Какими свойствами обладает робот согласно определению по iso

Сбербанк на форуме Skolkovo Robotics 24 апреля представил аналитический обзор мирового рынка робототехники. Обзор подготовлен Лабораторией робототехники Сбербанка. Вторая часть обзора – «Определение робота. Классификация роботов».

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РОБОТА

Международный стандарт ISO 8373:2012 определяет робота как приводной механизм, программируемый по двум и более осям, имеющий некоторую степень автономности, движущийся внутри своей рабочей среды и выполняющий предназначенные ему задачи.

На наш взгляд, более полезным для понимания того, что есть робот, может быть функциональное определение (определение STA, рисунок 1): роботом можно назвать любое устройство (механизм), выполняющее предназначенные ему действия, которое одновременно отвечает трем условиям.

Рисунок 1. Определение STA

1. SENSE: воспринимать окружающий мир с помощью сенсоров. Такими сенсорами могут быть микрофоны, камеры (всех областей электромагнитного спектра), различные электро механические сенсоры и прочее.
2. THINK: понимать окружающий физический мир и строить модели поведения, для того чтобы выполнять предназначенные ему действия.
3. ACT: воздействовать на физический мир, тем или иным способом.

ЕСЛИ ОДНО ИЗ ВЫШЕНАЗВАННЫХ УСЛОВИЙ НЕ ВЫПОЛНЯЕТСЯ, ТО УСТРОЙСТВО НЕ ЯВЛЯЕТСЯ РОБОТОМ.

К примеру, автономное транспортное средство можно отнести к робототехнике. Робот-автомобиль обладает сенсорами (SENSE), строит модели, понимает окружающий мир и принимает решения (THINK) и совершает необходимые действия, чтобы двигаться, выполняя свою задачу (ACT) (перевезти пассажиров или груз).

Такой робот работает в невероятно сложной, недетерминированной среде, в которой постоянно возникает громадное количество непредвиденных ситуаций. Робот-манипулятор на фабрике имеет простейший сенсор (SENSE) (одномерный лазерный дальномер), который контролирует выполнение модели операции (THINK) и производит необходимое действие (ACT), например сварку. Эти роботы-автоматы работают в строго детерминированной среде, в которой построенная модель не меняется долгое время.

С другой стороны, устройство, которое может воспринимать окружающий мир (SENSE) и действовать (ACT), но при этом не имеет никакой модели окружающего мира, можно отнести к автоматизации. Широко распространенный пример такого устройства — кофейный автомат.

Исходя из данного определения, правильнее всего называть современную, передовую робототехнику интеллектуальной.

КЛАССИФИКАЦИЯ РОБОТОВ

Существует также принятое деление робототехники на типы в зависимости от общей прикладной области. Для этого используется классификация, предложенная в упомянутом выше стандарте ISO 8373:2012:

1. промышленная робототехника;
2. сервисная робототехника.

Промышленный робот — это автоматически управляемый, перепрограммируемый, многоцелевой манипулятор, программируемый по трем и более осям. Он может быть либо зафиксирован в заданном месте, либо может иметь возможность передвижения для выполнения промышленных задач по автоматизации.

Если немного упростить терминологию, то промышленная робототехника — это все, что находится в производственном цеху; главным образом это различные манипуляторы. На сегодняшний день это самый распространенный вид роботов — всего в мире установлено почти два миллиона промышленных роботов.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ РОБОТОТЕХНИКИ (Рисунок 2):

ПРОМЫШЛЕННАЯ РОБОТОТЕХНИКА

Линейные роботы
Роботы с избирательной податливостью руки (SCARA)
Шарнирные роботы
Роботы с параллельным программным кодом
Роботы, работающие в цилиндрической системе координат
Прочие

Сервисный робот — это робот, выполняющий полезную работу для людей и оборудования, исключая промышленные задачи по автоматизации.

Аналогично, немного упрощая ситуацию, мы можем сказать, что сервисная робототехника — это все, что находится за пределами производственного цеха.

Классификация сервисных роботов основана на данном в стандарте определении, но существенно доработана Международной федерацией робототехники (International Federation of Robotics — IFR), консалтинговым агентством, которое является крупнейшим и наиболее авторитетным источником информации об отрасли.

В соответствии с этой классификацией сервисная робототехника делится на два типа:

1. для персонального использования. Это те роботы, которых мы приобретаем для использования в нашей повседневной жизни;
2. для профессионального использования. Это роботы, которые приобретаются для того, чтобы использовать их с целью извлечения выгоды при оказании различных услуг.

КЛАССИФИКАЦИЯ СЕРВИСНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ (Рисунок 3):

СЕРВИСНАЯ РОБОТОТЕХНИКА

ПЕРСОНАЛЬНАЯ (ДОМАШНЯЯ) РОБОТОТЕХНИКА

Роботы для домашних задач
Развлекательные роботы
Ассистивные роботы (для пожилых)
Другие (личные/домашние) роботы

ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ РОБОТЫ

Полевая робототехника
Профессиональная уборка
Мониторинг и эксплуатация
Строительство и снос
Логистические системы
Медицинская робототехника
Спасение и обеспечение безопасности
Военное применение
Подводные системы (общего/гражданского назначения)
Силовые экзоскелеты
Мобильные платформы (общего назначения)
Роботы для продвижения услуг (PR) и развлечения
Другие профессиональные роботы различного назначения

Как можно видеть на рисунке 3, существует множество видов сервисных роботов. Некоторые из них очень популярны и находятся в очень хорошей степени технологической зрелости, а некоторые существуют в единичном экземпляре: в мире миллионы роботов-пылесосов и лишь один действующий робот-планетоход (Марсоход Curiosity является роботом, согласно IFR).

Ссылки:

ISO/TC 299 Robotics — ISO 8373:2012 Robots and robotic devices — Vocabulary, 2012
https://www.iso.org/standard/55890.html

International Federation of Robotics — “Industrial Robots — Definition and Types”, 2016
https://ifr.org/img/office/Service_Robots_2016_Chapter_1_2.pdf

С полным текстом Аналитического обзора мирового рынка робототехники можно ознакомиться на сайте Сбербанка по ссылке.

Источник

Ссылка на первоисточник: https://www.robotexnik.info/publ/robotics/what-is-robot/1-1-0-2

Содержание

Введение
Немного определений: стандарты по робототехнике
Продолжение поиска: словари и мнения
Так что же такое робот?

Люди называют роботами те вещи, про которые неизвестно, что они делают полезного. Как только робот начинает делать что-то полезное, его перестают называть роботом [1].
Дмитрий Гришин, основатель инвестиционного фонда Grishin Robotics

Введение

Постоянно общаясь с разными людьми, я как человек, некоторым образом по образованию и по роду профессиональной деятельности имеющий отношение к робототехнике, неоднократно сталкивался с различными трактовками понятия «робот». Собрания специалистов в области робототехники иногда сопровождались беспощадными дискуссиями на эту тему. Дискуссии бывали столь же бесплодными в попытке прийти к единому, всеми признаваемому определению, сколь и малоосмысленными, с точки зрения неспециалиста. Какой смысл в словесной эквилибристике, думает обычный человек, если она никак не помогает в решении практических задач?

И действительно, какой смысл?

Независимо от того, какое наиточнейшее определение изобретут сами робототехники, люди все равно будут считать роботом любую рукотворную (искусственно созданную) сущность (механическое устройство или компьютерную программу), которая движется, выполняет работу, производит вычисления — в общем, функционирует — без непосредственного присутствия человека. При этом дистанционное управление люди вполне допускают.

Ситуацию запутывают и сами робототехники, то вводя новые термины для различения роботов от не-роботов (например, «робототехническая система», или «робототехническое устройство», которое, как бы, не совсем робот, «недоробот» из-за недостаточной автономности), то называя роботами устройства, которые, согласно их же определениям, роботами не являются [2].

Немного определений: стандарты по робототехнике

Но не будем голословными. Давайте посмотрим на некоторые определения. Возьмем для начала ГОСТ Р 60.0.0.4-2019/ИСО 8373:2012 [3], подготовленный крупными специалистами в данном вопросе — Государственным научным центром РФ ЦНИИ РТК, — цитирую, «на основе собственного перевода… международого стандарта ISO 8373:2012»:

робот (robot): Исполнительный механизм, программируемый по двум или более степеням подвижности, обладающий определенной степенью автономности и способный перемещаться во внешней среде с целью выполнения задач по назначению.

Пойдем по порядку. Итак, слова «исполнительный механизм» говорят нам о том, что робототехники признают роботами только некие механические агрегаты, оснащенные приводами. Этим робототехники отличаются от программистов, которые могут называть роботом или ботом

специальную программу, выполняющую автоматически и/или по заданному расписанию какие-либо действия через интерфейсы, предназначенные для людей [4].

В конце концов, вполне обычное дело, когда разные области знаний используют одни и те же слова для описания собственных смыслов. Пока просто запомним это разночтение.

Далее в ГОСТ Р 60.0.0.4-2019/ИСО 8373:2012 сказано про «определенную степень автономности», понимаемой как

способность выполнять задачи по назначению на основе текущего состояния и восприятия внешней среды без вмешательства человека [5].

Что ж, без вмешательства так без вмешательства, но зачем тогда называть роботами, например, вот это, и это, и это прекрасные устройства, демонстрируемые на сайте того же ЦНИИ РТК, работающие исключительно при дистанционном управлении человеком-оператором?

Змеевидный робот «Змеелок-3М» — ЦНИИ РТК

По той же причине не подходит под такое определение робота и робот «Фёдор», порадовавший нас в 2019 г. героическим полетом на МКС, поскольку он предназначен для работы под управлением человеком-оператором с помощью задающего устройства-экзоскелета в так называемом копирующем режиме.

Управление роботом «FEDOR» в копирующем режиме — НПО «Андроидная техника»

Так все же, господа робототехники, роботы это или не роботы?

Кроме того, этакой несколько наивной формулировкой об «определенной степени автономности» разработчики стандарта как бы намекают на свою неспособность дать точное определение термину «робот». Что такое определенная степень автономности и кем она определена? Является ли признаком робота определенная полная автономность, или же определенная никакая — тоже? Впрочем, действительно, на этот вопрос однозначно не ответить, но, по крайней мере, отмечено стремление хоть к какой-нибудь автономности.

Далее имеем неточность в словах «способный перемещаться во внешней среде», так как перемещение представляет собой

изменение местоположения физического тела в пространстве… и т.д. по тексту [6].

Современный промышленный робот-манипулятор, который не изменяет своего местоположения в пространстве, но отвечает другим предъявленным требованиям (программируется по двум и более степеням подвижности и обладает определенной степенью автономности, особенно если, скажем, оснащен техническим зрением), должно быть, с удивлением узнает, что он роботом не является. Здесь была бы более точна формулировка из предшествующего ГОСТ Р ИСО 8373-2014 [7] от ООО «НИИ экономики связи и информатики «Интерэкомс», который как раз и был заменен обсуждаемым более свежим стандартом, а именно: «движущийся внутри своей рабочей среды».

Робот youBot от KUKA — манипулятор на мобильной платформе — способен перемещаться во внешней среде

Промышленные манипуляторы KUKA — неспособны перемещаться во внешней среде

Кстати, в англоязычном оригинале [8] это определение звучит так:

robot
actuated mechanism programmable in two or more axes with a degree of autonomy, moving within its environment, to perform intended tasks

Мне кажется, коллеги из НИИ экономики связи и информатики лучше разобрались в роботах, чем коллеги из ЦНИИ робототехники. Шутка (зато термин «степень подвижности» от ЦНИИ РТК более уместен, чем «ось» от «Интерэкомс»). Но и в целом, ГОСТ Р 60.0.0.4-2019/ИСО 8373:2012 грешит подобными неточностями (где в переводе, а где и в робототехнической терминологии).

Зато в нём же приведена сноска с еще одним, чуть менее противоречивым, определением робота:

ИСО/ТК 299 «Робототехника» в 2018 году принял новое определение: робот (robot): Программируемый исполнительный механизм с определенным уровнем автономности для выполнения перемещения, манипулирования или позиционирования [9].

Мы обсудили свежие стандарты по робототехнике. А ведь ещё есть и более ранние. Правда, они были выпущены в 1980-х гг. и уже настолько устарели, что вовсе не помогут нам в понимании, что же такое современный робот.

Что ж, будем считать, что со стандартами стало яснее. А вот с роботами — нет. Какая-то путаница.

Продолжение поиска: словари и мнения

Может быть, поискать альтернативные источники, которые сразу нам всё в корне разъяснят?

Если мы посмотрим на определения термина «робот» в различных словарях, то встретим что-то подобное:

РОБОТ (чеш. robot) — термин, употребленный впервые К. Чапеком в пьесе «R. U. R.» в 1920, которым часто обозначают машины с т. н. антропоморфным (человекоподобным) действием; обычно им придают внешнее сходство с человеком. Такие роботы, как правило, экспонаты технических выставок. В промышленном производстве и научных исследованиях применяют промышленные роботы — автоматические программно-управляемые манипуляторы, выполняющие рабочие операции со сложными пространственными перемещениями [10].

Робот
(чеш. robot, от robota — подневольный труд, rob — раб)
машина с антропоморфным (человекоподобным) поведением, которая частично или полностью выполняет функции человека (иногда животного) при взаимодействии с окружающим миром [11].

РОБОТ — стационарная или передвижная автоматическая машина (или дистанционно управляемый механизм), способная выполнять аналогично человеку двигательные (см. манипулятор) и управляющие функции и призванная заменить человека при выполнении тяжёлой, однообразной или опасной для его жизни и здоровья работы, а также при проведении её при недоступности объекта. Р. может быть запрограммирован на самообучение, выполнение различных видов сложных технологических операций при функционировании с различными моделями технологического оборудования и т.п. [12].

Робот (чеш. robot, от robota — «подневольный труд») — автоматическое устройство, предназначенное для осуществления различного рода механических операций, которое действует по заранее заложенной программе [13].

A robot is a machine — especially one programmable by a computer — capable of carrying out a complex series of actions automatically [14].

Обобщая, выделим те общие понятия, которыми, применительно к роботам, оперируют во всевозможных комбинациях приведенные цитаты:

робот — это машина;
антропоморфность, т.е. сходство с человеком — внешнее и/или по выполняемым действиям — с целью замены человека (или иногда и животного?);
автономность: в диапазоне от полностью автоматического функционирования до всего лишь выполнения сложных последовательностей автоматических действий, а может быть, даже и до дистанционного управления (непосредственно вручную);
уровень организации программного управления: от выполнения операций по чётко ограниченной заранее заложенной программе до возможности самообучения (а, там же ещё что-то говорилось и про ручное дистанционное управление);
ещё вот: робот — это то, что придумано писателем Карелом Чапеком… Ой, пожалуй, это не надо.

Фрагмент спектакля по пьесе К. Чапека «R.U.R.» («Россумские универсальные роботы»)

М-да-а-а. Похоже, единственное, в чем полностью сходятся все определения, так это в том, что робот — это машина, т.е. «устройство, выполняющее механические движения с целью преобразования энергии, материалов или информации» [15].

Но подождите. Дадим слово представителю робототехников новой формации — Дмитрию Гришину, основателю инвестиционного фонда Grishin Robotics:

Робот — «это умное железо плюс умный софт» [16].

Вот так вот! Дмитрий максимально широко трактует понятие «робот» и относит к роботам и банкоматы, и автомобильные навигаторы, и даже «умные» часы и «умные» камеры! [17]

А если мы вспомним, что многие современные молодые люди, в массе своей больше знакомые с IT, чем с производством, повседневно называют роботами отдельный вид компьютерных программ…

… то, видимо, мы никогда не разберемся, что такое роботы!

Так что же такое робот?

Исходя из приведенных выше определений, если бы мы захотели чёткой однозначности понятий, мы могли бы пойти двумя путями:

расширительное толкование: считать роботами вообще всё, что подходит хоть под какой-то из перечисленных признаков;
ограничительное толкование: не признавать роботами вообще ничего, что не соответствует строго всем признакам.

В первом случае ситуация не сильно изменится, в сравнении с имеющимся положением дел. Всё равно сейчас робототехники, условно говоря, как хотят, так и называют свои и чужие разработки.

Во втором случае список известных нам роботов будет нещадно порезан. Роботами останутся считанные единицы. Например, такие, как робот Atlas от Boston Dynamics. По поводу него сомнений не возникает: это робот. Согласно любым определениям. Но таких будет о-о-очень мало. Даже большинство промышленных манипуляторов придется исключить. Так зачем же нам такая терминология «для избранных»?

Думаю, надо честно признать, что на данный момент мы не сможем придумать бесспорное, устраивающее всех определение понятия «робот», которому, к тому же, все будут неукоснительно следовать. Да оно и не нужно! Иначе, разговаривая с не подкованными теоретически людьми (заказчиками, коллегами, знакомыми), мы вынуждены будем постоянно их поправлять: «Нет, это не робот. А вот это, да, кажется робот… Если я не ошибаюсь… Подождите, проверю…» Это утомительно и отвлекает от других дел, полезных.

Итак, во-первых. На уровне обиходного использования вполне можно согласиться с приведенной в начале статьи интуитивной трактовкой неспециалистами понятия «робот» — рукотворной (искусственно созданной) сущности (механического устройства или компьютерной программы), которая движется, функционирует (выполняет работу, производит вычисления) без непосредственного присутствия человека.

Во-вторых. Для себя, мощных робототехников, нам будет полезно знать несколько типовых признаков, характеризующих (но не всегда определяющих) робот:

приводной механизм — обязательный признак;
программное управление — обязательный признак;
выполнение поставленных человеком задач — обязательный признак;
некоторая (большая или меньшая) автономность — а этот признак размыт даже в своей постановке и отражает, скорее, стремление к автономности.

И при этом мы помним, что в других областях могут быть собственные определения понятия «робот», такие как вот это, родившееся в мире информационных технологий. Виртуальный мир — он вообще склонен переносить понятия из реального мира к себе, одновременно дополняя их своими, новыми смыслами.

Вот так, например, выглядит голосовой бот Robovoice, по мнению его разработчиков

Ну, и в-третьих. Для буквоедов и заядлых классификаторов приведём определение робота на основе взятого из ГОСТ, только немного исправленное:

Робот — программируемый исполнительный механизм, обладающий некоторой степенью автономности и движущийся внутри своей рабочей среды с целью выполнения задач по назначению.

Вот так. Пусть каждому будет своё, и все будут довольны.

В заключение, в качестве юмора, обращаю внимание на цитату, взятую эпиграфом к данной статье. Не кажется ли вам, что она очень забавно и точно отражает реальность? Действительно, на заводах работают манипуляторы, квартиры убирают пылесосы, в небе летают беспилотники, в космосе — спутники, а на Луну, планеты и астероиды высаживаются зонды, межпланетные станции и планетоходы. Роботы, на самом деле, гораздо раньше заняли место в нашей жизни, чем мы это заметили! Даже если их не называют роботами, имеет ли это для них значение? Нет, они просто делают свою работу. Так что пожелаем всяческих успехов разработчикам стандартов в их трудном и важном деле формулирования точных определений. Для нас же важнее делать нашу работу.

Макет автоматической межпланетной станции «Луна-20»

К тому же, теперь мы немного ориентируемся и в терминологических дебрях.

Интервью Дмитрия Гришина Журналу «РБК» (10.12.2014)
В связи с этим не могу не процитировать отрывок из ГОСТ Р 60.0.0.2-2016 «Роботы и робототехнические устройства. Классификация», раздел «4 Общие положения». Он того стоит: «В общем случае все устройства, принадлежащие к классу роботов,… подразделяются на две группы в зависимости от числа программируемых степеней подвижности и степени автономности: роботы (3.1) и робототехнические устройства (3.2). Однако в дальнейшем в настоящем стандарте и в других стандартах комплекса «Роботы и робототехнические устройства» термин «робот», если иное не оговорено особо, обозначает устройства, относящиеся к обеим этим группам, т.е. соответствующие как определению 3.1, так и определению 3.2.»
Это шедевр! В стандарте (!), устанавливающем классификацию (!!), сразу после введения терминологии (!!!) заявлено: классификация классификацией, а называть будем как хотим!
ГОСТ Р 60.0.0.4-2019/ИСО 8373:2012 «Роботы и робототехнические устройства. Термины и определения»
Бот (программа) — Википедия
См. [3].
Перемещение — Википедия
ГОСТ Р ИСО 8373-2014 «Роботы и робототехнические устройства. Термины и определения» — архив
Международный стандарт ISO 8373:2012, Robots and robotic devices
См. [3].
Робот — Большой Энциклопедический словарь на dic.academic.ru
Робот — Большая советская энциклопедия на dic.academic.ru
Робот — Большая политехническая энциклопедия на dic.academic.ru
Робот — Википедия
Robot — Wikipedia (со ссылкой на Oxford English Dictionary по состоянию на 27.11.2016)
Машина — Большой Энциклопедический словарь на dic.academic.ru
Дмитрий Гришин: «Никто не купит страшного робота» (30.09.2015)
См. [1], [16].

Источник