциально революционный новый канал связи. Вместо грубого вибрирующего двигателя (который используется в мобильных телефонах) мы можем гладить, щекотать или иным образом вызывать приятные тактильные ощущения (Knoop and Rossiter, 2015).

Вспомогательные устройства

Если умная одежда, представленная выше, способна генерировать большие силы, ее можно использовать не только для общения, но и для физической поддержки. Для немощных людей, людей с ограниченными возможностями или пожилых людей будущее решение будет заключаться в усиленной одежде, которая восстановит подвижность. Восстановление мобильности может иметь большое влияние на качество жизни владельца и может даже позволить ему вернуться к продуктивной жизни, тем самым помогая экономике в целом. Проблема с таким предложением заключается в плотности мощности технологий срабатывания вспомогательного устройства.Если владелец слаб, например, из-за потери мышечной массы, ему потребуется значительная дополнительная сила, но вес этой дополнительной силы может быть чрезмерно дорогим. Поэтому вспомогательное устройство должно быть как можно более легким и удобным, а плотность мощности срабатывания должна быть значительно выше, чем у биологических мышц. В настоящее время это выходит за рамки современного уровня техники. В конечном итоге носимые вспомогательные устройства сделают обычные вспомогательные устройства ненужными. Зачем использовать инвалидное кресло, если вы снова можете ходить, надев мягкие роботизированные силовые штаны?

Медицинское оборудование

Мы можем расширить биоинтеграцию на примере носимых устройств, описанных выше, в тело.Поскольку мягкая робототехника настолько подходит для взаимодействия с биологической тканью, естественно думать об устройстве, которое можно имплантировать в тело и которое может физически взаимодействовать с внутренними структурами. Затем мы можем создавать имплантируемые медицинские устройства, которые могут восстановить функциональность больных и поврежденных органов и структур. Возьмем, например, рак мягких тканей, который может поражать органы, от кишечника и простаты до гортани и трахеи. При этих заболеваниях типичное лечение включает хирургическое удаление рака и лечение возникшего в результате состояния.Пациенту с раком гортани может быть сделана ларингэктомия, после чего он не сможет говорить и должен перенести постоянную трахеостомию. Разрабатывая и имплантируя мягкий роботизированный замещающий орган, мы можем восстановить функциональные возможности и дать пациенту возможность снова говорить, глотать, кашлять и наслаждаться жизнью. Такая биоинтегрирующая мягкая робототехника находится в стадии разработки и, как ожидается, появится в клинике в течение следующих десяти-пятнадцати лет.

Биоразлагаемые и экологические роботы

Естественно распространить понятие биоинтеграции с домашней (ориентированной на человека) среды на природную среду.В настоящее время роботам, работающим в естественной среде, мешают лежащие в их основе технологии. Поскольку роботы сделаны из жестких, сложных и экологически вредных материалов, за ними необходимо постоянно следить. Когда они достигают конца своей продуктивной жизни, их необходимо восстановить и безопасно утилизировать. Если, с другой стороны, мы сможем сделать роботов полностью экологически безопасными, мы сможем меньше заботиться об их восстановлении после сбоя. Теперь это возможно благодаря развитию биоразлагаемой мягкой робототехники (Rossiter et al., 2016). Используя интеллектуальные материалы, которые не только экологически безопасны в эксплуатации, но и безопасно превращаются в ничто в окружающей среде, мы можем создавать роботов, которые живут, умирают и разлагаются без ущерба для окружающей среды. Это меняет способ развертывания роботов в окружающей среде: вместо того, чтобы отслеживать и отозвать небольшое количество роботов, наносящих ущерб окружающей среде, мы можем развернуть тысячи и даже миллионы роботов, будучи уверенными в том, что они будут безопасно деградировать в окружающей среде, не вызывая никаких проблем. повреждать.Естественным продолжением биоразлагаемого робота является съедобный. В этом случае съедобного робота можно съесть; он будет выполнять работу в теле; а затем будет поглощен телом. Это обеспечивает новый метод контролируемой и удобной доставки лечебных и медикаментов в организм.

Интеллектуальные мягкие роботы

Все мягкие приводы, описанные выше, работают как преобразователи. То есть они превращают одну форму энергии в другую. Этот эффект трансдукции часто можно обратить.Например, исполнительные механизмы из диэлектрических эластомеров могут быть преобразованы в генераторы диэлектрических эластомеров (Jin et al., 2011). В таком генераторе мягкая эластомерная мембрана механически деформируется, что приводит к генерации электрического выходного сигнала. Теперь мы можем объединить этот эффект генератора с описанной выше носимой робототехникой. Носимое устройство исполнительный механизм-генератор может, например, обеспечивать дополнительную мощность при ходьбе в гору, и как только пользователь достиг вершины холма, оно может генерировать энергию за счет движения тела, когда пользователь неторопливо спускается с холма.Этот вид мягкого роботизированного «регенеративного торможения» – лишь один пример потенциала двунаправленного преобразования энергии в мягкой робототехнике. В таких материалах у нас есть два компонента вычислений: ввод и вывод. Объединив эти возможности со свойствами реагирования на деформацию, присущими материалам, мы можем реализовать роботов, которые могут выполнять вычисления с помощью своего тела. Это мощная новая парадигма, часто описываемая в более общей форме как воплощенный интеллект или морфологические вычисления (Pfeifer and Gómez, 2009).С помощью морфологических вычислений мы можем передать низкоуровневое управление телу мягкого робота. Следовательно, нужен ли нам мозг в нашем мягком роботизированном организме? Во многих простых мягких роботах мозг может быть избыточным, а все эффективные вычисления выполняются самим телом. Это еще больше упрощает мягкого робота и снова увеличивает его повсеместное распространение.

Выводы

В этой статье мы коснулись лишь поверхности того, что такое робот, как его можно рассматривать как мягкий роботизированный организм и как интеллектуальные материалы помогут реализовать и произвести революцию в робототехнике будущего.Воздействие на людей обсуждалось, но об истинных масштабах этого воздействия мы можем только догадываться. Точно так же, как влияние Интернета и Всемирной паутины было невозможно предсказать, мы не можем представить, куда нас заведет робототехника будущего. Иммерсивная виртуальная реальность? Конечно. Замена кузова? Скорее всего. Полное нарушение жизни и общества? Вполне возможно! Идя по пути революции робототехники, мы будем оглядываться на это десятилетие как на то, когда робототехника действительно взлетела и заложила основы для нашего будущего мира.

– Альбрехт Т., Бюрер К., Фанле М., Майер К., Платцек Д. и Реске Дж. 1997. «Первое наблюдение ферромагнетизма и ферромагнитных доменов в жидком металле». Прикладная физика A: Материаловедение и обработка 65 (2): 215.

– Аменд, Дж. Р., Браун, Э., Роденберг, Н., Йегер, Х. М., и Липсон, Х. 2012. «Универсальный захват с положительным давлением, основанный на заедании гранулированного материала». Протоколы IEEE по робототехнике 28 (2): 341–350.

– Бар-Коэн, Ю. (ред.).2004. Электроактивные полимерные (EAP) исполнительные механизмы как искусственные мышцы – реальность, потенциал и проблемы. Беллингем, Вашингтон: SPIE press (2-е издание).

– BBC News. 2003. «Разум осьминога: вскрытие банки». http://news.bbc.co.uk/1/hi/world/europe/2796607.stm. 2003-02-25. Проверено 10 октября 2016.

– Цао У., Кадни Х. Х. и Васер Р. 1999. «Умные материалы и конструкции». PNAS 96 (15): 8330–8331.

– Кюри, Дж., Кюри, П. 1881. «Сокращения и расширения производят распределение напряжений в полупроводниковых кристаллах на наклонных поверхностях» [Сокращения и расширения, вызываемые напряжениями в полуэдрических кристаллах с наклонными гранями].Comptes rendus (на французском) 93: 1137–1140.

– Haines, C. S., et al. 2014. «Искусственные мышцы из лески и швейных ниток». Наука 343 (6173): 868–872.

– Илиевски Ф., Маццео А. Д., Шеперд Р. Ф., Чен Х. и Уайтсайдс Г. М. 2011. «Мягкая робототехника для химиков». Angewandte Chemie 123: 1930–1935.

– Джахроми, С. С., Этвуд, Х. Л., 1969. «Структурные особенности мышечных волокон в ноге таракана». Журнал физиологии насекомых 15 (12): 2255–2258.

– Джин, С., Ко, А., Кеплингер, К., Ли, Т., Бауэр, С., и Суо, З. 2011 «Генераторы из диэлектрического эластомера: сколько энергии можно преобразовать?» Транзакции IEEE / ASME по мехатронике 16 (1).

– Keplinger, C., et al. 2013. «Эластичные прозрачные ионные проводники». Наука 341 (6149): 984–987.

– Кир, В. М., и Смит, К. К. 1985. «Языки, щупальца и туловища: биомеханика движения в мышечных гидростатах». Зоологический журнал Линнеевского общества 83: 307–324.

– Ким, Д.H., et al. 2011. «Эпидермальная электроника». Наука 333 (6044): 838–843.

– Кнуп, Э., Росситер, Дж. 2015. «Тиклер: совместимый носимый тактильный дисплей для поглаживания и щекотки». Proc. CHI 2015, 33-я ежегодная конференция ACM по человеческому фактору в вычислительных системах: 1133–1138.

– Лендлейн, А., Кельч, С. (2002). «Полимеры с памятью формы». Энгью. Chem. Int. Эд. 41: 2034–2057.

– Мазер, Дж. А. 2006. «Развитие поведения: взгляд на головоногих моллюсков». Международный журнал сравнительной психологии 19 (1).

– Меллер М. А., Брайант М. и Гарсия Е. 2014. «Пересмотр мышцы Мак-Киббена: энергия, рабочая жидкость и материал мочевого пузыря». Журнал интеллектуальных материальных систем и структур 25: 2276–2293.

– Морин С. А., Шеперд Р. Ф., Квок С. В., Стокс А. А., Немироски А. и Уайтсайдс Г. М. 2012. «Камуфляж и дисплей для мягких машин». Наука 337 (6096): 828–832.

– Пелрин Р., Корнблух Р., Пей К. и Джозеф Дж. 2000. «Высокоскоростные эластомеры с электрическим приводом и деформацией более 100%.”Science 287 (5454): 836–839.

– Пфейфер Р., Гомес Г. 2009. «Морфологические вычисления – соединение мозга, тела и окружающей среды». Создание интеллекта, подобного мозгу, конспект лекций по информатике 5436: 66–83.

– Полигеринос П., Ван З., Галлоуэй К. К., Вуд Р. Дж. И Уолш К. Дж. 2015. «Мягкая роботизированная перчатка для комбинированной помощи и реабилитации на дому». Робототехника и автономные системы 73: 135–143.

– Росситер Дж., Уинфилд Дж. И Иеропулос И.2016. «Сегодня здесь, завтра уже нет: биоразлагаемые мягкие роботы». В электроактивных полимерных приводах и устройствах (EAPAD). Беллингхэм, Вашингтон: SPIE.

– Росситер Дж., Яп Б. и Конн А. 2012. «Биомиметические хроматофоры для маскировки и мягких активных поверхностей». Биоинспирация и биомиметика 7 (3).

– Росситер, Дж. М., Такашима, К., и Мукаи, Т. 2014. «Температурный отклик новых гибридов полимеров с памятью формы и сплавов с памятью формы». Труды SPIE: Поведение и механика многофункциональных материалов и композитов.Беллингем, Вашингтон: SPIE,0.

– Schokraie, E., et al. 2012. «Сравнительный протеомный анализ Milnesium tardigradum в раннем эмбриональном состоянии по сравнению с взрослыми особями в активном и ангидробиотическом состоянии». PLOS ONE 7 (9).

– Сендер Р., Фукс С. и Майло Р. 2016. «Пересмотренные оценки количества человеческих и бактериальных клеток в организме». ПЛоС Биол 14 (8).

– Шахинпур М. и Ким К. Дж. 2001. «Ионные композиты полимер-металл: I. Основы». Умные материалы и конструкции 10 (4).

– Толли М. Т., Шеперд Р. Ф., Мосадег Б., Галлоуэй К. К., Венер М., Карпельсон М., Вуд Р. Дж. И Уайтсайдс Г. М. 2014. «Устойчивый, непривязанный мягкий робот». Мягкая робототехника 1 (3): 213–223.

– Уинслоу, В. М. 1949. «Индуцированное расслоение суспензий». J. Appl. Phys. 20 (12): 1137–1140.

– Ву С. и Уэйман К. 1987. «Мартенситные превращения и эффект памяти формы в сплавах Ti50Ni10Au40 и Ti50Au50». Металлография 20 (3): 359.

10 лучших стартапов в области робототехники, за которыми следует следить в 2020 году

Запуск стартапа в области робототехники – непростая задача.Тем не менее, нас всегда удивляет количество стартапов в области робототехники, работающих над инновационными технологиями.

Здесь в алфавитном порядке представлены 10 стартапов в области робототехники. Отчет о роботах будет наблюдать в 2020 году. Компании работают над различными продуктами, включая автономные транспортные средства, мобильных роботов для строительства, игрушечных роботов и программное обеспечение, чтобы дать роботам общее смысл и облегчить их использование.

Трудно сузить этот список до 10 стартапов в области робототехники, поэтому, пожалуйста, поделитесь в комментариях некоторыми стартапами в области робототехники, которые вы будете наблюдать в 2020 году.Обязательно ознакомьтесь с нашими стартапами в области робототехники, которые обязательно нужно посмотреть в 2019 году.

10 стартапов в области робототехники, на которые стоит обратить внимание в 2020 году

---

Ковариант

Штаб-квартира: Беркли, Калифорния
Технология: искусственный интеллект для роботов
Год основания: 2017
Финансирование: 27 миллионов долларов
Причина для наблюдения: Covariant создает ИИ, который он называет «Ковариантный мозг» сделать роботов умнее.Компания Covariant была основана в 2017 году, но вышла из скрытого режима в январе 2020 года, объявив, что ее первое приложение – это поштучный сбор для логистических компаний. Covariant напрямую конкурирует с другими стартапами в области робототехники, такими как Kindred и RightHand Robotics. Компания Covariant сообщила, что ее подход использует различные методы искусственного интеллекта для обучения своих роботов, включая обучение с подкреплением. Он сочетает в себе это со стандартной роботизированной рукой, захватным захватом и простой системой 2D-камеры. На видео выше показана система Covariant, работающая на складе, который занимается логистикой компании Obeta.

---

Цифровая лаборатория мечты

Анки Cozmo

Штаб-квартира: Питтсбург
Технологии: Игрушечные роботы
Основан: 2012
Причина посмотреть: Отчет о роботах сообщил о приобретении Digital Dream Labs активов Anki в декабре 2019 года. амбициозные планы возродить все линейки продуктов Anki к Рождеству 2020 года в следующем порядке: Overdrive, Cozmo, Vector.Основатель Х. Джейкоб Ганчар также рассказал нам о потенциальной модели на основе подписки, Vector 2.0 с открытым исходным кодом и других инициативах, которые, по его мнению, помогут создать устойчивый портфель игрушечных роботов.

Anki внезапно закрылась в апреле 2019 года после того, как получила выручку в 325 миллионов долларов с момента своего основания в 2010 году. Если Digital Dream Labs выполнит эти обещания и возродит линейки продуктов, это будет настоящая история возвращения и сделает более 6,5 миллионов клиентов Anki очень счастлив.

---

Farmwise

Штаб-квартира: Сан-Франциско
Технологии: Роботы для сельского хозяйства
Год основания: 2016
Финансирование: 20 долларов.2 миллиона
Причина для наблюдения: Farmwise создает адаптивных роботов для сельского хозяйства, чтобы дать фермерам большую урожайность, большую прибыль и более здоровую окружающую среду. Компания начинает с автономного робота для прополки, который может аккуратно собирать сорняки с полей, уменьшая или устраняя потребность в химических пестицидах. По данным FarmWise, роботы эффективно удалили сорняки с более чем 10 миллионов растений.

---

Свобода Робототехника

Штаб-квартира: Сан-Франциско
Технологии: Программное обеспечение для управления роботами
Год основания: 2018
Финансирование: 6 долларов США.6 миллионов
Причина для просмотра: Freedom Robotics сочетает инструменты разработки и управления в своем облачном программном обеспечении для управления робототехникой (RMS), помогая создавать прототипы, создавать, эксплуатировать и масштабировать парк роботов. Такие облачные инструменты станут критически важными по мере того, как все больше стартапов в области робототехники будут запускаться и готовиться к масштабированию. Компании смогут быстрее и проще выйти на рынок, используя эти типы инструментов, вместо того, чтобы направлять сотрудников на разработку полного пакета программного обеспечения.

Генеральный директор

Freedom Джошуа Уилсон сказал: «Многие из нас застряли в создании инструментов и инфраструктуры и тратят 90% времени на то, чтобы что-то (почти не работающее) работать», и только 10% взаимодействуют с пользователями и клиентами, чтобы создать продукт, который нужен людям.”

---

Outrider

Штаб-квартира: Голден, Колорадо
Технологии: Автономные работы на верфях
Год основания: 2017
Финансирование: 53 миллиона долларов
Причина для наблюдения: В настоящее время в США эксплуатируется 50000 грузовых автомобилей, которые обрабатывать перевалку грузовых контейнеров и прицепов с грузовиков на складе или в распределительном центре. Outrider из штата Колорадо вышел сегодня из режима невидимости, стремясь автоматизировать эти грузовые автомобили с помощью нового электромобиля с автономностью 4-го уровня.

Ранее известная как Azevtec, цель Outrider – помочь распределительным станциям поддерживать полные грузовые полуприцепы, быстро перемещаясь между дверьми склада и дорогами общего пользования. Компания заявила, что многие процессы, входящие в состав складских операций, выполняются вручную, неэффективны и опасны.

---

Преломление AI

Штаб-квартира: Анн-Арбор, Мичиган
Технологии: Роботы для доставки на последней миле
Основан: 2017 г.
Финансирование: Не разглашается
Причина для наблюдения: Refraction AI представила своего робота для доставки Rev-1 в середине 2019 года.Rev-1 выглядит как нечто среднее между меньшими роботами-доставщиками Starship и более крупными автономными транспортными средствами доставки Nuro. Он может работать как на тротуарах, так и на улицах, весит 100 фунтов, имеет максимальную скорость 15 миль в час и в настоящее время стоит 5000 долларов. REV-1 оснащен GPS, 12 камерами и датчиками, которые позволяют ему перемещаться по окружающей среде.

По словам соучредителя Refraction Мэтью Джонсон-Роберсона, такие услуги, как DoorDash и Grubhub, обходятся ресторанам примерно в 30% от общей суммы заказа. По его словам, для потребителей стоимость услуг доставки обычно составляет от 3 до 5 долларов плюс чаевые.Refraction взимает с ресторанов от 10% до 15%, а с потребителей – 3 доллара. В январе Refraction запустила в Анн-Арборе пилотную программу доставки еды с четырьмя ресторанами и несколькими сотнями участников. В течение шести месяцев он планирует расшириться до пары других городов.

В феврале 2019 года Nuro привлекла 940 миллионов долларов от Softbank.

---

Надежный AI

Основатели Robust AI (слева направо) Родни Брукс, Мохамед Амер, Энтони Джулс, Хенрик Кристенсен и Гэри Маркус в офисе Robust AI в Пало-Альто, Калифорния.| Предоставлено: Питер Баррет, Playground Global

.

Штаб-квартира: Пало-Альто, Калифорния
Технологии: Когнитивная платформа для роботов
Год основания: 2019
Финансирование: Неизвестный исходный раунд
Причина для наблюдения: Надежный ИИ был впервые представлен на Саммите Робототехники и Expo 2019 во время выступления соучредителя Хенрика Кристенсена. Компания пытается создать когнитивную платформу промышленного уровня, которая привносит здравый смысл в роботов.Это непростая задача. Некоторые из роботов, работающих в реальном мире, умны, часто бывают хрупкими и трудными для программирования.

Соучредитель

Гэри Маркус сказал The Robot Report : «Не существует универсальных инструментов, помогающих роботам принимать решения в открытых средах». Маркус сказал, что для создания своей когнитивной платформы Robust AI будет использовать гибридный подход, объединяя несколько методов, включая глубокое обучение и символический AI.

Наряду с Кристенсеном и Маркусом, Robust AI включает звездный состав основателей, включая Мохамеда Амера, Родни Брукса и Энтони Джулса.У Robust AI есть несколько вакансий в Пало-Альто.

---

Масштабируемая робототехника

Штаб-квартира: Барселона
Технологии: Мобильные роботы для строительства
Год основания: 2016
Финансирование: 3,2 миллиона долларов
Причина, на которую стоит обратить внимание: Большинство крупных строительных проектов выходят за рамки бюджета и требуют больше времени для завершения. Несмотря на то, что коммерческое строительство является мировой отраслью с оборотом 10 триллионов долларов в год, это один из наименее автоматизированных рынков.Но это начинает меняться. Компания Scaled Robotics из Барселоны создает мобильных роботов, которые перемещаются по строительным площадкам для сбора трехмерных карт. Эти карты загружаются в облако и сравниваются с моделями строительства, чтобы отслеживать ход работ и качество строительства, чтобы найти возможные ошибки.

Scaled Robotics заявила, что ее роботы могут свести к минимуму ошибки и повысить общую эффективность проекта. Он использует модель «робототехника как услуга» (RaaS), предоставляя робота и программное обеспечение на ежемесячной основе.

---

Южный автономный округ

Штаб-квартира: Бостон
Технологии: Программное обеспечение для роботов
Год основания: 2017
Финансирование: Не разглашается
Причина, на которую стоит обратить внимание: Простота использования жизненно важна для роста индустрии робототехники. Southie Autonomy разрабатывает программное обеспечение для интеллектуальных роботов под названием «The Wand», которое позволяет пользователям указывать роботам, что им делать, с помощью жестов и голосовых команд. Wand использует переносной указатель и запатентованную платформу, которая сочетает в себе искусственный интеллект и дополненную реальность AR, чтобы избавиться от сложного программирования, необходимого для настройки рабочих процессов роботов.Саути утверждает, что для использования Жезла не требуется никаких компьютерных навыков.

Резидент MassRobotics недавно начал привлекать своих первых платежеспособных клиентов. Саути выиграл конкурс стартапов RoboBusiness Pitchfire в 2018 году, а также конкурс ABB Innovation Challenge. Недавно он был выбран для акселератора Techstars Air Force 2020.

---

XACT Робототехника

Штаб-квартира: Хингхэм, Массачусетс; Кесария, Израиль
Технология: роботизированная платформа для управления иглой для хирургических процедур
Основана: 2013
Финансирование: 51 миллион долларов
Причина для наблюдения: XACT Robotics недавно завершила раунд финансирования серии D на 36 миллионов долларов для коммерциализации его роботизированная система XACT, одобренная FDA и CE.Система громкой связи сочетает в себе планирование и навигацию на основе изображений с возможностью установки и управления инструментами, чтобы сделать чрескожные интервенционные процедуры более демократичными. Компания утверждает, что это первая технология такого рода. Роботизированная система XACT основана на исследовании, первоначально проведенном в Технионе – Израильском технологическом институте профессором Моше Шохамом, основателем компании Mazor Robotics, которую Medtronic приобрела в 2018 году за 1,7 миллиарда долларов.

Робототехника и будущее производства и работы

Вступление

Необходимость более быстрого роста производительности

Потенциал производительности следующей производственной системы

Паттерны национального принятия роботов

Почему некоторые страны лидируют по внедрению роботов?

Глобальные цепочки поставок и переориентация?

Роботы и рабочие места

Роботы, заработная плата и неравенство

Вывод

Сноски

Компании по всему миру все чаще используют роботов.По данным Международной федерации робототехники (IFR), средний мировой показатель промышленных роботов на 10 000 производственных рабочих вырос с 66 в 2015 году до 85 в 2017 году [1]. Благодаря интеграции искусственного интеллекта и другим улучшениям в робототехнике (например, лучшему машинному зрению, лучшим датчикам и т. Д.) Робототехника обещает значительно улучшить цены и производительность в течение следующего десятилетия. Как потенциально новая технология общего назначения, центральный вопрос заключается в том, повлияет ли и как робототехника на производственные процессы, особенно в таких глобально торгуемых секторах, как производство.Последняя крупная технологическая волна, движимая информационными технологиями, была в значительной степени децентрализованной по своей природе, что позволило географически распределить обширные цепочки поставок на периферию в поисках дешевой рабочей силы. Будет ли следующая волна технологических инноваций, основанных на робототехнике, иметь противоположный эффект, позволяя полностью перекроить производство? В этой статье исследуются природа и перспективы робототехники и связанных с ней производственных технологий, приводится обзор литературы об их влиянии на пространственную динамику, анализируются последние данные о внедрении роботов, включая контроль за коэффициентами внедрения роботов с помощью ставок оплаты труда домашних работников, а также рассматриваются будущие тенденции в области развития робототехники. пространственное распределение производства.

Так называемая «четвертая промышленная революция» и ее способность стимулировать рост во всем мире вызывают как сильное волнение, так и тревогу. (Эта статья избегает термина «четвертая промышленная революция», потому что это вводящий в заблуждение и чрезмерно упрощенный термин – во всяком случае, с конца 1700-х годов было по крайней мере шесть основных производственных технологических систем, а не четыре. Более точный термин – « следующая производственная система. »)

Хотя есть много важных вопросов о следующей производственной системе, в том числе о сроках воздействия, характере задействованных технологий и влиянии на отрасли, рынки труда и производительность, один критический вопрос заключается в том, как ее влияние, вероятно, будет различаться между развитыми и развитыми странами. развивающиеся экономики.Короткий ответ заключается в том, что, хотя как развитые, так и развивающиеся страны получат выгоду от следующей производственной системы, развивающиеся страны, вероятно, выиграют меньше, отчасти потому, что их более низкие затраты на рабочую силу создают меньше стимулов для замены ее технологией, а также потому, что новые производственные системы, похоже, обеспечить более короткие производственные циклы, меньшие фабрики и более высокую производительность – все это должно позволить переориентацию на страны с более высокой заработной платой.

По мере появления следующей волны технологических инноваций, похоже, растет интерес к роли технологий в международных делах.[2] Но большая часть этого внимания сосредоточена на технологии продуктов (например, смартфоны, коммерческие самолеты, автомобили, солнечные панели и т. Д.), А не на технологических процессах ( «машины» для улучшения того, как производятся товары или услуги), которые позволяет автоматизировать.

В то время как как развитые, так и развивающиеся страны выиграют от следующей производственной системы, развивающиеся страны, вероятно, выиграют меньше.

Автоматизация – это особый вид технологического процесса. Термин «автоматизация» был впервые придуман в 1945 году, когда инженерное подразделение Ford Motor Company использовало его для описания работы своих новых перегрузочных машин, которые механически разгружали штамповочные прессы с корпусных прессов и размещали их перед станками.Сегодня это относится к любому производственному процессу, который контролируется машиной, с минимальным участием оператора или без него для производства в полностью автоматическом режиме. Существует множество технологий, которые позволяют автоматизировать производственный процесс, и робототехника приобретает все большее значение. Хотя четкого и быстрого определения «робототехники» не существует, этот термин обычно относится к физическим машинам, которые могут быть запрограммированы для выполнения множества различных задач с определенным уровнем взаимодействия с окружающей средой и с ограниченным или нулевым участием оператора.

Роботы – ключевые инструменты для повышения производительности. На сегодняшний день большая часть роботов используется в производстве, где они выполняют широкий спектр ручных задач более эффективно и последовательно, чем люди. Но благодаря постоянным инновациям использование роботов распространяется и на другие сектора, от сельского хозяйства до логистики и гостеприимства. Роботы становятся дешевле, гибче и автономнее, отчасти за счет использования искусственного интеллекта. Некоторые роботы заменяют рабочих-людей; другие – коллаборативные роботы или «коботы», которые работают вместе с рабочими, – дополняют их.По мере продолжения этой тенденции внедрение роботов, вероятно, станет ключевым фактором роста производительности и потенциально изменит глобальные цепочки поставок.

Мировая экономика нуждается в технологии, «выстрелившей в руку» – такой, какой мир испытал в 1950-х и начале 1960-х годов с инновациями в области электромеханики и материалов (сталь, химикаты, пластмассы и т. Д.), И снова в 1990-х годах с Инновации в области ИКТ (персональные компьютеры, Интернет, широкополосная связь и т. Д.). Действительно, мировая экономика переживает спад производительности.Conference Board обнаружила, что изменение валового внутреннего продукта (ВВП) на одного работающего замедлилось с 2,6 процента в год с 1999 по 2006 год до примерно 2 процентов в год с 2012 по 2014 год [3]. Большая часть этого спада произошла в развитых странах: рост производительности труда в ЕС, Японии и США упал более чем вдвое после 2007 года по сравнению с периодом с 1999 по 2006 год. А с 2005 по 2015 годы в беднейших странах мира ( с валовым национальным доходом на душу населения менее 9000 долларов при росте производительности труда всего около 3 процентов в год, относительно низкие темпы с учетом повышения производительности легче для отстающих экономик).

Более быстрый рост производительности во многих функциях и отраслях, связанных с перемещением или преобразованием физических вещей, будет стимулироваться более совершенными и дешевыми роботами. Роботы уже повышают производительность. [4] Инвестиции в роботов обеспечили 10 процентов роста ВВП на душу населения в странах Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) с 1993 по 2016 год, и существует корреляция 0,42 между внедрением промышленных роботов с поправкой на заработную плату в стране (см. Ниже) и ростом производства. продуктивность в период с 2010 по 2017 год.[5]

Гретц и Майклс обнаружили, что роботизированное уплотнение увеличивало годовой рост ВВП и производительности труда в период с 1993 по 2007 год примерно на 0,37 и 0,36 процентных пункта соответственно в 17 исследованных странах, что составляет 10 процентов от общего роста ВВП – по сравнению с оценочным общим вкладом в 0,35 процентных пункта. от паровой технологии к ежегодному росту производительности труда в Великобритании в период с 1850 по 1910 год. [6] Их последующее исследование показало, что инвестиции в роботов способствовали 10-процентному росту ВВП на душу населения в странах ОЭСР с 1993 по 2016 год.[7] В том же исследовании было обнаружено, что увеличение плотности робототехники на одну единицу (которое в исследовании определяется как количество роботов на миллион отработанных часов) связано с увеличением производительности труда на 0,04 процента. Исследование, проведенное Институтом исследований занятости, показало, что внедрение роботов привело к увеличению ВВП в Германии на 0,5 процента на человека на одного робота за 10 лет с 2004 по 2014 год [8]. Кох, Мануйлов и Смолка обнаружили, что внедрение промышленных роботов на испанских производственных предприятиях увеличило объем производства на 20–25 процентов в течение четырех лет и снизило долю затрат на рабочую силу примерно на 6 процентов.[9]

По мере того, как роботы и другие автономные системы продолжают совершенствоваться в функциональности и снижении затрат, их вероятное влияние на производительность будет еще более значительным. По крайней мере, шесть технологий выглядят кандидатами на следующую волну инноваций: Интернет вещей, передовая робототехника, блокчейн, новые материалы, автономные устройства и искусственный интеллект. Возможно, наиболее важны искусственный интеллект и робототехника. Искусственный интеллект выполняет множество функций, включая, помимо прочего, обучение, понимание, рассуждение и взаимодействие.[10] А простые в программировании, ловкие и относительно доступные роботы могут позволить автоматизировать ряд функций в сельском хозяйстве, производстве и сфере услуг.

Хотя эти технологии уже представлены на рынке, все они, как правило, слишком дороги и неэффективны, чтобы получить достаточно широкое распространение, чтобы обеспечить более высокие темпы роста производительности в масштабах всей экономики. Вот почему, например, несмотря на ажиотаж по поводу технологий «Индустрии 4.0», они, похоже, не получили широкого распространения, о чем отчасти свидетельствует большинство производителей в развитых странах, которые находятся на очень ранних стадиях внедрения. .[11] Аналогичным образом, хотя программные системы машинного обучения вызывают большой интерес, их текущие возможности остаются относительно ограниченными, несмотря на некоторые многообещающие ранние приложения. Полностью автономные автомобили, которые безопасны и продаются по цене, доступной большинству потребителей, вероятно, появятся через 15 лет. [12] А полностью ловкие роботизированные руки вряд ли появятся на рынке раньше 2030 или даже 2040 года. ^[13] Робототехник из Массачусетского технологического института Родни Брукс написал: «Придумывать идеи легко.Превратить их в реальность сложно. Еще сложнее превратить их в масштабное развертывание ». ^[14] Если бы эти технологии действительно были «готовы к использованию в прайм-тайм», можно было бы ожидать более высоких темпов роста производительности. Но, перефразируя Роберта Солоу, мы видим следующую производственную систему везде, кроме статистики производительности.

Даже несмотря на эти проблемы, технологии следующих производственных систем разрабатываются и во все большем количестве случаев уже используются.Одно из них – робототехника. Таким образом, критический вопрос заключается в том, как нации соотносятся с внедрением роботов. Наиболее часто используемый показатель – это количество промышленных роботов как доля производственных рабочих. По данным IFR, средний мировой показатель промышленных роботов на 10 000 производственных рабочих вырос с 66 в 2015 году до 85 в 2017 году [15]. Южная Корея была самым продвинутым пользователем в мире: 710 роботов на 10 000 рабочих; За ними последовали Сингапур, Германия, Япония и Швеция. США заняли седьмое место с 200 промышленных роботов на 10 000 рабочих.Россия и Индия заняли последнее место с показателем 4 и 3 роботов на 10 000 рабочих соответственно. (См. Рисунок 1.)

Рисунок 1: Количество роботов на 10 000 производственных рабочих, 2017 г.

Есть более веские экономические аргументы в пользу внедрения роботов в странах с более высокой заработной платой, чем в странах с более низкой заработной платой, потому что инвестиции в роботов часто оправдываются тем, насколько они экономят на затратах на рабочую силу. Вот почему, по оценкам Boston Consulting Group (BCG), экономия затрат на рабочую силу с помощью робототехники в развивающихся странах значительно ниже.[16] Итак, более уместный вопрос: какое место занимают страны с внедрением роботов, принимая во внимание уровень заработной платы? [17] Чтобы оценить это, необходимо рассчитать предполагаемое время окупаемости (в месяцах) от установки робота. [18]

Сравнивая рейтинг ожидаемого внедрения роботов с учетом различий в уровнях компенсации с фактическими ставками, можно выделить несколько закономерностей. Во-первых, страны Восточной Азии лидируют, занимая шесть из семи верхних позиций в рейтинге: лидирует Корея, принявшая в 2,4 раза больше роботов, чем ожидалось, за ней следуют Сингапур, Китай, Таиланд и Тайвань.Япония занимает седьмое место. Напротив, страны Содружества значительно отстают: Канада занимает 14-е место (на 44 процента ниже ожидаемого показателя принятия), Соединенное Королевство 23-е (на 73 процента ниже) и Австралия 24-е место (на 80 процентов ниже). (См. Рисунок 2.)

Рисунок 2: Фактические показатели внедрения роботов как доля ожидаемого уровня внедрения роботов [19]

В целом Европа отстает: только две страны Восточной Европы приняли больше, чем ожидалось, с учетом уровня заработной платы: Словения (на 37 процентов выше ожидаемого принятого уровня) и Чешская Республика (на 25 процентов выше).Во всех других странах ЕС показатели усыновления оказались ниже ожидаемых.

Среди развивающихся стран лидирует Таиланд, где уровень усыновления на 159 процентов превышает прогнозируемый уровень заработной платы, в то время как скорректированный показатель Китая на 153 процента выше, по сравнению со 104 процентами в 2016 году. Мексика также превосходит ожидания, где показатели усыновления на 16 процентов выше, чем ожидалось. Но Бразилия, Индия и Россия, даже с их низкой заработной платой, отстают. Уровень внедрения в Индии на 66 процентов ниже ожидаемого, в Бразилии – на 83 процента, а в России – на 88 процентов ниже.Наконец, США значительно отстают, занимая 16-е место, с показателями внедрения на 49% ниже ожидаемых.

Непонятно, почему одни страны лидируют, а другие отстают. Уровень заработной платы – не единственный фактор. Внедрение роботов различается в зависимости от отрасли, при этом автомобильная промышленность генерирует наибольший спрос. В зависимости от страны на отрасль приходится от 30 до 60 процентов от общего числа роботов. Тем не менее, многие отстающие страны, включая Бразилию, Канаду, Францию, Германию, Италию, Россию, Испанию, Швецию и Соединенные Штаты, имеют устойчивую автомобильную промышленность по сравнению с размером их производственной экономики.[20] И Китай показывает хорошие результаты в общем внедрении роботов, несмотря на относительно небольшой автомобильный сектор (в расчете на ВВП) по сравнению с остальными странами.

Асемоглу и Рестрепо обнаружили умеренно положительную корреляцию между внедрением роботов и более высокой долей работников среднего возраста, при этом логика состоит в том, что меньшее внедрение роботов отражает относительную нехватку работников среднего возраста, которые, как правило, имеют более высокую заработную плату и часто могут быть заменены на роботы. [21] Но корреляция недостаточно сильна, чтобы объяснить большие различия, даже с учетом фактора заработной платы, включенного в анализ.

Культурные установки могут играть роль. Ли и Сабанович обнаружили, что культурные установки играют определенную роль в распространении роботов, поскольку южнокорейцы имеют более благоприятное отношение к роботам в экономике, чем американцы [22]. Некоторые страны, кажется, приветствуют роботов – в Японии даже есть ежегодная «премия роботов» – в то время как другие поддерживают рассказы о машинах, похожих на терминаторов, разрушающих рабочие места. [23] Существует умеренная положительная корреляция 0,20 между темпами внедрения промышленных роботов с поправкой на заработную плату в странах и степенью, в которой, по мнению жителей страны, следует уделять больше внимания технологиям в будущем.[24]

Трудовые отношения также могут играть роль. Например, некоторые утверждают, что одна из причин, по которой Южная Корея так далеко впереди, заключается в том, что ее промышленные профсоюзы весьма воинственны, участвуют в забастовках и других остановках работы на довольно регулярной основе, особенно в автомобильной промышленности [25]. В ответ многие «чеболи» (крупные, обычно семейные бизнес-конгломераты) обратились к робототехнике как к способу обеспечения большей стабильности производства.

Политика правительства также играет ключевую роль.Некоторые из ведущих стран разработали национальные стратегии для поддержки инноваций и внедрения робототехники. В 2014 году Япония поставила цель осуществить «новую промышленную революцию, управляемую роботами», а Южная Корея приняла Закон о разработке и продвижении интеллектуальных роботов [26]. Япония также установила государственно-частные партнерства в области исследований и разработок (НИОКР) в области робототехники, которые, как показало одно исследование, оказались весьма эффективными в стимулировании разработки роботов [27]. Напротив, в США отсутствует национальная стратегия робототехники.

Китай, похоже, принадлежит к особому классу: его национальные и провинциальные правительства выделяют огромные суммы денег на субсидирование внедрения робототехники.

Некоторые лидеры, особенно Южная Корея, Тайвань и Япония, также имеют надежные государственные программы помощи производителям, особенно малым и средним предприятиям, в освоении передовых технологий, а некоторые страны проводят активную налоговую политику, чтобы стимулировать внедрение передовых технологий. в том числе робототехника.[28] В Сингапуре, например, компании могут в первый год расходовать все инвестиции в компьютеры и предписанное оборудование автоматизации, роботов и энергоэффективное оборудование. [29] Южная Корея предоставляет инвестиционный налоговый кредит для нового оборудования, а Япония и Словения обеспечивают ускоренную амортизацию нового оборудования. [30] Напротив, некоторые страны, такие как США и Великобритания, имеют менее щедрый налоговый режим в отношении капитальных затрат и демонстрируют более низкие уровни капитальных затрат производителей.[31]

Китай, похоже, принадлежит к особому классу: его национальные и провинциальные правительства выделяют огромные суммы денег на субсидирование внедрения робототехники. План развития робототехнической промышленности Китая (2016–2020 гг.), Являющийся частью инициативы «Сделано в Китае 2025», способствует развитию отечественного производства роботов и ставит цель расширить использование роботов такими компаниями к 2025 г. в десять раз. В результате правительства многих провинций предоставляют щедрые субсидии. для фирм покупать роботов – хотя точность сообщаемых цифр потенциально сомнительна, в основном потому, что цифры настолько высоки, и у провинциальных правительств есть сильные стимулы для завышения сообщаемых цифр, чтобы снискать расположение национального правительства.Провинция Гуандун предположительно инвестирует 943 миллиарда юаней (примерно 135 миллиардов долларов), чтобы помочь компаниям осуществить «замену машин». Аналогичным образом, правительство провинции Аньхой заявило, что инвестирует 600 миллиардов юаней (примерно 86 миллиардов долларов) для субсидирования модернизации промышленных предприятий в своей провинции, в том числе с помощью робототехники. ^[32] Тем не менее, Китай, похоже, предоставляет больше субсидий на внедрение роботов, чем любая другая страна. В результате, если соответствующие темпы роста Китая и Южной Кореи сохранятся такими же темпами, как в период с 2016 по 2017 год, то к 2026 году Китай станет мировым лидером с наибольшим количеством промышленных роботов в процентах от промышленных рабочих.

Прошлые крупные волны технологических инноваций оказали различное пространственное воздействие, отдавая предпочтение одним странам больше, чем другим. Следующая производственная система, скорее всего, не будет исключением и будет действовать в двух областях: производительность и международная конкурентоспособность.

За последние 40 лет улучшение мировых транспортных и информационных технологий позволило значительно перевести цепочки поставок в страны с низкой заработной платой. И хотя производительность рабочих в странах с низкой заработной платой ниже, чем в странах с более высокой заработной платой для многих отраслей и функций, низкая заработная плата более чем компенсирует более низкую производительность и увеличение транспортных расходов.Этот процесс начался с хорошо задокументированного перевода на периферию низкотехнологичных, трудоемких производств с низкой добавленной стоимостью, таких как текстиль, одежда и багаж, в страны Восточной Азии и Латинской Америки, начиная с середины 1970-х годов. И тенденция сохранилась. Например, импорт деревянной мебели увеличился с 38 процентов в 2000 году до 68 процентов рынка США в 2008 году. ⁴⁴ Сегодня американские производители составляют всего 1 процент рынка багажа США и 1,7 процента рынка верхней одежды.

Это может измениться по мере того, как технологии автоматизации, в том числе робототехника, которые доступны в любой точке мира, улучшаются и позволяют автоматизировать больше работы в развитых странах. Так почему же страны с низкой заработной платой не устанавливают ее по тем же ставкам, что и страны с более высокой заработной платой? Ответ заключается в том, что при отсутствии государственных субсидий установка роботов в этих регионах имеет меньший экономический смысл. Например, если предположить, что первоначальные инвестиции в робота, который заменяет двух рабочих (по одному в каждую смену) в Соединенных Штатах, составляют 250 000 долларов США, а годовая общая компенсация среднему производственному рабочему составляет 72 000 долларов США, то период окупаемости (время, необходимое для того, чтобы сбережения превысили затрат) будет меньше одного года.[33] Но в Мексике, где средняя компенсация составляет 14 000 долларов, окупаемость намного дольше: восемь лет и четыре месяца. А на Филиппинах, где средняя компенсация составляет всего 4200 долларов, окупаемость превышает 30 лет. Учитывая, что большинству фирм требуется окупаемость менее четырех-пяти лет, это предполагает очень низкие темпы проникновения роботов в развивающиеся страны с низкой заработной платой. Вот почему BCG оценила экономию затрат на рабочую силу от робототехники как значительно ниже для развивающихся стран. [34]

Однако затраты на роботов снижаются, а производительность улучшается.Будет ли это иметь значение? Boston Consulting Group предсказала процентное снижение цен и 5-процентное повышение производительности робототехники в год в течение следующего десятилетия. [35] Если роботизированные инновации будут быстро развиваться и стоимость роботов упадет примерно до 50 000 долларов, окупаемость на развивающихся рынках станет более экономичной. В Мексике этот период составляет один год и девять месяцев. Но на Филиппинах окупаемость еще долгая: восемь лет и четыре месяца. Более того, такие улучшения могут не быть реализованы.[36] Это говорит о том, что страны с более низкой заработной платой будут отставать в своей способности использовать преимущества этих технологий. Эта тенденция может увеличить разницу в производительности и доходах с развитыми странами.

Вот почему вполне вероятно, что страны с более высокой заработной платой получат больший прирост производительности от этих технологий, чем страны с более низкой заработной платой. В своих оценках влияния вытеснения рабочей силы в результате автоматизации в период с настоящего момента до 2030 года Глобальный институт McKinsey обнаружил, что в странах с более высокими доходами будут более высокие темпы вытеснения рабочей силы, поскольку более высокая заработная плата делает более экономичным инвестирование в технологии, заменяющие рабочую силу.[37] Хотя установка некоторых из этих технологий будет дешевле в странах с низким уровнем дохода, относительная цена технологии по сравнению с затратами на рабочую силу все равно будет выше, чем в странах с более высокой заработной платой. Таким образом, срок окупаемости инвестиций с точки зрения экономии рабочей силы будет значительно дольше в странах с более низкой заработной платой.

Если роботизированные инновации будут быстро развиваться и стоимость роботов упадет примерно до 50 000 долларов, окупаемость на развивающихся рынках станет более экономичной.

Это может означать, что давние центробежные силы, в которых товарное производство превратилось из богатых стран в страны с низкими издержками, могут замедлить – или даже повернуть вспять – тем самым порождая центростремительные силы, в которых хотя бы часть работы возвращается для обслуживания местных рынков. В производстве интеллектуальные производственные системы обеспечат более гибкое производство и более короткие производственные циклы. Применение информационных и коммуникационных технологий во всех сферах производства меняет современное производство.Интеллектуальное производство определяется многими технологиями, включая программное обеспечение для автоматизированного проектирования, облачные вычисления, Интернет вещей, сенсорные технологии, 3D-печать, робототехнику, аналитику данных, машинное обучение и беспроводную связь. Эта цифровизация меняет способы проектирования, изготовления, эксплуатации и обслуживания продуктов, а также трансформирует операции и процессы производственных цепочек поставок.

Другими словами, текущие производственные системы в значительной степени позволяют выпускать либо большие объемы, либо малые объемы производства (например,g., производство большого количества одного и того же агрегата; массовое производство) или мелкосерийный, смешанный выпуск (например, производство меньшего количества различных единиц; серийное производство). Последние часто находятся в странах с более низкой заработной платой. Но конвергенция цифровых технологий и производства все в большей степени ведет к новой производственной парадигме: крупномасштабному подходу с большим разнообразием, который позволяет рентабельное производство на небольших фабриках, более равномерно распределенных по всему миру для обслуживания местных рынков. Действительно, Раух, Далласега и Мэтт, профессора инженерного дела из Свободного университета Бозен-Больцано, утверждали, что эти новые технологии позволят создать более децентрализованные и географически распределенные производственные системы.[38] В опросе 238 клиентов Citigroup 70% считают, что автоматизация побудит компании к консолидации производства и перемещению производства ближе к дому. [39] Кренц, Преттнер и Струлик подсчитали, что в производственных секторах увеличение на 1 робота на 1000 рабочих связано с увеличением на 3,5% активности повторного размещения. [40] В отчете ОЭСР говорится, что на сегодняшний день робототехника замедляется – а в некоторых случаях прекращает – перевод на периферию и, таким образом, является ключом к сохранению производства в странах с развитой экономикой.[41]

А как насчет потери работы? Следующее производственное оборудование предупредило о приближающемся цунами с уничтожением рабочих мест. Широко цитируемое исследование исследователей Оксфордского университета Карла Бенедикта Фрея и Майкла А. Осборна задало тон в 2013 году, заявив, что 47% рабочих мест в США подвержены риску потери работы из-за новых технологий [42]. Тем не менее, эти и аналогичные исследования предупреждают, что следующая производственная система приведет к массовой потере рабочих мест, а потенциально высокий уровень структурной безработицы страдает от ряда ошибок.

Во-первых, эти исследования предполагают, что мы движемся к преобразующей четвертой промышленной революции, подобной которой мир никогда не видел, и которая приведет к быстрому росту производительности. Берг, Баффи и Занна отразили эту точку зрения, когда написали: «Предпосылка этой статьи состоит в том, что мы находимся в разгар технологической точки перегиба, нового« машинного века », в котором искусственный интеллект и роботы быстро развивают способность к выполнять познавательную и физическую работу значительной части рабочей силы.[43] Глобальный институт McKinsey подсчитал, что по сравнению с промышленной революцией конца 18 и начала 19 веков разрушение общества искусственным интеллектом происходит в 10 раз быстрее и в 300 раз масштабнее, что означает примерно в 3000 раз большее воздействие. . [44]

У таких спекуляций есть две основные проблемы. Во-первых, они таковы: основаны на небольшом количестве свидетельств и полностью не связаны с историческим анализом. Более того, многие оценки экспоненциального роста, такие как оценка McKinsey, относятся к темпам внедрения определенных технологий, таких как мобильные телефоны, для экстраполяции на общие темпы технологических инноваций и темпы роста производительности.Более того, нет никаких доказательств того, что темпы изменения технологий в обществе сейчас в 10 раз быстрее, чем два столетия назад, и даже намного меньше. Все они основаны на темпах внедрения таких технологий, как мобильные телефоны и Интернет. Но как насчет гораздо более медленных темпов внедрения других информационных технологий, таких как цифровые подписи и биометрия? Фактически, Блум, Джонс, Ван Ринен и Уэбб обнаружили, что продуктивность НИОКР снижается, что затрудняет получение инноваций.[45]

Во-вторых, во многих исследованиях рассматривается только влияние роботов на рабочие места в регионе, где они приняты, и неудивительно, что обычно обнаруживается, что в регионах с более высоким уровнем внедрения роботов либо снижается рост занятости, либо темпы роста занятости в целом ниже, чем в целом по экономике. Например, Чиаккио, Петропулос и Пихлер изучили влияние промышленных роботов на занятость в 116 регионах шести стран ЕС-15 и обнаружили, что в регионах с более быстрым внедрением роботов темпы роста рабочей силы ниже.[46] Но это неудивительно, поскольку в регионах, специализирующихся на производстве, вероятно, будет наблюдаться более медленный рост занятости, если производительность в обрабатывающей промышленности будет расти быстрее, чем производительность в непроизводственной сфере. Возникает актуальный вопрос: приводит ли более высокая производительность в экономике в целом к ​​снижению роста занятости? Фактически, корреляция 0,15 между ростом производительности и общим ростом количества рабочих часов в странах ЕС-15 с 1997 по 2015 год свидетельствует о том, что производительность не имеет негативных последствий для роста занятости.[47]

Аджемоглу и Рестрепо сосредоточили свое внимание на местных рынках труда в Соединенных Штатах, но также попытались измерить влияние промышленных роботов на все рынки труда. [48] Они обнаружили, что внедрение роботов приводит к уменьшению количества рабочих мест в сети, как и ожидалось. Однако его влияние довольно невелико. По их оценкам, количество рабочих мест в США, потерянных из-за роботов с 1990 года, составляет где-то от 360 000 до 670 000 – довольно мало для экономики с более чем 130 миллионами рабочих мест. Более того, когда исследователи измерили изменение использования компьютера на работе, они обнаружили положительный эффект.

Более того, ряд других исследований не находит доказательств потери работы. Анализируя занятость промышленных роботов на рынках труда Германии в период с 1994 по 2014 год, Даут, Финдейзен, Зуэдекум и Весснер обнаружили, что внедрение промышленных роботов не повлияло на общую занятость на местных рынках труда, специализирующихся в отраслях с высоким уровнем использования роботов. [49] В ходе анализа влияния автоматизации на рабочие места в Европе Грегори, Саломонс и Зиран обнаружили, что, хотя автоматизация на основе технологий вытесняет рабочие места, «она одновременно создает новые рабочие места за счет увеличения спроса на продукцию, перевешивая эффект вытеснения и приводя к чистому росту занятости. .[50] Как уже обсуждалось, Кох, Мануйлов и Смолка обнаружили, что внедрение роботов на производственных предприятиях Испании привело к чистому созданию рабочих мест примерно на 10 процентов. [51]

Вероятно, появление следующей производственной системы и усовершенствование робототехники увеличит как производительность, так и отток на рынке труда. Но более высокий уровень оттока на рынке труда – это не то же самое, что более высокий уровень безработицы.

Исследования на уровне фирм, которые показывают потерю работы из-за роботов, показывают результаты, противоположные практически всем исследованиям, которые изучали это на макроэкономическом уровне, которые показывают, что рост производительности не оказывает отрицательного влияния на занятость, по крайней мере, в умеренной перспективе.Существует ряд причин, по которым влияние на рабочие места, даже на отраслевом уровне, вероятно, будет минимальным. Майер обнаружил, что более высокая доля роботов помогает производственным секторам экономики завоевать долю мирового рынка [52]. Из-за этого прироста корреляция между использованием роботов и производством в качестве доли занятости в стране является отрицательной, хотя и незначительной [53]. И наоборот, именно в таких странах, как Канада, США и Великобритания – страны с низким уровнем внедрения и автоматизации производства – наблюдаются самые высокие темпы потери рабочих мест на производстве за последние два десятилетия.[54] Есть три причины, по которым страны могут потерять рабочие места в обрабатывающей промышленности: более медленный рост потребления в обрабатывающей промышленности по сравнению с непроизводственным потреблением, более высокий рост производительности в обрабатывающей промышленности по сравнению с непроизводственным сектором и сокращение выпуска из-за потери международной конкурентоспособности (например, экспорт продукции обрабатывающей промышленности растет медленно. или снижается при росте импорта). В случае США Фонд информационных технологий и инноваций (ITIF) подсчитал, что более половины очень резких потерь рабочих мест в обрабатывающей промышленности в период с 2000 по 2011 год (более 33 процентов) было вызвано торговлей (импорт продукции обрабатывающей промышленности увеличивается быстрее, чем экспорт), и менее наполовину за счет более высокой производительности производства.[55]

Во-вторых, компании вкладывают средства в технологические инновации, чтобы сократить расходы (а иногда и улучшить качество). Они передают значительную часть этих сбережений потребителям в виде более низких цен (при этом некоторые из них передаются работникам в виде более высокой заработной платы, а другие – акционерам за счет более высокой прибыли). Но сбережения не закапываются, они перерабатываются – и эта добавленная покупательная способность тратится или инвестируется, тем самым создавая новые рабочие места. Вот почему ОЭСР пришла к выводу: «Исторически влияние новых технологий на получение дохода оказалось более мощным, чем эффект вытеснения рабочей силы: технический прогресс сопровождался не только более высоким объемом производства и производительностью, но и более высокой общей занятостью. ^[56] Аналогичным образом, в исследовании 24 стран ОЭСР Танг обнаружил, что «на агрегированном уровне нет доказательств отрицательной взаимосвязи между ростом занятости и ростом производительности труда» [57]. Аналогичным образом в своем отчете 2004 года. World Employment Report, Международная организация труда нашла сильную поддержку одновременного роста производительности и занятости в среднесрочной перспективе [58]. Van Ark, Frankema и Duteweerd также нашли сильную поддержку одновременному росту доходов на душу населения, производительности и занятости в среднесрочной перспективе.[59]

В-третьих, многие исследования, посвященные влиянию технологий на рабочие места, значительно завышают вероятность потери рабочих мест из-за новых технологий, отчасти потому, что они сосредоточены на рабочих местах, а не на отдельных задачах. Некоторые задачи можно автоматизировать, но не в целом. Например, Арнц, Грегори и Зиеран утверждали, что оксфордское исследование завышает эту долю автоматизированных рабочих мест, «игнорируя существенную неоднородность задач внутри профессий, а также адаптируемость рабочих мест в условиях цифровой трансформации.Они обнаружили, что при учете этих факторов риски автоматизации рабочих мест в США снижаются с 38 до 9 процентов. [60]

Безусловно, появление новой производственной системы и совершенствование робототехники, вероятно, увеличит как производительность, так и отток на рынке труда, поскольку больше рабочих, вероятно, потеряют свои рабочие места из-за технологического замещения [61]. Но более высокий уровень оттока на рынке труда – это не то же самое, что более высокий уровень безработицы, потому что исторически более высокий уровень оттока не связан с более высоким уровнем безработицы.Например, в 1990-е годы уровень оттока на рынке труда (доля работников, потерявших работу из-за закрытия или сокращения предприятий) был примерно на 25 процентов выше, чем в предыдущее десятилетие, но общая безработица была низкой [62].

Более высокий уровень оттока приводит к более высокому уровню безработицы только в том случае, если уволенные рабочие не возвращаются на рынок труда своевременно.

Даже если есть мало оснований полагать, что в следующей производственной системе уровень структурной занятости будет значительно выше, ряд ученых утверждают, что это приведет к усилению неравенства доходов и возможному обнищанию многих рабочих.Но эти
исследований страдают существенными методологическими и логическими недостатками, что делает их выводы ошибочными.

Ярким примером этой работы является доклад Берга, Баффи и Занны «Стоит ли бояться революции роботов? (Правильный ответ – да) ». Их вывод немного удивителен, учитывая, что в предыдущей статье для журнала «Финансы и развитие » Международного валютного фонда они заявили, что «технологии не кажутся виновниками роста неравенства во многих странах, [которые] сконцентрированы. в очень небольшой части населения.[63] Возможно, они думают, что на этот раз все будет иначе. Их исследование, однако, является ярким примером известной цитаты Кеннета Боулдинга о том, что математика привнесла строгость в экономику и принесла с собой трупы [64]. Авторы создали «четыре модели краткосрочного и долгосрочного воздействия роботов на выпуск и его распределение в семействе динамических моделей общего равновесия». Они обнаружили, что во всех четырех моделях роботы повышают производительность, но снижают заработную плату. Но предположения моделей нереалистичны.Например, в их первой модели были роботы, способные выполнять любую работу, что даже самый восторженный сторонник возможностей следующей производственной системы посчитал бы нереалистичным.

В целом, это и связанные с ним исследования допускают три основных методологических и логических ошибки. Во-первых, они не учитывают адекватно эффекты второго порядка и тот факт, что, когда организации используют робототехнику для автоматизации и устранения работы, они делают это для снижения затрат. Аджемоглу и Рестрепо писали, что технологии автоматизации «сокращают общий спрос на рабочую силу, потому что они вытесняют работников с тех задач, которые они выполняли ранее.[65] Даже если это правда, очень немногие организации тратят на роботов больше, чем экономят на затратах на рабочую силу (если только они не используют роботов для повышения качества). И эти затраты на экономию рабочей силы не похоронены. Они расходуются – и эти расходы создают рабочие места. Вот почему, как выяснил ITIF, с 1850 по 2015 год, несмотря на несколько десятилетий значительного оттока профессиональных работников из-за технологий автоматизации (например, трактора, автоматического лифта, автоматического телефонного переключателя и т. Д.), Занятость росла такими же темпами, как и рабочая сила. .[66] Как писал Автор: «Автоматизация действительно заменяет труд – как это обычно и предполагается. Однако автоматизация также дополняет рабочую силу, увеличивает объем производства таким образом, что приводит к более высокому спросу на рабочую силу, и взаимодействует с корректировками в предложении рабочей силы. Даже эксперты-комментаторы склонны переоценивать замену человеческого труда машинами и игнорировать сильную взаимодополняемость между автоматизацией и трудом, которая увеличивает производительность, увеличивает заработки и увеличивает спрос на рабочую силу »[67].

В некоторых моделях исследователи допускают наличие сбережений, но затем предполагают, что львиная доля сбережений приходится на «капитал», и лишь немногие из них идут на оплату труда в виде более высокой заработной платы или более низких цен.Но это нелогично, и история показывает, что это неправильно. Единственный способ, которым капиталисты могут получить большую часть прибыли от автоматизации, – это если ограниченная конкуренция на рынке позволяет им получить большую часть или все сбережения в качестве прибыли. Если это правда, то почему за последние 40 лет, когда производительность труда увеличилась более чем вдвое, прибыль компаний практически не изменилась? Ответ заключается в том, что конкурентные рынки ограничивают способность компаний получать большую часть прибыли от производительности в виде прибыли, особенно в среднесрочной и долгосрочной перспективе.Более того, никто не привел убедительных аргументов в пользу того, что в следующей производственной системе есть что-то, что привело бы к массовой монополизации мировой экономики практически во всех секторах. Конкуренция, особенно поддерживаемая национальными антимонопольными органами, вряд ли исчезнет.

В некоторых моделях исследователи допускают наличие сбережений, но затем предполагают, что львиная доля сбережений приходится на «капитал». Это нелогично, и история показывает, что это неправильно.

Во-вторых, Берг, Баффи и Занна рассматривали только эффекты первого порядка, поэтому их модели обнаружили, что безработица растет по мере того, как автоматизация делает задачи более эффективными.Затем их модели определяют ставку заработной платы на основе спроса и предложения, что приводит к нелогичному выводу о том, что увеличение выпуска труда (которое находят все четыре их модели) приводит к снижению трудового дохода и большей доле дохода, идущей в капитал. Поскольку они сосредоточились на эффективности распределения, а не на производственной эффективности, они предполагали меньший спрос на рабочую силу при том же предложении, и, следовательно, цена труда должна упасть. Они писали: «Сначала реальная заработная плата, скорее всего, упадет в абсолютном выражении, даже если экономика будет расти.»[68]

В этом обрамлении есть несколько ошибок. Во-первых, предложение рабочей силы не падает с учетом эффектов второго порядка. Другими словами, производительность приводит к снижению цен, что приводит к увеличению спроса и, следовательно, восстанавливает спрос на рабочую силу. Во-вторых, было бы чрезмерным упрощением утверждать, что реальная цена труда является функцией исключительно или даже в основном зависимости между спросом и предложением на рабочую силу. Если кейнсианская революция и сказала нам одно, так это то, что представление классической экономики о том, что цены на рабочую силу являются функцией предложения, неверно; Ставки заработной платы на самом деле жесткие, поэтому, например, зарплаты обычно не падают во время спадов.Институциональные факторы, такие как минимальная заработная плата, трудовые договоры между работодателем, объединение в профсоюзы и необходимость для компаний поддерживать доброжелательность своих работников, – все это означает, что даже если уровень безработицы вырастет из-за автоматизации на основе технологий (что маловероятно случаются, по крайней мере, в периоды без рецессии), ставки заработной платы не упадут. Таким образом, как выяснило Бюро статистики труда США, когда компании сокращают расходы за счет автоматизации, эта экономия приводит к повышению заработной платы или снижению цен, либо и тому, и другому.[69] Аналогичным образом, Гретц и Майклз, проводя обзор экономического воздействия промышленных роботов в 17 странах, обнаружили, что роботы увеличивают заработную плату, не оказывая значительного влияния на общее количество отработанных часов. [70]

Наконец, многие утверждения о том, что следующая производственная система увеличит неравенство, указывают на снижение доли рабочей силы в национальном доходе в Соединенных Штатах как свидетельство того, что технологии нанесли вред рабочей силе и помогли капиталу – и что это снижение будет ускоряться в будущем.Но эта точка зрения отражает серьезное неправильное толкование счетов национального дохода. Во-первых, если посмотреть в долгосрочном плане и использовать чистый доход вместо валового, то доля национального дохода США, приходящаяся на рабочую силу, почти не снизилась. Валовой внутренний доход (GDI) включает амортизацию (то, что Бюро экономического анализа США называет «потреблением капитала»), которая составляет около 16 процентов GDI. Он также включает налоги на бизнес, которые составляют около 7 процентов ВВП. Когда их уберут, доля рабочей силы в чистом доходе в 2017 году составила около 70 процентов от чистого внутреннего дохода.В 1949 году эта доля составляла 69 процентов [71]. Это правда, что доля рабочей силы немного выросла с 1940 до начала 1990-х годов до примерно 73 процентов и с тех пор немного снизилась. Но это снижение было вызвано в основном не ростом корпоративных прибылей, а, скорее, ростом доходов от жилья и доходов собственников. Если посмотреть на GDI, то с 1985 по 2017 год доля рабочей силы упала на 2,6 процентных пункта. Но доля, приходящаяся на чистые проценты и прибыль корпораций, фактически снизилась. Итак, куда делся доход? Доля GDI, направляемая в доход от аренды, увеличилась 3.1 процентный пункт, а потребление основного капитала увеличилось на 1 процентный пункт. Другими словами, падение доли трудовых доходов не имело ничего общего с тем, что капитал стал более важным, чем труд. Это было больше связано с тем, что жилье становится более важным, чем рабочая сила, с демографическими силами, повышающими спрос на жилье, и государственными правилами зонирования, ограничивающими предложение.

Многие утверждения о том, что следующая производственная система увеличит неравенство, указывают на снижение доли рабочей силы в национальном доходе как свидетельство того, что технологии нанесли вред рабочей силе и помогли капиталу – и что это снижение будет ускоряться.Но эта точка зрения отражает серьезное неправильное толкование счетов национального дохода.

Эти модели предполагают растущее неравенство между капиталом и трудом. Некоторые вместо этого утверждают, что основной рост неравенства со стороны роботов будет происходить внутри рабочей силы. Похоже, что влияние автоматизации от следующей производственной системы будет значительно больше для низкооплачиваемых и низкоквалифицированных профессий. Чтобы оценить это, риски автоматизации по роду занятий сравнивались с уровнями профессиональной заработной платы и годами обучения, необходимыми для данной профессии, с использованием двух наборов данных: оксфордского исследования Осборна и Фрея и исследования ITIF.Корреляция между средней заработной платой по профессии и риском ее автоматизации отрицательна и довольно велика для обоих наборов данных (-0,59 для Оксфорда, -0,52 для ITIF). Корреляция средней продолжительности обучения в школе и риска автоматизации также отрицательная и большая (-0,64 для Оксфорда, -0,51 для ITIF). [72] Точно так же Совет экономических консультантов Белого дома также использовал данные Оксфорда и обнаружил, что 83 процента рабочих мест с доходом менее 20 долларов в час будут подвергаться давлению из-за автоматизации, по сравнению с 31 процентом рабочих мест с производительностью от 20 до 40 долларов в час, и просто 4 процента рабочих мест зарабатывают более 40 долларов в час.[73] Это не отражает фактическую заработную плату на рабочих местах (фактически, стимул к автоматизации рабочих мест тем больше, чем выше уровень заработной платы). Скорее, это относится к видам рабочих мест и задач, которые в наибольшей степени поддаются автоматизации. (рутинная, низкопроизводительная работа, которая плохо оплачивается). По оценкам ОЭСР, 44 процента американских рабочих со степенью менее средней школы занимают рабочие места, состоящие из высоко автоматизированных задач, в то время как только 1 процент людей со степенью бакалавра или выше имеют такую ​​работу [74].

Многие будут утверждать, что эти будущие модели профессиональной автоматизации проблематичны и повышают риск для людей с более низким доходом.Хотя это правда, но если эта модель профессионального воздействия имеет место, профессиональный профиль в странах с развитой экономикой по определению сместится в сторону с более высокой долей рабочих мест со средней и высокой заработной платой (поскольку рабочие места с более низкой заработной платой автоматизируются с более высокими темпами и, следовательно, нанимают меньше людей. ). Это приведет к относительно меньшему количеству низкооплачиваемых рабочих мест и увеличению числа рабочих мест с более высокой заработной платой, что является плюсом для многих работников, занятых в настоящее время в профессиях, заработная плата которых остается низкой и неизменной. Причина смещения занятости на рабочие места со средней и более высокой заработной платой не обязательно интуитивно понятна.По мере того, как большее количество низкооплачиваемых рабочих мест становится автоматизированным, цены на товары и услуги, которые все еще производятся низкооплачиваемыми работниками, также снижаются в относительном выражении (если бы не было сопутствующей экономии затрат, у фирм не было бы стимулов использовать технологии для повышения производительности). Эти сбережения приводят к тому, что потребители по всему спектру доходов тратят больше на другие товары и услуги, а занятость создается за счет этого добавленного производства в отраслях с низко-, средне- и высокооплачиваемыми рабочими местами. Таким образом, добавленный спрос создает больше рабочих мест со средней и высокой заработной платой.

Более того, тот факт, что многие работники на низкооплачиваемых работах имеют избыточную квалификацию, предполагает, что по крайней мере некоторые работники, которые сейчас занимают эти рабочие места, обладают достаточными навыками, чтобы относительно легко перейти на более высокооплачиваемые и умеренно квалифицированные рабочие места. [75] В большинстве развитых стран есть небольшая доля работников с высшим образованием, которые заняты на должностях, для которых оно не требуется. Хотя некоторые из них выбирают эти профессии по своему выбору, многие соглашаются на эти должности, потому что просто не хватает доступных рабочих мест, требующих высшего образования.В среднем этим работникам должно быть легче перейти на вновь созданные рабочие места со средней заработной платой, чем работникам с меньшим образованием и квалификацией. Конечно, это не означает, что всем уволенным рабочим будет легко перейти на более качественные рабочие места. По их мнению, существует острая необходимость в совершенствовании политики и программ повышения квалификации, особенно работников, занятых на низкооплачиваемых работах.

Следующая производственная система будет долгожданным событием для мировой экономики, в которой наблюдается отставание в инвестициях и росте производительности.Эта следующая волна технологий может привести к благоприятному циклу увеличения инвестиций, более высоких темпов роста производительности и заработной платы, а также увеличения расходов. Представляется вероятным, что развитые страны выиграют больше как от более высоких темпов роста инвестиций и производительности, так и от производственных систем, которые больше способствуют локализованному производству. Более того, несмотря на некоторые исследования, которые предполагают, что следующая производственная система приведет к более высокой структурной безработице и сокращению трудовых доходов, данные и логика предполагают, что структурная безработица не увеличится, а рабочая сила получит значительную долю пособий (сродни историческим долям).Поэтому директивным органам следует поддерживать, а не сопротивляться развитию следующей производственной системы.

об авторе

Роберт Д. Аткинсон – основатель и президент ITIF. Среди книг Аткинсона: Big Is Beautiful: Разоблачение мифа о малом бизнесе (MIT, 2018), Innovation Economics: The Race for Global Advantage (Yale, 2012) и The Past and Future of America’s Economy: Long Waves of Инновации, приводящие к энергетическим циклам роста (Эдвард Элгар, 2005).Аткинсон имеет докторскую степень. по городскому и региональному планированию Университета Северной Каролины, Чапел-Хилл, и степень магистра городского и регионального планирования Университета Орегона.

О ITIF

Фонд информационных технологий и инноваций (ITIF) – это некоммерческий, независимый исследовательский и образовательный институт, занимающийся пересечением технологических инноваций и государственной политики. Миссия ITIF, признанного ведущим научным и технологическим аналитическим центром в мире, заключается в разработке и продвижении политических решений, которые ускоряют инновации и повышают производительность, чтобы стимулировать рост, возможности и прогресс.

Для получения дополнительной информации посетите наш сайт www.itif.org.

6 навыков робототехники, необходимых для успеха в отрасли в 2021 году

Многие люди могут подумать о роботах как о футуристических слугах из телешоу и фильмов. Но роботы играют большую роль в повседневной работе во многих отраслях, от розничной торговли и строительства до здравоохранения и сельского хозяйства. Они готовы играть еще более важную роль по мере развития технологий, когда роботы могут двигаться быстрее, разговаривать и выполнять все более сложные задачи.

Эти изменения означают, что робототехники востребованы. По данным Indeed, средняя зарплата инженера-робототехника составляет более 100 000 долларов в год. Бюро статистики труда также прогнозирует, что рост рабочих мест в области архитектуры и машиностроения (частью которой является робототехника) составит 4 процента с 2018 по 2028 год, что аналогично темпам роста для всех профессий.

Тем не менее, тенденции в автоматизации указывают на более быстрый рост числа работ по проектированию и созданию роботов, а также по программированию программного обеспечения, которое их запускает.По оценкам McKinsey & Company, до половины деятельности, выполняемой рабочими, можно автоматизировать, что принесет ежегодный глобальный экономический эффект в размере 4,5 триллиона долларов для передовой робототехники и до 2 триллионов долларов для автономных транспортных средств. Например, на складах розничной торговли рабочие, которые раньше поднимали и складывали большие коробки, теперь используют роботов, которые выполняют эту работу, что снижает вероятность производственных травм и снижает расходы на здравоохранение и страхование.

Развитие навыков, необходимых для этих растущих должностей, может помочь вам оставаться конкурентоспособными на постоянно развивающемся рынке труда.Если вы хотите сделать карьеру в области робототехники, вот вам краткий обзор основных сфер деятельности в области робототехники и навыков, которые помогут вам получить работу.

---

Междисциплинарный подход к постоянно развивающейся области

Узнайте, как продвинутая степень в области робототехники Northeastern может ускорить вашу карьеру.

ПОДРОБНЕЕ

---

3 основных специализации по робототехнике

Робототехника – это междисциплинарная область, которая опирается на несколько областей исследования: информатика, машиностроение и промышленная инженерия, а также электротехника и компьютерная инженерия.

Информатика фокусируется на системах управления роботов более высокого уровня, использует сложные программы искусственного интеллекта (AI) и машинного обучения (ML). «Вы говорите роботу, что делать», – говорит Роберт Платт, доцент колледжа компьютерных наук Хури в Северо-Востоке. Например, в автономном автомобиле есть механизмы, которые позволяют ему обнаруживать знаки остановки и пешеходов. Дрон может запускать программы, которые позволяют ему перемещаться по зданию и делать снимки или летать на определенной высоте.

Машиностроение и промышленное производство работают над системами и механизмами управления нижнего уровня, говорит Платт. Эти типы систем могут включать в себя ротор внутри дрона, систему рулевого управления в автономном автомобиле или «традиционный» робот, который выполняет одну задачу, например, роботизированный манипулятор на сборочной линии. При проектировании этих систем необходимо сделать упор на стабильность и безопасность, особенно если системы будут использоваться вместе с людьми.

Электротехника и вычислительная техника посмотрите, как сочетаются системы управления верхнего и нижнего уровня.Эта работа включает разработку протоколов для системной интеграции. По словам Платта, в некоторых случаях эта дисциплина и информатика пересекаются в области робототехники.

6 основных навыков робототехники

Хотя обязанности в конкретных ролях будут различаться, есть несколько универсальных навыков, которые должны знать все профессионалы робототехники.

1. Математика и естественные науки

Производитель робототехники RobotIQ описывает математику как один из немногих основных навыков робототехники, которым нельзя научиться по ходу дела.Как минимум, сильная подготовка в нескольких областях математики и естественных наук имеет решающее значение для успешной карьеры в робототехнике:

• Алгебра и исчисления помогут вам написать уравнения и формулы, которые представляют абстрактные концепции, которыми манипулирует робот.
• Геометрия и физика помогут вам понять различные способы передвижения робота, чтобы свести к минимуму движения, уменьшить износ и увеличить срок службы оборудования.
• Прикладная математика, или использование математики для решения задач в науке и технике, позволит вам решать такие задачи, как предсказание того, как робот будет двигаться при определенных обстоятельствах.

2. Программирование

Хотя карьера в области робототехники требует знания популярных языков программирования, таких как C, C ++, Python и Java, существуют некоторые ключевые различия между программированием для робототехники и программированием для разработки программного обеспечения или мобильных приложений.

• Программные приложения обычно взаимодействуют с другими программными приложениями, такими как веб-сайт, запрашивающий информацию из базы данных. С другой стороны, роботы взаимодействуют с программным обеспечением, оборудованием и различной электроникой.
• RobotIQ указывает, что многие роботы, используемые в промышленных условиях, работают на проприетарных языках программирования. Если вы работаете с роботами от нескольких производителей, велика вероятность, что вы также будете работать с несколькими языками.
• Высокоуровневое программирование роботизированных систем зависит от очень сложных и технических алгоритмов искусственного интеллекта и машинного обучения. «Это пересечение программирования и теоретического понимания того, как работают роботы», – говорит Платт. «Работодателям сложно найти такие навыки.”

3. Работа в команде

По словам Платта, робототехника

– это в основном техническая работа, но определенные навыки межличностного общения полезны. В частности, очень важно быть командным игроком. «Вы хотите быть кем-то с ценными навыками», такими как способность писать сложные алгоритмы ИИ, «но вам нужно быть кем-то, кто также может работать в команде».

Если вы не работаете в небольшом стартапе, добавляет Платт, вы можете рассчитывать на работу с пятью или шестью другими инженерами, менеджером проекта, разработчиками продуктов и экспертом по пользовательскому опыту.Вы также можете ожидать, что команда будет следовать гибкому стилю управления проектами с повторяющимся процессом разработки, тестирования и получения отзывов о продукте.

4. Решение сложных проблем

Проектирование и создание функционирующих технических систем, очевидно, является критически важным навыком робототехники, но не менее важно уметь понять, почему система не работает должным образом. Если это механическая проблема, вам нужно знать передовые методы ремонта.Если это проблема с программным обеспечением, вы должны быть готовы искать ошибки в коде. А если сразу неясно, в чем проблема, вам нужно применить свои навыки решения проблем, чтобы оценить ситуацию и найти возможное решение.

Во многих случаях решение проблем в робототехнике может быть методом проб и ошибок. Помимо настойчивости, вы можете развить свои навыки решения проблем с помощью опыта. Программа экспериментального обучения, такая как программа магистра наук в области робототехники в Инженерном колледже Северо-Восточного университета, предоставляет студентам доступ к передовым лабораториям и исследовательским центрам на территории кампуса, а также к промышленным партнерам, таким как Boston Dynamics, iRobot и Toyota Research. Институт.

5. Творческое мышление

Немного творчества может иметь большое значение для профессионала в области робототехники. Это может быть полезно для решения проблем, таких как использование существующей детали по-новому или создание совершенно нового дизайна в целом. Креативность и командная работа тоже идут рука об руку – готовность работать с другими и принимать их вклад может помочь всей команде придумать новую идею или другое решение.

Creativity может также улучшить ваши навыки маркетинга и развития бизнеса.Компания Autodesk, производящая программное обеспечение для автоматизированного проектирования и черчения (CADD), отмечает, что это особенно ценные коммерческие навыки для инженера-робототехника, который разработал новый продукт. Помимо описания технических преимуществ продукта, вам нужно будет убедить продавцов, маркетологов, руководителей высшего звена и, в конечном итоге, клиентов, что ваш продукт стоит их времени и денег.

6. Активное обучение

Область робототехники постоянно меняется. Есть новые языки программирования, которые нужно изучать, новые концепции искусственного интеллекта для тестирования и новые и более прочные материалы, с которыми можно работать.Инженер-робототехник может продемонстрировать их ценность, постоянно узнавая об этих изменениях и применяя их в новых областях робототехники.

Одним из примеров являются роботы телеприсутствия, которыми можно управлять удаленно и которые могут двигаться, говорить и слушать. Новостной сайт Robotics Tomorrow описывает ряд вариантов использования, таких как посещение занятий или встреч на другом конце света, наблюдение за состоянием пациентов в больнице или доме престарелых или перемещение тяжелых или опасных материалов по производственному объекту.Эти типы роботов могут изменить то, как мир работает и учится, но для их создания и обслуживания потребуются новые конструкции, инженерные методы и программное обеспечение.

Подготовка к карьере робототехника

Один из наиболее эффективных способов получить эти навыки – получить ученую степень, например, степень магистра робототехники Северо-Востока. Благодаря технически сложной учебной программе, практическому обучению и совместным занятиям в отрасли вы можете получить полное представление об этих навыках робототехники, которые помогут вам выделиться в этой области и оказать преобразующее влияние на общество.

Чтобы узнать больше о получении опыта, необходимого для успешной карьеры в робототехнике, нажмите на баннер ниже, чтобы изучить страницу программы.

Лучшие 55 стартапов, разрабатывающих искусственный интеллект для робототехники

Последнее обновление: 5 августа 2021 г.

Искусственный интеллект для робототехники обеспечивает вероятностный вывод, планирование и поиск, локализацию, отслеживание и контроль.

См. Также стартапы, разрабатывающие ИИ для дронов

1

Страна: Китай | Финансирование: 940 миллионов долларов
UBTECH Robotics занимается коммерциализацией роботов-гуманоидов, вынуждая их покинуть исследовательский институт и сделать их доступными для обычных людей.

2

Страна: США | Финансирование: 316 миллионов долларов
CloudMinds, как первая компания, предоставляющая услуги облачных роботов, разрабатывает комплексную экосистему для поддержки интеллектуальных машин, подключенных к облаку

3

Страна: США | Финансирование: 249 миллионов долларов
Locus Robotics – компания, занимающаяся складской робототехникой, которая производит автономных мобильных роботов для поддержки электронной коммерции.

4

Страна: Япония | Финансирование: 236 миллионов долларов
SoftBank Robotics разрабатывает роботов и предлагает продукты и услуги, связанные с роботами, в том числе «Pepper».

5

Страна: США | Финансирование: 179 миллионов долларов
Bright Machines объединяет интеллектуальное программное обеспечение с гибкими заводскими роботами и машинным обучением, чтобы помочь нашим клиентам удовлетворить растущие потребности производства следующего поколения.

6

Страна: США | Финансирование: 170 миллионов долларов
Skydio – робототехническая компания, которая производит летательные аппараты, которые освобождают ваши руки и разум.Уникальные алгоритмы компьютерного зрения и планирования движения в сочетании с такими же дешевыми датчиками изображения и процессорами в мобильных телефонах дают дронам возможность разумно ориентироваться в окружающей среде.

7

Страна: США | Финансирование: 157,5 млн долларов
Anki занимается внедрением искусственного интеллекта и потребительской робототехники в нашу повседневную жизнь.

8

Страна: Китай | Финансирование: 153 миллиона долларов
ROOBO занимается созданием целостной системы, объединяющей ведущих мировых производителей A.I. Роботизированная система, продукт и услуга. Они разрабатывают Pudding – умных роботов для детей и ROS.AI – платформу решения искусственного интеллекта, которая предоставляет разработчику полное системное решение AI, состоящее из микросхем, модулей, операционной системы, приложений контента, облачного сервиса и прочего для бытовых электроприборов, автомобилей, роботов и других устройств. в других отраслях и представляет собой более комплексную и гибкую открытую платформу и платформу решений.

9

Страна: США | Финансирование: 149 долларов США.5M
Rethink Robotics помогает производителям решать задачи гибкой экономики с помощью интегрированной рабочей силы, сочетая обучаемых, безопасных и экономичных роботов с квалифицированной рабочей силой. Его робот Baxter, управляемый передовой программной платформой Intera, дает производителям и дистрибьюторам мирового класса в автомобильной, пластмассовой, потребительской, электронной и других сферах мультипликатор рабочей силы, оптимизирующий рабочую силу.

10

Страна: США | Финансирование: 147 миллионов долларов
Covariant создает универсальный ИИ, который позволяет роботам видеть, рассуждать и действовать в соответствии с окружающим миром

Объявление

Рекламируйте свой стартап

11

Страна: США | Финансирование: 134 миллиона долларов
Vicarious разрабатывает общий искусственный интеллект для роботов.Объединив идеи генеративных вероятностных моделей и системной нейробиологии, наша архитектура обучается быстрее, легче адаптируется и обобщает более широко, чем подходы ИИ, обычно используемые сегодня.

12

Страна: Япония | Финансирование: 129,9 млн долларов США
Preferred Networks разрабатывает технологии, связанные с автономным вождением и подключенными автомобилями. Они также применяют машинное обучение и глубокое обучение к робототехнике и станкам, проводят исследования и разработки технологий распознавания, контроля, обнаружения аномалий и оптимизации, медицинских изображений, таких как КТ и МРТ, и разрабатывают системы, позволяющие раннюю диагностику рака с использованием образцы крови.

13

Страна: США | Финансирование: 125 миллионов долларов
Brain Corp разрабатывает платформу искусственного интеллекта для самоуправляемых роботов. С помощью роботов для доставки, здравоохранения, безопасности и личного обслуживания на базе BrainOS организации могут улучшить жизнь на работе, дома и на отдыхе.

14

Страна: США | Финансирование: 99,2 миллиона долларов
Starship Technologies разрабатывает беспилотных роботов для доставки.

15

Страна: США | Финансирование: 94 миллиона долларов
Fetch Robotics предоставляет единственное на рынке облачное решение для автономных мобильных роботов (AMR) для складских систем внутренней логистики.

16

Страна: США | Финансирование: 71 млн долл.
Компания Path Robotics специализируется на роботизированной сварке. Система использует сканирование, компьютерное зрение и искусственный интеллект, чтобы приспособиться к различным частям, понимая, что определение размеров частей – это своего рода несовершенная наука.

17

Страна: США | Финансирование: 69,6 млн долларов
Bossa Nova производит роботов для розничных магазинов. Они сканируют полки, чтобы помочь сотрудникам пополнить запасы, отслеживают, где находятся товары, чтобы вы могли найти свои любимые товары в любое время.

18

Страна: Израиль | Финансирование: 58 миллионов долларов
Intuition разрабатывает технологии социальных партнеров, которые положительно влияют на жизнь пожилых людей. Его технология использует искусственный интеллект для разработки роботов, позволяя пожилым людям беспрепятственно общаться с семьей и друзьями, делая технологии доступными и интуитивно понятными, а также активно продвигая активный образ жизни.

19

Страна: США | Финансирование: 56,2 млн долл.
Dexterity предоставляет гибкие роботизированные системы для логистики и цепочек поставок, которые позволяют клиентам максимально эффективно использовать свою рабочую силу за счет автоматизации повторяющихся задач по подбору пакетов.

20

Страна: США | Финансирование: $ 51,5 млн.
Cobalt создает домашних роботов, которые работают вместе с охранниками для обеспечения безопасности.

21

Страна: США | Финансирование: 50 миллионов долларов
Новый взгляд на выполнение заказов с помощью интеллектуальных роботов, которые могут собрать и упаковать что угодно.

22

Страна: США | Финансирование: $ 48 млн.
Built Robotics – компания, занимающаяся промышленной автоматизацией, которая разрабатывает автономное строительное оборудование.

23

Страна: США | Финансирование: 48 миллионов долларов
Soft Robotics открывает новые рынки автоматизации за счет применения и коммерциализации собственной технологии мягкой робототехники. Он развивает технологию трехмерного зрения и искусственного интеллекта для мягкого хватания

24

Страна: США | Финансирование: 46 миллионов долларов
Realtime Robotics Разработчик специализированного процессора для создания планов безопасного движения роботов за микросекунды.

25

Страна: Канада | Финансирование: 44 миллиона долларов
Kindred Systems создает ИИ для интеллектуальных роботов, решающих реальные проблемы вместе с людьми в беспорядочной, сложной, меняющейся среде, такой как сегодняшняя цепочка поставок электронной коммерции.

26

Страна: США | Финансирование: 43,6 миллиона долларов
Plus One Robotics создает программное обеспечение и решения для восприятия роботов.

27

Страна: США | Финансирование: $ 40.4M
Activ Surgical создает платформу, не зависящую от оборудования, чтобы обеспечить возможность автономной и совместной хирургии за счет интеграции компьютерного зрения, искусственного интеллекта и робототехники.

28

Страна: США | Финансирование: $ 34,4 млн.
Embodied – компания, занимающаяся робототехникой и искусственным интеллектом, разрабатывающая современных роботов-компаньонов, которые стремятся революционизировать уход и благополучие, повышая качество жизни людей и семей.

29

Страна: Китай | Финансирование: 28 миллионов долларов
XYZ Robotics разрабатывает роботизированную технологию восприятия и манипулирования на базе искусственного интеллекта для логистики и автоматизации производства.

30

Страна: США | Финансирование: 22,5 миллиона долларов
Robust.AI намеревается создать первый в мире когнитивный двигатель промышленного уровня для роботов

31

Страна: США | Финансирование: 19,5 млн долларов
AMP Robotics создает роботизированные системы, которые сортируют перерабатываемые материалы за небольшую часть стоимости существующих технологий.

32

Страна: Швейцария | Финансирование: $ 20M
ANYbotics лидирует в разработке мобильной робототехники для промышленных приложений.Их автономные роботы на ногах решают проблемы клиентов в сложных условиях, которые пока доступны только для людей, и не только.

33

Страна: США | Финансирование: 18,6 млн. Долл.
Scythe Robotics коренным образом меняет то, как мы заботимся о природе.

34

Страна: США | Финансирование: 17,5 млн. Долл.
Rapid Robotics автоматизирует стандартные задачи оператора станка, чтобы помочь производителям решить проблему нехватки рабочей силы, расширить свой бизнес и превзойти конкурентов.

35

Страна: Финляндия | Финансирование: 14,4 млн евро
ZenRobotics Recycler – первая в мире роботизированная система сортировки мусора. Роботы точно отделяют выбранные фракции отходов от потоков твердых отходов. ZRR, разработанный для повышения эффективности и снижения затрат на разделение отходов, представляет собой переработку следующего поколения.

36

Страна: США | Финансирование: 15,2 млн долларов
Сделайте свои продукты и услуги более интеллектуальными с помощью Neurala Brain, программного обеспечения для нейронной сети с глубоким обучением, которое имитирует работу человеческого мозга.Neurala стремится предоставить AI в руки производителей игрушек, энтузиастов дронов и инженеров Интернета вещей.

37

Страна: Китай | Финансирование: 15 миллионов долларов
Pudu – компания, занимающаяся «умной робототехникой для доставки», которая создает артикулы роботов для доставки еды и возврата посуды, причем все они являются моделями для помещений.

38

Страна: Великобритания | Финансирование: 14 миллионов долларов
Fox Robotics решает фундаментальные проблемы внутренней логистики в различных областях, таких как легкое производство, аэрокосмическая промышленность, здравоохранение, сельское хозяйство и розничная торговля и т. Д.Их простые в использовании робототехнические решения повышают продуктивность бизнеса и существенно снижают риски для кибербезопасности и здоровья и безопасности клиентов.

39

Страна: США | Финансирование: 13 миллионов долларов
FORT Robotics – это платформа безопасности и защиты, предназначенная для защиты автономных машин от атак кибербезопасности.

40

Страна: США | Финансирование: $ 10M
Marble создает парк интеллектуальных курьерских роботов для надежной и безопасной перевозки товаров, которые нужны и нужны людям.

41

Страна: Польша | Финансирование: 8,6 млн. Долл.
Nomagic предоставляет интеллектуальные роботизированные решения по подбору и размещению для выполнения заказов.

42

Страна: США | Финансирование: $ 6,6 млн.
Freedom Robotics – ведущий поставщик программной инфраструктуры для современных компаний, занимающихся робототехникой.

43

Страна: США | Финансирование: $ 5,7 млн.
Pickle Robot создает автономных роботов для обработки посылок для предприятий на зрелых месторождениях, которые укладывают на поддоны, депалетизируют, сортируют и разделяют.

44

Страна: Великобритания | Финансирование: 3,6 миллиона долларов
MOV.AI – это отраслевая операционная система для автономных роботов.

45

Страна: США | Финансирование: 3,8 миллиона долларов
Bear Robotics разрабатывает роботов с искусственным интеллектом для ресторанов

46

Страна: США | Финансирование: $ 4,2 млн.
Refraction AI – стартап по доставке роботов, предлагающий услуги доставки еды из ресторанов клиентам с помощью беспилотного робота REV-1.

47

Страна: Хорватия | Финансирование: € 2,2 млн.
Gideon Brothers решает промышленные проблемы с помощью автономных роботов на базе искусственного интеллекта.

48

Страна: Канада | Финансирование: 2,5 миллиона долларов
Waste Robotics разрабатывает и поставляет интеллектуальных роботов для утилизации, которые заменят сборщиков в центрах утилизации.

49

Страна: Испания | Финансирование: евро 2M
Scaled Robotics создает автономных роботов для строительства, наша миссия – перейти от ручного процесса, основанного на навыках, к более экономичному производственному процессу путем внедрения мобильных роботов на строительную площадку.

50

Страна: США
Harvest Компания CROO Robotics разработала робота, который поможет фермерам, выращивающим клубнику, собирать и упаковывать урожай.

51

Страна: Россия | Финансирование: $ 2M
Promobot – первый на рынке полностью автономный «живой» робот с персонажем-роботом. Он предназначен для работы в местах с высокой концентрацией людей, в которых робот помогает людям с навигацией, отвечает на любые вопросы, переводит рекламные материалы и запоминает всех, с кем приходилось общаться.

52

Страна: США | Финансирование: $ 2,3 млн.
Root AI – исследовательская компания, целью которой является создание интеллектуальных роботов, которые помогут фермерам строить фермы будущего.

53

Страна: Индия
Ishitva предлагает решения искусственного интеллекта для эффективной идентификации и сортировки сухих отходов, чтобы гарантировать, что большая часть перерабатываемых отходов будет использоваться в качестве перепрофилированного продукта.

54

Страна: Россия | Финансирование: $ 500 тыс.
Пользовательское компьютерное зрение, машинное обучение, разработка программного обеспечения SLAM для AR + VR, робототехники и автономных транспортных средств

55

Страна: США
Fieldwork Robotics создает мягких, селективных и автономных роботов для сбора урожая.