Відділ робототехічних систем

Особливе місце займає робототехніка яка є міждисциплінарною галуззю інформатики та техніки. Робототехніка передбачає проектування, конструювання, роботу та використання роботів. Метою робототехніки є розробка машин, які можуть допомагати людям. Робототехніка об’єднує галузі машинобудування, електротехніки, інформаційної інженерії, мехатроніки, електроніки, біомедичної інженерії, комп’ютерної інженерії, інженерії систем керування, розробки програмного забезпечення, математики тощо.

Напрями наукових досліджень за напрямом «Робототехніка»

Удосконалення матеріалів

Сучасна робототехніка безпосередньо залежить від доступних матеріалів та ресурсів. Саме це один із найбільш значущих факторів для розвитку цієї індустрії, оскільки ресурси нашої планети обмежені, а для створення інноваційної електроніки, потужних акумуляторів потрібні дефіцитні компоненти. Тому майбутнє галузі визначається сучасними розробками інноваційних матеріалів. І хоча сьогодні широко використовуються високоміцні сталі, титанові та алюмінієві сплави, вуглеводневі волокна, кожен виробник, як правило, намагається впроваджувати у виробництво власні розробки. Загалом наука разом із промисловістю зараз зосереджені на розробці та виробництві наступних матеріалів для робототехнічної сфери:

• аустенітні алюмоутворювальні сталі AFA-SS, що мають високу корозійну стійкість і здатні витримувати екстремально високі температури;
• лита нержавіюча сталь CF8C-Plus, що характеризується покращеними властивостями високотемпературного розтягування та високим опором втомі;
надміцні полімерні мембрани та нанокомпозити на основі полікристалічного алмазу;
нанопокриття з підвищеною ерозійною стійкістю та покриття зі склоподібних ультрадисперсних частинок на основі заліза;
мастильні матеріали з додаванням твердих змащувальних компонентів, а також наночастинок;
графен та інші високоміцні матеріали на основі вуглецю, які можна використовувати для інтелектуальних композитів, транзисторів та інших елементів електроніки та електроприводів;
мононітрид галію, який виступає напівпровідниковим матеріалом нового покоління.

Використання 3D друку композитними матеріалами та нові технології виробництва високоміцних молекулярних полімерів сприяють зниженню вартості промислових та сервісних роботів та роблять їх більш доступними. Однак такі технології застосовні в більшості випадків лише для малонавантажених моделей. Роботизоване обладнання та його силові елементи, призначені для інтенсивної експлуатації та роботи з високими питомими та ваговими навантаженнями, створюються на основі високоміцних сталей та сплавів, здатних забезпечити належну потужність, міцність та працездатність маніпуляторів.

Медицина

Детерміноване середовище лікарняних відділень і палат створює позитивні передумови, щоб робототехніка в медицині розвивалася так само активно, як у промисловому сегменті. Сьогодні вже нікого не здивує: робот-хірург, надточний скальпель якого допомагає асистувати на операціях, робот-доглядальниця, що видає ліки за розкладом та забезпечує догляд за важкими хворими; робот-реабілітолог, який повертає рухливість людям з обмеженими фізичними можливостями; терапевтичний робот у вигляді тварини, що знижує рівень стресу та стимулює людей на взаємодію; робот Саул – унікальна модель, здатна ефективно руйнувати та послаблювати клітинні стінки мікробів та вірусів за допомогою генерації потужних ультрафіолетових імпульсів. Така особливість зробила його ефективним помічником у боротьбі зі смертельними захворюваннями, у тому числі з вірусом Ебола; роботи-симулятори 5-го покоління. Найвідомішим у світі медичним роботом є робот-хірург Da Vinci, розроблений компанією Intuitive Surgical. З кожним роком розширюється список операцій, офіційно дозволених для виконання з його застосуванням. Лише у 2018 році п'ять тисяч таких роботизованих хірургів брали участь у проведенні понад мільйоні операцій різного типу. Ми перерахували лише небагато варіантів, навіщо використовують роботів у медицині. Практично їх можливості набагато ширші й щороку з'являються нові моделі та модифікації, що дозволяють кардинально покращити якість терапії, медичної та спортивної реабілітації, ефективності боротьби зі смертельно небезпечними вірусами.

Сільське господарство

У цій сфері роботизована техніка також широко та варіативно використовується. Виробники пропонують ринку численні конструктивні варіації роботизованих механізмів, які використовуються для внесення добрив у ґрунт, висадки насіннєвого матеріалу, боротьби з бур'янами, моніторингу стану посівів і навіть пошуку рослин, уражених шкідниками та хворобами. Лише у 2017 році за даними IFR (Міжнародної федерації робототехніки) для сільського господарства було закуплено 6055 роботів різної конструкції.

Військова справа та НС

Робототехніка та машинобудування у технологічному тандемі дозволили створити моделі, які кардинально вплинули на перебіг військових дій та якість проведення рятувальних робіт. Спеціалізовані роботи та маніпулятори дозволяють уникнути втрат особового складу та цивільного населення, провести:

рятувальні роботи з метою пошуку постраждалих, вилучення їх із завалів та евакуації
руйнування пошкоджених будівель та розчищення проходів та проїздів
розвідку маршрутів руху
виявлення радіоактивних, вибухових та інших небезпечних речовин
розмінування

Роботи – найкращі помічники при ліквідації аварій на атомних електростанціях. Під час аварії на ЧАЕС було застосовано кілька роботів, що дозволило уникнути ще більших жертв: РР-Г1 виконував візуальний огляд та визначав рівень радіаційного фону, а Моботи Ч-ХВ активно використовувалися для радіаційної розвідки та очищення даху. При аварії на АЕС Фокусіма тільки роботи-спостерігачі Toshiba змогли проникнути у реактори, що плавилися, й це дозволило моніторити ситуацію та мінімізувати наслідки лиха.

Безпілотні літальні апарати, як це вже продемонструвала визвольна війна України проти росії, можуть проводити розвідку, коригувати дії сил і навіть вести вогонь за позиціями супротивника. А у мирний час їх використовують для моніторингу техногенних та природних катастроф і для ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій.

Розвиток електроніки дозволяє зробити роботи ще більш досконалими та розширити їх функціональність. Так нова модель SCRATCHbot, оснащена сенсорними вусами, ефективно відшукуватиме людей у завалах і визначатиме їх місцезнаходження з точністю до міліметра, що значно підвищить якість рятувальних робіт.

Підкорення та вивчення космосу

Враховуючи, що космічні простори не придатні для обстеження людиною, історична роль роботизованої техніки для їх дослідження безмірна. Вона створюється спеціально для того, щоб допомагати збирати дані та проводити різні дослідження у позаземних світах. Посадкові апарати та автономні маніпулятори, призначені для визначення життя на інших планетах, отримання та аналітики їх зразків ґрунту та повітря, також як й космічні ракети та орбітальні станції просто нашпиговані численними датчиками, сенсорами та іншими елементами роботизованих систем. Вони забезпечують життєзабезпечення космонавтів і працездатність астрофізичних, технологічних, дослідницьких та інших модулів, визначають точність посадки та якість проведення розвідувальних робіт, контролюють взаємодію всіх пристроїв, мінімізують помилки керування, задані членами екіпажу.

Освіта та навчання

Враховуючи активний розвиток робототехніки у побуті, застосування роботизованих пристроїв на уроках, лекціях та практичних заняттях – найкраща мотивація для сучасної молоді до здобуття якісних та всебічних знань. Сьогодні існує велика кількість навчальних роботів, які допомагають педагогам нести просвітництво в маси. Makeblock mBot – програмований робот-конструктор із великим технічним потенціалом. NAO – мініатюрний андроїд, здатний спостерігати, сприймати людське мовлення, розмовляти та працювати з предметами. Але найбільше в освітній сфері використовуються роботи-стимулятори. Вони допомагають майбутнім медикам відпрацьовувати маніпуляційні та операційні навички, електронникам – збирати схеми та плати, фізикам та хімікам – проводити дослідження.

Логістика

На цю галузь припадає понад 50% сервісних роботів. Складські мобільні роботи, безпілотний електричний транспорт, силові екзоскелети, пакувальні системи стають важливим новим інструментом у логістиці. Їхня головна перевага – багатозадачність і виключення ймовірності помилки.

До того ж вони суттєво знижують витрати та підвищують ефективність електронної торгівлі. Можливо, саме тому останнім часом спостерігається дуже високий попит на оренду робототехніки.

Роботизація технологічних процесів (machine tending, welding, assembly, pick and place) machine tending , welding , assembly, pick and place)

Спочатку Covid, слідом масовий відтік українців закордон із початком війни та аналізи чисельних аналітиків щодо потенційної кількості таких, хто повернеться назад в Україну після перемоги – все це зумовило тотальний зріст попиту на роботизацію технологічних процесів на українських виробництвах. Не зважаючи на обстріли і дестабілізовану ситуацію з енергомережами власники підприємств чим далі тим більше інвестують в робототехнічні системи.

Найбільш затребуваними є роботизація процесів зварювання металів, обслуговування складних багатоосьових механообробних верстатів, збирання, обслуговування конвеєрних систем, палетизація. Металообробна промисловість – один із лідерів за кількістю встановлених роботів. Але до найбільш роботизованих галузей належать автомобілебудування, виробництво електроніки та продуктів харчування. Не поступаються їм світова хімічна, гірська та атомна промисловість, а також суднобудування та авіабудування.