Робототехника
Широкое распространение робототехники во всех сферах жизнедеятельности человека — от промышленности до повседневного быта — прямое следствие научно-технического прогресса человечества. Уже сегодня механические помощники не только выполняют за человека самую тяжелую работу, но и готовы взять на себя все его повседневные заботы.
Можно с уверенностью утверждать, что в будущем распространение роботов только увеличится, а людям останется только отдыхать и заниматься интеллектуальной деятельностью — творчеством, наукой. Дальнейшему развитию робототехники будут способствовать появление новых материалов, двигателей и источников энергии, рост возможностей сенсорных анализаторов, развитие искусственного интеллекта и совершенствование систем машинного обучения. Роботы в самом буквальном смысле будут становиться всё умнее и самостоятельнее, а их работа — всё быстрее и качественнее.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПРОФЕССИИ
Архитектор роботизированных логистических систем
Проектировщик бытовых андроидов
Проектировщик спортивных роботов
Разработчик медицинских роботов
Архитектор роботизированных логистических систем
Еще в IX веке в Византийской империи искусство снабжения армии и управления ее перемещениями называли греческим словом «логистика», что означает «счетное искусство». Специальные чиновники — логисты — заботились о потребностях армии, платили жалованье солдатам и распределяли среди них вооружение и съестные запасы. Учитывая многотысячные размеры войска и достаточно примитивные по нынешним меркам средства транспортировки и учета, задача это была довольно сложная и трудновыполнимая. Тем не менее, исторические сведения о многочисленных военных походах византийцев свидетельствуют о том, что со своей работой логисты справлялись вполне успешно.
Значительный толчок развитию логистики уже в XX веке дали вооруженные конфликты планетарного масштаба — Первая и Вторая мировые войны. Стало абсолютно очевидным, что армия не может рассчитывать на какие-либо успехи без надлежащего снабжения. Для своевременного обеспечения необходимым количеством оружия, горюче-смазочных материалов и продовольствия необходимо четкое взаимодействие промышленных предприятий, тыловых и фронтовых складов. При этом американский военный контингент, который вел боевые действия в Европе, полностью обеспечивался тыловыми подразделениями с другого материка. После войны полученный опыт взаимодействия промышленных предприятий с транспортными подразделениями и тыловыми службами стал основой перехода логистики из военной области в сферу хозяйственной практики. К функциям хранения и распределения готовой продукции добавилось снабжение производственных предприятий материалами и сырьем. Постепенно сформировалась целая наука, описывающая методы управления транспортными потоками.
Развитие информационных технологий дало возможность постоянно контролировать материальные потоки в режиме реального времени. Это позволило значительно оптимизировать логистические процессы — сделать их более быстрыми и эффективными. Но настоящий переворот в этой отрасли специалисты связывают с массовой роботизацией всех возможных процессов.
На сегодняшний день до 65 % логистических затрат приходится на оплату труда работников склада. Обрабатывая тысячи товарных единиц в день, сотрудникам приходится преодолевать между полками десятки километров. При этом от них требуется быстро и безошибочно обрабатывать заказы, что не всегда удается по вполне понятной причине усталости.
Использование вместо людей роботов, способных перемещаться между складскими полками, сортировать и упаковывать товар, значительно снижает риск возникновения ошибок и повышает скорость обработки заказов. В то же время выполняемые работы обходятся значительно дешевле. Использование беспилотных аппаратов (квадрокоптеров, электротранспортеров, роботизированных грузовиков) также позволит удешевить и одновременно ускорить транспортировку грузов. А главное, все роботизированные процессы можно будет объединить под единой системой управления искусственным интеллектом. Организацией подобных сложных сетей будет заниматься архитектор роботизированных логистических систем — специалист по обеспечению функционирования полностью автоматизированных процессов логистики.
Необходимые области знаний (hard skills)
Личные увлечения, влияющие на выбор профессии
Эта профессия именно для тебя, если ты любишь:
• разгадывать головоломки;
• собирать пазлы;
• планировать оптимальный маршрут в походах и путешествиях.
Характеристики профессии
Связанные профессии
Инженер-интралогист — специалист по автоматизации складских процессов. Занимается разработкой, внедрением и сопровождением специализированных роботизированных систем управления складскими процессами — Warehouse Management System (WMS).
Мастер машинного обучения — специалист по программированию искусственного интеллекта и настройке нейросетей. Создает алгоритмы и модели обучения управляющих систем на основе искусственного разума.
Менеджер цепей поставок — специалист по интегрированному подходу к планированию и управлению информационным и материальным потоками, которые возникают и преобразуются в логистических и производственных процессах предприятия.
Инженер-мехатронщик
Начиная с 1930-х годов в обиходе всё чаще стал применяться термин «электрический привод» (сокращенно «электропривод»). Так называли устройства, позволяющие получить требуемые движения с помощью электричества. Постепенно, с развитием электрических машин и микропроцессорной техники, составляющие электрического привода объединились с электронными управляющими компонентами под общим термином «мехатроника» (от слияния слов «механика» и «электроника»). Этот термин предложил в 1969 году японский инженер Тецуро Мори. Управляемые электроникой системы с электроприводами исполнительных устройств стали называть мехатронными, а сама мехатроника со временем вылилась в особый раздел науки.
Уже сегодня мехатроника вошла практически во все сферы нашей жизни. Принтеры и сканеры, квадрокоптеры, видеокарты, фотоаппараты с автоматическим зумом, стиральные машины, кофеварки, роботы-пылесосы, автомобили… Все эти давно привычные устройства снабжены точными механизмами, дозирующими движения с ювелирной точностью. Промышленные манипуляторы и станки с числовым программным управлением (ЧПУ) широко используются в машино- и приборостроении, не говоря уже о производстве микроэлектроники и сверхточных нанотехнологиях. В них мехатронные системы и вовсе не могут быть заменены трудом даже самого искусного мастера-человека. Благодаря достижениям мехатроники искусственные пальцы манипулятора, способные расплющивать чугунные заготовки многотонным усилием, могут бережно поднять стеклянную елочную игрушку, не причинив ей вреда. А на площади, равной срезу человеческого волоса, размещаются сотни миллионов миниатюрных транзисторов, образующих ядро процессора — главного вычислительного центра любого современного гаджета.
С каждым годом появляются всё более совершенные электронные системы управления и всё более точные сенсорные и исполнительные устройства, благодаря чему роботы могут совершать всё больше действий, выполняемых человеком. В будущем всё промышленное производство станет полностью автоматизированным, то есть абсолютно все производственные процессы будут проходить без участия человека. И главную роль в процессе автоматизации будет играть инженер-мехатронщик. Именно этот специалист будет заниматься монтажом, наладкой и обслуживанием промышленной автоматики — конвейеров, транспортеров, манипуляторов и прочих роботизированных систем.
Необходимые области знаний (hard skills)
Личные увлечения, влияющие на выбор профессии
Эта профессия именно для тебя, если ты любишь:
• играть с электронными конструкторами;
• разбираться в работе различных механизмов;
• ремонтировать электронные игрушки.
Характеристики профессии
Связанные профессии
Инженер по автоматизации и механизации производственных процессов — специалист по созданию технических систем и оборудования для автоматизации производственных процессов. Обеспечивает эксплуатацию, ремонт и обслуживание этих систем.
Наладчик автоматических линий и агрегатных станков — специалист по настройке станков, контрольных автоматов и транспортных устройств на полный цикл обработки деталей с различным характером обработки. Организует работу автоматической линии и контролирует ее. Участвует в ремонте станков.
Инженер по оборудованию — специалист, отвечающий за правильную эксплуатацию оборудования, своевременное техническое обслуживание и ремонт промышленной техники. Следит за состоянием оборудования, организует работу ремонтных бригад.
Проектировщик бытовых андроидов
Первые роботы (еще задолго до того, как их стали называть «роботами») представляли собой механические статуи, способные выполнять довольно сложные движения. К примеру, созданные арабским изобретателем Аль-Джазари еще в XII веке механические музыканты играли на бубнах, арфе и флейте. А конструируемые в XVI-XVIII веках в Западной Европе автоматоны — заводные механизмы, напоминающие внешне людей и животных, — умели ходить, танцевать и даже рисовать. Впрочем, это были скорее игрушки, созданные для развлечения, чем выполняющие полезные действия механизмы. А ведь само слово «робот», пришедшее из пьесы чешского писателя Карела Чапека, означает именно искусственных рабочих (в ранних переводах даже использовалось слово «работарь»).
В качестве помощников роботы появились сначала в промышленности — в 1950-х годах они стали заменять человека в опасной радиационной среде и, по сути, представляли собой механические руки, управляемые дистанционно. Позже, с развитием автоматизации, промышленные роботы научились работать самостоятельно. Их действиями стали руководить программы, а не человек.
И лишь после того, как роботизация стала неотъемлемой частью промышленных процессов, люди задумались о том, чтобы использовать роботов в быту. Наиболее простым и очевидным путем внедрения робототехники в повседневную жизнь было научить уже имевшуюся бытовую технику справляться со своей работой без участия человека. Так появились роботы-пылесосы, роботы-уборщики, роботы-газонокосилки и прочие роботизированные устройства, предназначенные для выполнения определенной монотонной работы. Между прочим, этот пример хорошо иллюстрирует тот факт, что работу, не требующую особой квалификации от исполнителя, довольно легко автоматизировать, то есть заменить работника-человека роботом.
С развитием информационных технологий стали появляться домашние роботы, которые скорее демонстрировали последние возможности электроники, чем были действительно полезны. В 1980-е годы американский HERO (Heathkit Educational RObot), который управлялся с помощью дистанционного пульта, мог воспроизводить речь и даже брать стакан с напитком. А робот R.O.B. от компании Nintendo служил дополнением к видеоиграм.
Роботы, появившиеся в 1990-е, чаще всего имитировали поведение животных или танцевали. Со временем стали появляться роботы, способные распознавать и выражать эмоции, узнавать людей, шутить и выполнять простую работу по дому — например, собирать и складывать вещи.
Интересно, что людям во все времена было свойственно наделять неодушевленные предметы человеческими чертами. Например, в сказках или баснях животные, растения и даже природные явления умеют говорить и вести себя как люди. Такое явление получило название «антропоморфизм», и его довольно часто можно встретить в повседневной жизни — в рекламе, в мультфильмах, в игрушках. Не стали исключением и домашние роботы, способные к общению, в отличие от своих промышленных собратьев. По этой причине таких роботов называют андроидами — в переводе с греческого «человекоподобный».
Развитие искусственного интеллекта и мехатроники закономерно приведут к появлению андроидов, которые не только объединят в себе все достоинства отдельных домашних роботов, существующих на сегодняшний день, но и смогут выполнять очень сложные, доступные только человеку действия. Проектировщик бытовых андроидов будет заниматься созданием роботов, способных брать на себя всю домашнюю работу, поддерживать беседу, обучать наукам, ухаживать за пожилыми и недееспособными людьми, воспитывать детей. Андроиды станут незаменимыми помощниками людей, готовыми взять на себя любую рутинную и скучную, а иногда и небезопасную работу.
Необходимые области знаний (hard skills)
Личные увлечения, влияющие на выбор профессии
Эта профессия именно для тебя, если ты любишь:
• заниматься программированием;
• собирать электронный конструктор;
• работать с техникой.
Характеристики профессии
Связанные профессии
Робототехник — специалист по созданию автоматизированных систем, способных работать без участия человека. Разрабатывает роботов под конкретные задачи с учетом особенностей их использования. Выбирает материалы, источник питания и исполнительные механизмы для сборки готового робота.
Разработчик беспилотных систем управления — специалист, создающий программное обеспечение для бортовых компьютеров беспилотных транспортных средств, благодаря которому осуществляется их автономное функционирование.
Бионик — специалист по использованию свойств, функций и структур живой природы в технических устройствах. Изучает особенности строения органов насекомых, птиц, животных и проектирует инженерные механизмы на их основе.
Проектировщик спортивных роботов
Начало XXI века ознаменовалось бурным развитием робототехники. Только за первое десятилетие было изобретено и внедрено более миллиона различных роботов — больше, чем за всю историю этих механических помощников человечества. Немаловажный вклад в эволюцию роботов вносят непрофессиональные роботостроители — обычные школьники и энтузиасты. Благодаря доступности аппаратных средств — различных электронных и механических комплектующих, а также несложным процессам программирования существует возможность создания недорогих и простых роботов различного назначения.
Создание роботов — необычайно увлекательный процесс. Однако, помимо удовольствия от занятия любимым делом, каждому создателю робота хотелось бы испытать свое детище, а еще лучше — убедиться, что получившийся робот самый-самый. В связи с этим, вполне естественным стало появление различных соревнований роботов: перемещение на скорость по запутанной начерченной линии маршрута, борьба сумо, футбол роботов, скоростная сборка кубика Рубика и прочие. Как и любые спортивные соревнования или онлайн-игры, схватки роботов сопровождаются бурей эмоций и азарта.
Интересно, что помимо развлекательной стороны у соревнований роботов есть еще одна немаловажная функция. Дело в том, что, как сформулировал известный ученый Родни Брукс, робототехника еще даже не прошла фазу детства. Роботы только учатся распознавать объекты окружающего мира и речь человека, они едва-едва научились ходить, поэтому их движения еще неловкие и неуверенные. Конечно, имеются в виду автономные роботы, способные приспосабливать свои действия под постоянно меняющиеся внешние условия, а не отдельные специализированные устройства, способные к выполнению определенных функций: распознаванию или синтезу речи, исключительно точным, но при этом быстрым движениям.
Именно в соревнованиях происходит то самое «взросление» роботов — они учатся взаимодействовать с окружающей средой и оттачивают свои умения. Так, например, роботы-гонщики отслеживают маршрут по нарисованной на земле линии с помощью сенсорных устройств. При этом они движутся с максимально возможной скоростью, а различные дополнительные приспособления помогают им удерживать равновесие и не опрокидываться на крутых поворотах. В соревнованиях сумо роботу необходимо сначала обнаружить соперника на ринге, а затем вытолкать его за пределы ринга. Одновременно с этим робот должен совершать обманные движения и делать всё возможное, чтобы обездвижить соперника и не дать ему возможности вытолкать за пределы ринга себя. И если футбол роботов сегодня — это скорее развлечение, поскольку «игроки» довольно неповоротливые и неуклюжие, да и управляются людьми по дистанционной связи, то в будущем полностью автономные роботы смогут посоревноваться в этом виде спорта с живыми игроками. Ожидается, что роботы станут неотъемлемой частью профессионального спорта, а соревнования с их участием будут пользоваться большой популярностью.
Интересно, что большое количество роботов уже сегодня активно используются во многих видах спорта. Правда, не в качестве спортсменов, а в качестве тренажеров — имитируют соперников на тренировках по футболу, волейболу, теннису, хоккею, пинг-понгу, гольфу, делая подачи или блокируя атакующие действия. Автономные роботизированные тележки движутся по беговой дорожке наперегонки со спортсменом, побуждая его бежать быстрее.
В будущем проектировщик спортивных роботов станет отдельной от общей робототехники профессией. Этот специалист будет заниматься разработкой любых роботизированных устройств, предназначенных для использования в сфере физкультуры и спорта.
Необходимые области знаний (hard skills)
Личные увлечения, влияющие на выбор профессии
Эта профессия именно для тебя, если ты любишь:
• заниматься спортом;
• программировать;
• собирать электронные конструкторы или мини-роботов.
Характеристики профессии
Связанные профессии
Инженер-симулятор — специалист по разработке инструментов и систем, воссоздающих условия, необходимые для получения определенных навыков без риска для здоровья и жизни человека. Создает цифровую имитацию гоночной трассы или спортивного поединка для тренировки спортсмена.
Спортивный инженер – специалист по методам исследования движения различных спортивных снарядов и динамики различных видов спорта. Разрабатывает элементы спортивной одежды, обуви и инвентаря, позволяющие улучшить физические показатели спортсмена.
Инженер-телеметрист – специалист по сбору и систематизации данных о деятельности каждой отдельно взятой детали гоночного транспорта, анализу ее взаимодействия с другими компонентами и поиску инновационных путей использования ее поведения. Во время соревнований обеспечивает команду техподдержки информацией о состоянии спортивной машины, позволяя стратегическим специалистам принимать важные решения для достижения победы.
Разработчик медицинских роботов
Прообразом первого медицинского робота стал промышленный манипулятор PUMA (Programmable Universal Manipulation Arm — программируемая универсальная манипуляционная рука) компании Unimation. Он использовался для сварки и литья на заводах компании General Motors.
Инженер Виктор Шейнман, спроектировавший эту «механическую руку», позже несколько усовершенствовал свое изобретение. После этого модель PUMA 560 в 1985 году использовалась для проведения первой успешной операции на головном мозге с участием робота. Ювелирно точные движения манипулятора использовались для направления движения иглы и исключали риск повреждения тканей мозга пациента. Эта операция считается отправной точкой в истории медицинских роботов.
В 1988 году врач Джон Уикхэм, придумавший термин «минимально инвазивная хирургия» (то есть, простыми словами, проведение медицинской операции с минимальными повреждениями тела), совместно с инженером Брайаном Дэвисом из Имперского колледжа Лондона представили первого в мире хирургического робота специального назначения. Он получил название PROBOT и был успешно опробован в 1991 году.
В последующие годы число роботизированных устройств медицинского назначения непрерывно росло, расширялись сфера их применения и возможности. Многие из этих устройств нельзя назвать полноценными роботами, поскольку они не следуют заданной программе, а управляются хирургом в режиме реального времени, устраняя любую дрожь рук и точно дозируя все движения. К тому же, манипуляторы, имеющие семь степеней свободы и способные изгибаться на 90 градусов, значительно превосходят возможности человеческих рук.
Седьмого сентября 2001 года хирург Жак Мареско с помощью медицинских роботов выполнил операцию пациенту дистанционно, находясь на расстоянии в несколько тысяч километров.
Уже сегодня выполняемые медицинскими роботами сложнейшие операции отличаются высоким качеством и безопасностью. При этом организму пациента наносится минимальный ущерб, болевые ощущения практически отсутствуют, а выписка из больницы в большинстве случаев происходит сразу после операции.
С каждым годом роботические медицинские системы непрерывно совершенствуются, расширяется сфера их применения и возможности. Благодаря разработчикам медицинских роботов в будущем удастся заменить труд людей в уходе за больными заботой высокотехнологичных машин, а также найти способы лечения неизлечимых на сегодняшний день болезней. При этом подавляющее большинство медицинских процедур будет производиться вообще без участия человека.
Необходимые области знаний (hard skills)
Личные увлечения, влияющие на выбор профессии
Эта профессия для тебя, если ты любишь:
• помогать людям;
• программировать;
• изучать анатомию и биологию.
Характеристики профессии
Связанные профессии
Роботический хирург — медицинский специалист, осуществляющий диагностику и хирургическое лечение заболеваний и травм посредством специализированных медицинских роботов.
Медицинский физик — специалист по применению знаний в области физики, электроники, электротехники и математики в медицине. Помогает поставить диагноз, рассчитывает дозы облучения в лечебных и диагностических процессах, проектирует и внедряет приборы и методы медицинских исследований.
Электромеханик по ремонту и обслуживанию электронной медицинской аппаратуры — специалист по монтажу, наладке и обслуживанию электронного оборудования медицинского назначения. Принимает участие в ремонте электронной аппаратуры.
Эта статья из крутого проекта «Умный плакат «Навыки и профессии будущего»! Хочешь узнать о нем подробнее? Тогда жми сюда!
А еще у нас есть невероятно увлекательный комлект умных плакатов «Мир вокруг».
758