Робототехніка
Широке поширення робототехніки в усіх галузях життя — від промисловості до побуту — прямий наслідок науково-технічного прогресу. Уже сьогодні механічні помічники не лише виконують за людину найважчу роботу, а й готові взяти на себе всі щоденні клопоти.
Можна стверджувати, що в майбутньому поширення роботів тільки збільшиться, а людям залишиться відпочивати й займатися інтелектуальною діяльністю — творчістю, наукою. Подальшому розвитку робототехніки сприятимуть поява нових матеріалів, двигунів і джерел енергії, зростання можливостей сенсорних аналізаторів, розвиток штучного інтелекту та вдосконалення систем машинного навчання. Роботи буквально ставатимуть дедалі розумнішими й самостійнішими, а їхня праця — швидшою та якіснішою.
ПЕРСПЕКТИВНІ ПРОФЕСІЇ
Архітектор роботизованих логістичних систем
Проєктувальник побутових андроїдів
Проєктувальник спортивних роботів
Архітектор роботизованих логістичних систем
Ще в ІХ сторіччі у Візантійській імперії мистецтво постачання армії та керування її переміщеннями називали грецьким словом «логістика», що означає «рахівниче мистецтво». Спеціальні урядовці — логісти — дбали про потреби армії, видавали платню солдатам і розподіляли серед них озброєння та їстівні запаси. Якщо зважити на багатотисячні війська й досить примітивні за сьогоднішніми стандартами засоби транспортування та обліку, стає ясно, що завдання це було досить складне й важке у виконанні. А втім, історичні відомості про численні військові походи візантійців свідчать про те, що логісти чудово давали раду своїй роботі.
Неабиякий поштовх у розвитку логістики вже у XX сторіччі дали збройні конфлікти планетарного масштабу — Перша та Друга світові війни. Стало цілком очевидно, що армія не може розраховувати на бодай якісь успіхи без належного постачання. Для своєчасного забезпечення достатньою кількістю зброї, паливно-мастильних матеріалів і продовольства потрібна чітка взаємодія промислових підприємств, тилових та фронтових складів. До того ж американський військовий контингент, який провадив бойові дії в Європі, повністю забезпечувався тиловими підрозділами з іншого континенту. Після війни набутий досвід взаємодії промислових підприємств із транспортними підрозділами й тиловими службами став основою переходу логістики з військової галузі в царину господарської практики. До функцій зберігання та розподілу готової продукції додалося постачання виробничих підприємств матеріалами й сировиною. Поступово сформувалася окрема наука, що описує методи керування транспортними потоками.
Розвиток інформаційних технологій дав змогу безперервно контролювати матеріальні потоки в режимі реального часу. Завдяки цьому стала можливою оптимізація логістичних процесів — їх зробили швидшими та ефективнішими. Але справжній переворот у цій галузі фахівці пов’язують із масовою роботизацією всіх процесів.
Сьогодні до 65 % логістичних витрат припадає на оплату праці працівників складу. Обробляючи тисячі товарних одиниць на день, працівники змушені долати десятки кілометрів поміж полицями. До того ж від них вимагають швидкої і безпомилкової обробки замовлень, що не завжди вдається через цілком зрозумілу причину — втому.
Використання замість людей роботів, здатних переміщуватися між складськими полицями, сортувати й упаковувати товар, значно знижує ризик виникнення помилок і збільшує швидкість обробки замовлень. Водночас виконувані роботи коштують набагато дешевше. Використання безпілотних апаратів (квадрокоптерів, електротранспортерів, роботизованих вантажівок) також дасть змогу здешевити й одночасно прискорити транспортування вантажів. А головне, всі роботизовані процеси можна буде згуртувати в єдиній системі керування штучним інтелектом. Організацією таких складних мереж займатиметься архітектор роботизованих логістичних систем — фахівець із забезпечення функціонування повністю автоматизованих процесів логістики.
Потрібні царини знань (hard skills)
Особисті захоплення, що впливають на вибір професії
Ця професія саме для тебе, якщо ти полюбляєш:
• розгадувати головоломки;
• збирати пазли;
• планувати оптимальний маршрут у походах та подорожах.
Характеристики професії
Пов’язані професії
Інженер-інтралогіст — фахівець з автоматизації складських процесів. Займається розробкою, впровадженням і супроводом спеціалізованих роботизованих систем керування складськими процесами — Warehouse Management System (WMS).
Майстер машинного навчання — фахівець із програмування штучного інтелекту й налаштування нейромереж. Створює алгоритми й моделі навчання керівних систем на основі штучного розуму.
Менеджер ланцюгів поставок — фахівець з інтегрованого підходу до планування та керування інформаційним і матеріальним потоками, які виникають та перетворюються в логістичних і виробничих процесах підприємства.
Інженер-мехатронник
Починаючи з 1930-х років дедалі частіше стали послуговуватися терміном «електричний привід» (скорочено «електропривід»). Так називали пристрої, що дають змогу отримати потрібні рухи за допомогою електрики. Поступово, з розвитком електричних машин і мікропроцесорної техніки, складники електричного приводу об’єднали з електронними керувальними компонентами під загальною назвою «мехатроніка» (від злиття слів «механіка» та «електроніка»). Цей термін запропонував у 1969 році японський інженер Тецуро Морі. Керовані електронікою системи з електроприводами виконавчих пристроїв почали називати мехатронними, а сама мехатроніка з часом виокремилася в особливий розділ науки.
Уже сьогодні мехатроніка увійшла майже до всіх галузей нашого життя. Принтери і сканери, квадрокоптери, відеокарти, фотоапарати з автоматичним зумом, пральні машини, кавоварки, роботи-пилососи, автомобілі… Усі ці давно звичні пристрої обладнані точними механізмами, що дозують рухи зі щонайбільшою точністю. Промислові маніпулятори і верстати з числовим програмним керуванням (ЧПК) широко використовуються в машино- та приладобудуванні, а що й казати про виробництво мікроелектроніки й надточні нанотехнології. У них мехатронні системи взагалі не можуть бути замінені працею навіть наймайстернішого спеціаліста-людини. Завдяки досягненням мехатроніки штучні пальці маніпулятора, здатні розплющувати чавунні заготовки багатотонним зусиллям, можуть дбайливо підняти скляну ялинкову прикрасу, не завдавши їй жодної шкоди. А на площі, яка дорівнює зрізу людської волосини, розміщуються сотні мільйонів мініатюрних транзисторів, що утворюють ядро процесора — головного обчислювального центру будь-якого сучасного гаджета.
З кожним роком з’являються дедалі досконаліші електронні системи керування і дедалі точніші сенсорні й виконавчі пристрої, завдяки чому роботи можуть виконувати більше дій, які раніше виконувала людина. У майбутньому все промислове виробництво стане повністю автоматизованим, тобто абсолютно всі виробничі процеси відбуватимуться без участі людини. І головну роль у процесі автоматизації відіграватиме інженер-мехатронник. Саме цей фахівець займатиметься монтажем, налагодженням та обслуговуванням промислової автоматики — конвеєрів, транспортерів, маніпуляторів й інших роботизованих систем.
Потрібні царини знань (hard skills)
Особисті захоплення, що впливають на вибір професії
Ця професія саме для тебе, якщо ти полюбляєш:
• гратися електронними конструкторами;
• розумітися на роботі різноманітних механізмів;
• лагодити електронні іграшки.
Характеристики професії
Пов’язані професії
Інженер з автоматизації і механізації виробничих процесів — фахівець зі створення технічних систем та обладнання для автоматизації виробничих процесів. Забезпечує експлуатацію, ремонт та обслуговування цих систем.
Монтажер автоматичних ліній та агрегатних верстатів — фахівець із налаштування верстатів, контрольних автоматів і транспортних пристроїв на повний цикл оброблювання деталей з різними способами обробки. Організовує роботу автоматичної лінії та контролює її. Бере участь у ремонті верстатів.
Інженер з обладнання — фахівець, який відповідає за правильну експлуатацію обладнання, своєчасне технічне обслуговування та ремонт промислової техніки. Стежить за станом обладнання, організовує роботу ремонтних бригад.
Проєктувальник побутових андроїдів
Перші роботи (ще задовго до того, як їх стали називати «роботами») були механічними статуями, здатними виконувати досить складні рухи. Наприклад, створені арабським винахідником Аль-Джазарі ще в XII сторіччі механічні музики грали на бубнах, арфі та флейті. Автоматони, які конструювали в XVI—XVIII сторіччях у Західній Європі, — накрутні механізми, що зовні нагадували людей і тварин, — уміли ходити, танцювати і навіть малювати. Утім, це були радше іграшки, створені для розваги, аніж механізми, які виконували б корисні дії. Адже слово «робот», що прийшло з п’єси чеського письменника Карела Чапека, означає саме штучних працівників (у ранніх перекладах навіть використовувалося слово «роботар»).
Як помічники роботи з’явилися спочатку в промисловості — в 1950-х роках вони стали замінювати людину в небезпечному радіаційному середовищі і, по суті, були механічними руками, керованими дистанційно. Згодом, з розвитком автоматизації, промислові роботи навчилися працювати самостійно. Їхніми діями почали керувати програми, а не людина.
І лише після того як роботизація стала невіддільною частиною промислових процесів, люди замислилися про те, щоб використовувати роботів у побуті. Найпростішим і найочевиднішим способом упровадження робототехніки в повсякденне життя стало навчання побутової техніки виконанню роботи без участі людини. Так з’явилися роботи-пилососи, роботи-прибиральники, роботи-газонокосарки й інші роботизовані пристрої, призначені для виконання певної монотонної роботи. До речі, цей приклад добре ілюструє той факт, що роботу, яка не потребує особливої кваліфікації від виконавця, досить легко автоматизувати, тобто замінити працівника-людину роботом.
З розвитком інформаційних технологій почали з’являтися домашні роботи, які радше демонстрували останні можливості електроніки, аніж давали користь. У 1980-х роках американський HERO (Heathkit Educational RObot), який керувався за допомогою дистанційного пульта, міг відтворювати мову й навіть брати склянку з напоєм. А робот R.O.B. від компанії Nintendo слугував додатком до відеоігор.
Роботи 1990-х років найчастіше імітували поведінку тварин або танцювали. Згодом почали з’являтися роботи, здатні розпізнавати й виражати емоції, впізнавати людей, жартувати й виконувати просту хатню роботу, наприклад збирати і складати речі.
Цікаво, що люди завжди були схильні наділяти неживі предмети людськими рисами. Наприклад, у казках чи байках тварини, рослини й навіть природні явища вміють говорити і поводитися як люди. Таке явище дістало назву «антропоморфізм», і його досить часто можна спостерігати в повсякденному житті — рекламі, мультфільмах, іграшках. Не стали винятком і домашні роботи, здатні спілкуватися, на відміну своїх промислових побратимів. Саме тому таких роботів називають андроїдами — у перекладі з грецької «людиноподібний».
Розвиток штучного інтелекту і мехатроніки закономірно призведе до появи андроїдів, які не лише поєднають у собі всі переваги окремих домашніх роботів, наявних уже сьогодні, але й зможуть здійснювати напрочуд складні, доступні тільки людині маніпуляції. Проєктувальник побутових андроїдів займатиметься створенням роботів, здатних брати на себе всю хатню роботу, підтримувати бесіду, навчати наук, доглядати літніх і недієздатних людей, виховувати дітей. Андроїди стануть незамінними помічниками людей, готовими виконувати будь-яку рутинну та нудну, а іноді й небезпечну роботу.
Потрібні царини знань (hard skills)
Особисті захоплення, що впливають на вибір професії
Ця професія саме для тебе, якщо ти полюбляєш:
• програмувати;
• збирати електронний конструктор;
• працювати з технікою.
Характеристики професії
Пов’язані професії
Робототехнік — фахівець зі створення автоматизованих систем, здатних працювати без участі людини. Розробляє роботів для конкретних завдань, беручи до уваги особливості їхнього використання. Добирає матеріали, джерела живлення і виконавчі механізми для збирання готового робота.
Розробник безпілотних систем керування — фахівець, який створює програмне забезпечення для бортових комп’ютерів безпілотних транспортних засобів, завдяки якому здійснюється їхнє автономне функціонування.
Біонік — фахівець із використання властивостей, функцій та структур живої природи в технічних пристроях. Досліджує особливості будови органів комах, птахів, тварин та проєктує на їхній основі інженерні механізми.
Проєктувальник спортивних роботів
Початок XXI сторіччя ознаменувався бурхливим розвитком робототехніки. Лише за перші десять років було винайдено і впроваджено понад мільйон різних роботів — більше, ніж за всю історію цих механічних помічників людства. Важливий внесок у еволюцію роботів здійснюють непрофесійні роботобудівники — звичайні школярі й ентузіасти. Завдяки доступності апаратних засобів — різноманітних електронних і механічних комплектуючих, а також нескладним процесам програмування стає можливим створення недорогих і простих роботів широкого спектра призначення.
Створення роботів — надзвичайно цікавий процес. Однак, окрім задоволення від заняття улюбленою справою, кожному творцеві робота хотілося б випробувати своє дітище, а ще ліпше — пересвідчитися, що готовий робот вийшов най-найкращим. Саме тому цілком природною стала поява різних змагань роботів: переміщення на швидкість по заплутаній накресленій лінії маршруту, боротьба сумо, футбол роботів, швидкісне збирання кубика Рубіка тощо. Як і будь-які спортивні змагання або онлайн-ігри, сутички роботів супроводжуються шквалом емоцій та азарту.
Цікаво, що, крім розважального аспекту, змагання роботів виконують іще одну важливу функцію. Річ у тому, що, як це сформулював відомий науковець Родні Брукс, робототехніка ще не пройшла фази дитинства. Роботи лише вчаться розпізнавати об’єкти навколишнього світу й людську мову, вони ледь навчилися ходити, тому їхні рухи ще доволі незграбні й непевні. Звісно, маються на увазі автономні роботи, здатні пристосовувати свої дії до мінливих зовнішніх умов, а не окремі спеціалізовані пристрої, призначені виконувати певні функції: розпізнавати чи синтезувати мову, здійснювати винятково точні і водночас швидкі рухи.
Саме у процесі змагань відбувається те саме «дорослішання» роботів — вони вчаться взаємодіяти з навколишнім середовищем і вдосконалювати свої вміння. Так, наприклад, роботи-гонщики відстежують маршрут накресленої на землі лінії за допомогою сенсорних пристроїв. При цьому вони рухаються з максимально можливою швидкістю, а різні додаткові пристрої допомагають їм утримувати рівновагу й не перекидатися на крутих поворотах. У змаганнях сумо робот повинен спочатку виявити суперника на рингу, а потім виштовхати його за межі рингу. Водночас робот має виконувати обманні рухи й робити все можливе, щоб знерухомити суперника і не дати йому виштовхати себе за межі рингу. І якщо футбол роботів сьогодні — це радше розвага, бо «гравці» досить неповороткі й незграбні, та ще й керуються людьми дистанційно, то в майбутньому повністю автономні роботи зможуть позмагатися в цьому виді спорту з живими гравцями. Є всі шанси, що роботи стануть невіддільною частиною професійного спорту, а змагання за їхньої участі стануть надзвичайно популярними.
Цікаво, що безліч роботів уже сьогодні активно використовуються в багатьох видах спорту. Щоправда, не як спортсмени, а як тренажери — імітують суперників на тренуваннях з футболу, волейболу, тенісу, хокею, пінг-понгу, гольфу, здійснюючи подачі або блокуючи атаки. Автономні роботизовані візки рухаються біговою доріжкою наввипередки зі спортсменом, спонукаючи його бігти швидше.
У майбутньому проєктувальник спортивних роботів стане окремою від загальної робототехніки професією. Цей фахівець займатиметься розробкою будь-яких роботизованих пристроїв, призначених для використання в галузі фізкультури та спорту.
Потрібні царини знань (hard skills)
Особисті захоплення, що впливають на вибір професії
Ця професія саме для тебе, якщо ти полюбляєш:
• займатися спортом;
• програмувати;
• збирати електронні конструктори чи мініроботів.
Характеристики професії
Пов’язані професії
Інженер-симулятор — фахівець із розроблення інструментів і систем, що відтворюють умови, потрібні для набуття певних навичок без ризику для здоров’я та життя людини. Створює цифрову імітацію гоночної траси чи спортивного поєдинку для тренування спортсмена.
Спортивний інженер — фахівець із методів дослідження руху різних спортивних снарядів і динаміки певних видів спорту. Розробляє елементи спортивного одягу, взуття та інвентарю, що дають змогу поліпшити фізичні показники спортсмена.
Інженер-телеметрист — фахівець зі збору й систематизації даних про діяльність кожної окремо взятої деталі гоночного транспорту, аналізу її взаємодії з іншими компонентами й пошуку інноваційних способів використання її поведінки. Під час змагань забезпечує команду техпідтримки інформацією про стан спортивної машини, що допомагає стратегічним фахівцям ухвалювати важливі рішення для досягнення перемоги.
Розробник медичних роботів
Прообразом першого медичного робота став промисловий маніпулятор PUMA (Programmable Universal Manipulation Arm — програмована універсальна маніпуляційна рука) компанії Unimation. Його використовували для зварювання і лиття на заводах компанії General Motors.
Інженер Віктор Шейнман, який спроєктував цю «механічну руку», згодом дещо вдосконалив свій винахід. Після цього модель PUMA 560 у 1985 році використали для проведення першої успішної операції на головному мозку за участю робота. Якнайточнішими рухами маніпулятора послуговувалися для спрямування руху голки, щоб виключити ризик пошкодження тканин мозку пацієнта. Ця операція вважається вихідною точкою в історії медичних роботів.
1988 року лікар Джон Вікгем, який запропонував термін «мінімально інвазивна хірургія» (тобто, простіше кажучи, проведення медичної операції з мінімальними ушкодженнями тіла), спільно з інженером Браяном Девісом з Імперського коледжу Лондона представили першого у світі хірургічного робота спеціального призначення. Він дістав назву PROBOT і був успішно випробуваний 1991 року.
У наступні роки кількість роботизованих пристроїв медичного призначення безперервно збільшувалася, і водночас розширювалися галузі їхнього застосування та можливості. Чимало з цих пристроїв не можна назвати повноцінними роботами, бо вони не дотримуються заданої програми, а керуються хірургом у режимі реального часу, усуваючи будь-яке тремтіння рук і точно контролюючи всі рухи. До того ж маніпулятори, що мають сім ступенів свободи і здатні згинатися на 90 градусів, значно перевершують можливості людських рук.
Сьомого вересня 2001 року хірург Жак Мареско за допомогою медичних роботів виконав операцію пацієнту дистанційно, перебуваючи на відстані кілька тисяч кілометрів.
Уже сьогодні виконувані медичними роботами найскладніші операції характеризуються високою якістю та безпекою. При цьому організмові пацієнта завдається мінімальна шкода, больові відчуття майже відсутні, а виписування з лікарні в більшості випадків відбувається відразу ж після операції.
Від року до року роботичні медичні системи безперервно удосконалюються, розширюється спектр їхнього застосування та можливості. Завдяки розробникам медичних роботів у майбутньому вдасться замінити працю людей у догляді за хворими на турботу високотехнологічних машин, а також знайти способи лікування невиліковних сьогодні хвороб. До того ж більшість медичних процедур проводитиметься взагалі без участі людини.
Потрібні царини знань (hard skills)
Особисті захоплення, що впливають на вибір професії
Ця професія саме для тебе, якщо ти полюбляєш:
• допомагати людям;
• програмувати;
• вивчати анатомію і біологію.
Характеристики професії
Пов’язані професії
Роботичний хірург — медичний фахівець, який здійснює діагностику й хірургічне лікування захворювань і травм за допомогою спеціалізованих медичних роботів.
Медичний фізик — фахівець із застосування знань у галузі фізики, електроніки, електротехніки й математики в медицині. Допомагає встановити діагноз, розраховує дози опромінення в лікувальних та діагностичних процесах, проєктує і впроваджує прилади й методи медичних досліджень.
Електромеханік з ремонту та обслуговування електронної медичної апаратури — фахівець з монтажу, налагодження та обслуговування електронного обладнання медичного призначення. Бере участь у ремонті електронної апаратури.
Ця стаття з крутого проєкту «Розумний плакат "Навички і професії майбутнього"»! Хочеш дізнатися про нього докладніше? Тоді тисни сюди!
А ще у нас є неймовірно захопливий комплект розумних плакатів «Світ навколо».
167