Проблемы при беременности 

История роботов. История робототехники

26.04.2008, 12:10

В этой статье вы найдете ответы на вопросы:
1. История появления термина "Андроид ";
2. Как появился термин "Программа ";
3. Кто придумал слово "Робот ";
4. Рождение "Кибернетики ";
5. Кто придумал единицу измерения информации;
6. История появления "Искусственного Интеллекта ".

Пару слов о том, зачем я собирал информацию для этой статьи.
В наше время имя Айзека Азимова у всех на слуху. Почему - понятно. Он наш современник. Мы читаем его произведения, смотрим фильмы, снятые по мотивам его творчества. Некоторые постулаты, сформулированые Азимовым уже успели в определенной степени "канонизироваться". Я ни в коей мере не пытаюсь принизить вклад этого человека в "роботизацию" общественного мышления. Но у меня иногда складывается впечатление, что эпоха роботов в массовом сознании ассоциируется только с Азимовым. То что было до него сейчас малоизвестно и непопулярно. Так мне кажется...
Этой статьей я хочу напомнить о людях, которые жили до нас, которые интересовались роботами и продвигали их развитие в соответствии с теми возможностями, которые были в их эпоху. Сделали они немало. Начнем?

1. История появления термина "Андроид"

Слышали? В Швейцарии какой-то часовщик сделал механического человека, который умеет писать.
- Как же, слышал! А знаете ли вы, что его сын изготовил еще одного механического человека, который умеет рисовать.
- Что вы говорите? Вот интересно было бы посмотреть!
Такие разговоры можно было слышать везде и всюду в Западной Европе около двухсот лет тому назад. Механические люди швейцарского часовщика Пьера-Жака Дро и его сына Анри вызывали всеобщее удивление. О них много говорили и писали. Чтобы на них посмотреть, целые толпы прибывали в Шо де Фон, швейцарскую деревню на границе с Францией, где жили и работали Дро.

Почти все жители этой деревни занимались производством часов. Одни делали часовые пружины, другие изготовляли циферблаты, третьи - зубчатые колеса, винтики и цилиндры. Труд был разделен вплоть до того, что были специалисты по изготовлению корпусов, полировке колес, винтов, рисовальщики цифр, эмалировщики, золотильщики. Вся деревня представляла одну мануфактуру, производящую в год несколько тысяч разнообразных часов.
Тикание маятников, медленное вращение зубчатых колес, бег секундных стрелок - весь этот блестящий точный мирок механизмов, умещающийся на ладони или в маленькой коробке на стене, очаровал в юности Пьера Дро, и он, несмотря на успешное окончание духовного училища, не задумываясь, занялся часовым ремеслом.
Успехи Пьера в часовом деле были так велики, что изготовление обычных часов скоро перестало приносить удовлетворение, и он по примеру других искусных мастеров начинает изобретать и пристраивать к часам разные дополнительные механизмы - всякие самодвижущиеся фигурки.

Одно из первых своих изделий - замечательные маятниковые часы с пастушком и собачкой - Дро повез в столицу Испании город Мадрид к королю Фердинанду IV. Демонстрация производилась в присутствии многочисленной придворной знати. Возбужденный Дро показал им созданное произведение. Когда часовая стрелка подходила к какому-либо часу, пастушок подносил ко рту флейту и свистел столько раз, сколько должно было пробить часов.
У ног пастушка лежала собачка, охранявшая корзинку с яблоками. Стоило кому-нибудь из придворных дотронуться до фруктов, как собачка начинала лаять. Сняли руку с фруктов - лай тут же прекращался. Королю понравилось изобретение Пьера Дро, и он, хорошо заплатив, купил часы.
Ободренный успехами, Дро по возвращении домой задумал сделать механизм, похожий на человека и совершающий человеческие движения. Это был дерзкий замысел мастера, который почувствовал свою власть над колесиками и рычажками. Чтобы построить механического человека, нужно было обладать тонким знанием механики и огромной изобретательностью. И тем не менее Пьер Дро горячо принялся за ее разрешение.

Двадцать месяцев продолжалась упорная работа. Часто Дро засиживался далеко за полночь при свете масляного светильника. Наконец, в 1770 году, весной, появился на свет первый механический человек. Это был механический «пишущий мальчик».

Когда механический человек писал, он двигал головой, и казалось, следил за тем, что пишет. Окончив работу, писец посыпал лист бумаги песком для высушивания чернил, а потом стряхивал его. По чистой случайности «пишущий мальчик» и часть его «рукописей», а также и другие изобретения отца и сына Дро сохранились до наших дней. После долгих странствий сейчас они находятся в Швейцарии, в музее изящных искусств города Невшателя. За работой над изготовлением «пишущего мальчика» наблюдал шестнадцатилетний сын Пьера Дро - Анри. Мальчик унаследовал от отца исключительную способность к механике и через три года сам принялся за постройку нового механического человека, который по замыслу должен был рисовать. По размеру рисовальщик был таким же, как и его «старший брат». В правой руке он держал карандаш и рисовал различные фигурки, а также писал. Например, он мог изобразить маленькую собачонку и подписать под рисунком «мой Туту». А портреты Людовиков XV и XVI и Марии Антуанетты и сейчас приводят в восхищение посетителей музея в Невшателе. В процессе работы рисовальщик останавливался, как бы созерцая нарисованное, а также иногда сдувал с листа бумаги соринки. Спустя некоторое время оба механика, отец и сын Дро, занялись вместе изобретением и постройкой третьего механического человека - музыкантши (рис. 2). По сложности она намного превосходила своих «братьев». Эта кукла играла на фисгармонии, ударяя пальцами по клавишам. Четко и легко удавались ей трели и быстрые пассажи. Перед началом игры музыкантша осматривала ноты и делала рукой некоторые предварительные движения. Кроме того, она поворачивала голову и глаза, как бы следя за положением рук. Ее грудь подымалась и опускалась, как будто она дышала. Окончив игру, музыкантша наклоняла голову, благодаря слушателей за одобрение.


Свои изобретения Пьер и Анри Дро в 1774 году демонстрировали на выставке в Париже. Движения всех трех механических людей были так естественны, что многие из зрителей готовы были их считать живыми людьми. И только когда Дро открывали со стороны спины сложный часовой механизм своих творений, зрители начинали верить, что перед ними находятся действительно произведения техники, а не живые существа.

Источником движения всех трех описанных автоматов является часовой механизм с заводной пружиной. Пружина приводит в действие сложнейшие системы зубчатых колес, рычажков, штанг и кулачков - все то, что в дальнейшем стали называть программным механизмом.
На первый взгляд может показаться, что «игрушки» Пьера и Анри Дро не имеют никакого отношения к развитию техники. Но это не совсем так. Механические люди Дро сыграли очень важную роль в общем процессе человеческого познания природы и заложили основу автоматов с программным управлением.

2. Как появился термин "Программа"

Само слово программа происходит от греческого слова «грамма»- «писание» и приставки «про», которая здесь означает «наперед». Общий смысл слова «программа» - предначертание, нечто написанное для будущего. В нашем случае программный механизм определяет всю последовательность поведения механических людей. И ни одного движения автомата, даже самого незначительного, нельзя изменить, не внеся в программу поправки! Ну, а что произойдет, если что-то изменится во внешних условиях при работе автомата? Ну, скажем, если попытаться задержать руку писца, когда он пишет? Случится одно из двух: или автомат остановится, или... в нем что-то затрещит и он сломается. Все эти автоматы не могут реагировать на изменения внешних условий, происходящих в процессе их работы. Тем не менее, программные автоматы стали важным шагом в развитии робототехники.
Уже в начале XIX века появляются прядильные и ткацкие станки-автоматы с программным управлением. В грозное для Европы время, когда Наполеон завоевывал одну страну за другой и армии нужно было много тканей, французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар нашел способ, которым можно было бы воздействовать на сложную работу механизмов ткацкого станка. Для этого изобретатель использовал набор картонных карт с разным расположением отверстий. Именно отверстия и были условным обозначением порядка работы машины - ее программой. Карта проходила под щупами. Когда щупы попадали в отверстия, они опускались и с помощью особых устройств перемещали нити на ткацком станке. Так на тканях получались сложные узоры. Новая карта, новая программа, а значит, и новый узор. Смена листа картонной карты равносильна замене одного жестко запрограммированного станка другим, новой конструкции. Это уже был значительный шаг вперед по сравнению с автоматами Дро. Ведь там каждый механический человек имел свою программу последовательности действия и переход на новую программу был связан с переделкой всего механизма управления, Действительно, вряд ли имело смысл строить ткацкие станки, способные вырабатывать только один, свойственный данной конструкции узор ткани: этот узор людям быстро надоедал. Идея ввода программы работы автомата с помощью картонных карт и набора щупов оказалась очень удачной. Со дня изобретения Жаккара прошло более ста пятидесяти лет, однако до сих пор не найдено лучшего способа выработки тканей, украшенных сложным рисунком.

3. Кто придумал слово "Робот"

Своим названием роботы обязаны совсем не кибернетикам и даже не инженерам, а... писателю. Это Карел Чапек - известный чешский писатель и драматург впервые придумал это слово.

В начале тридцатых годов Чапек написал пьесу, которую назвал «RUR». Ее герою, инженеру Россу, удалось изобрести сложную машину, которая могла выполнять все работы человека. Вот эту человекоподобную машину автор и назвал «роботом» . Изобретение Росса сразу же привлекло внимание капиталистов, которые организовали специальную фирму для производства роботов. Роботы имели полное внешнее сходство с человеком и могли выполнять всякую работу. Спрос на них был настолько велик, что завод вскоре перешел на их массовое производство. Хозяева роботов стали заменять ими живых людей на фабриках и заводах. Наконец-то капиталисты почувствовали себя спокойными. Но не надолго! Однажды роботы набросились на людей и перебили их всех. Люди на Земле прекратили свое существование, а их место заняли разумные автоматы...

Такой финал первой пьесы о роботах оставил глубокий след в душах первых зрителей и сформировал негативное отношение общества к ним на многие десятилетия. Впрочем, техника продолжала развиваться, а люди - строить роботов вне зависимости от эмоций.
Один из первых роботов был построен американским инженером Венсли в 1925 году. Автор дал ему имя мистер Телевокс. Когда у Венсли спросили, откуда это странное имя, он ответил: «Первая половина слова - «теле» - греческая и означает «далекий», вторая - «вокс» - латинская и значит «голос». Своим названием я хотел подчеркнуть способность моего робота отвечать на команды, поданные голосом человека». Внешне мистер Телевокс был не очень привлекателен: квадратная голова с какими-то прямоугольниками вместо глаз и рта, женская шпилька вместо носа, открытое деревянное туловище со сложным переплетением проводов и механизмов внутри и, наконец, нелепые руки и ноги. Телевокс обладал способностью слышать и исполнять несколько различных приказаний, отдаваемых человеком при помощи звуков свистка. Подавая различное число повторных свистков, Венсли мог заставить робота открыть окна, закрыть дверь, пустить в ход вентилятор и пылесос, а также зажечь свет в комнате. Телевокс был не только слышащим и говорящим роботом. Он мог выполнять некоторые домашние работы, заменяя домработницу. Предположим, что хозяйка робота находится в гостях. К своему возвращению домой она хочет иметь горячий ужин. Для этого ей стоит только воспользоваться телефоном и позвонить домой Телевоксу. При помощи свистков можно отдать соответствующее распоряжение, и механический слуга подогреет ужин. Как это он сделает? Очень просто. Уходя из дому, хозяйка должна поставить кастрюлю и сковороды с кушаньями на электрическую плиту. На долю Телевокса тогда останется только включение плиты в электросеть, что он легко сможет сделать самостоятельно.
Очень скоро у мистера Телевокса появились братья. Первым из них был робот Эрик, построенный в 1928 году английским инженером Ричардсом. Этот робот выступил перед публикой 15 сентября 1928 года в Лондоне на открытии ежегодной выставки Общества инженеров. Он произнес речь об итогах истекшего года. Эрика показывали и во многих других городах Великобритании.

4. Рождение "Кибернетики"

Точкой отсчета принято считать 1948 год, когда основоположник кибернетики, выдающийся американский математик Норберт Винер (1894-1964) опубликовал книгу «Кибернетика», в которой очень много говорилось о количественной оценке различных сигналов. У истоков робототехники стояли талантливые люди. Сын профессора славистики, выходца из России, Норберт Винер получил ученую степень доктора философии в Гарвардском университете уже в возрасте 18 лет!

Появление книги как мощный взрыв потрясло весь мир. Именно она провозгласила рождение новой науки - КИБЕРНЕТИКИ. Винер был ученым широкого профиля. Он как бы воскресил в наши дни традиции универсализма, процветавшие во времена Декарта, Лейбница и Ньютона. Широта интересов сочеталась в нем с глубоким убеждением в единстве науки, в необходимости тесного союза различных ее отраслей. Больше всего Винер стремился к изучению потаенных богатств «ничейных земель». Так он назвал пограничные полосы, лежащие на стыках двух или нескольких наук. Именно одна из таких «ничейных областей», расположенная между математикой, техникой и физиологией, принесла ученому мировую известность.
Кстати, одно из значений греческого слова kebernetes, от которого происходит ее название, - рулевой. Как ни странно, но практически все создаваемые кибернетические системы на протяжении многих лет обходились без "человека-рулевого". Совсем недавно, всего несколько лет назад, появилось новое направление - кибернетика второго порядка (second-order cybernetics). Оно отличается от классического тем, что включает в контур управления, бывший традиционно чисто машинным, человека-наблюдателя.

5. Кто придумал теорию информации и единицу измерения информации "Бит"

В 1948 году Клод Шеннон, другой американский математик, опубликовал работу «Математическая теория связи». Фактически работа Шеннона предопределила путь, по которому с тех пор развивается раздел кибернетики - теория информации .

С момента появления работы Шеннона математики, физики и инженеры под термином «информация» стали понимать нечто новое, отличающееся от того, что подразумевается под этим словом в обыденной жизни.
Прочтя книгу, люди говорили, что она пустая или, наоборот, очень содержательная. Но никому даже в голову не приходило, что можно точно подсчитать, какое количество информации содержится на ее страницах. Еще более сложным казалась оценка количества информации в звуковых сигналах нашей речи или в телевизионном изображении!
Но Шеннон смог решить эту проблему, благодаря чему, начиная с 50-х годов нашего столетия человечество измеряет информацию так же уверенно, как, скажем, длину какого-либо предмета в метрах или его вес в килограммах. Единицей измерения информации с легкой руки Клода Шеннона стал бит .

6. История появления "Искусственного Интеллекта"

Исследования по искусственному интеллекту принадлежат к числу тех немногих научных и научно-технических дисциплин, дата рождения которых может быть указана чуть ли не с точностью до дня. И в то же время, такая дата у искусственного интеллекта была не одна, а как минимум две, что нередко случается в истории науки.
Действительно, впервые термин "искусственный интеллект" был введен в научную практику летом 1956 года, когда в г. Дартмусе (США) по инициативе известного американского специалиста по теории и практике ЭВМ Джона Маккартни собрались многие "крестные отцы" кибернетики – К. Шеннон, М. Минский, Г. Саймон, А. Ньюэлл и другие – с целью обсудить возможность реализации проекта создания искусственного интеллекта. Термин "искусственный интеллект" был введен даже в название конференции – Dartmouth Summer Research Project on Artificial intelligence, и очень скоро вошел в научный обиход.
Участники дартмусской конференции 1956 года не могли обойти вниманием одну более раннюю работу, прямо относящуюся к проблематике искусственного интеллекта (хотя этот термин в ней не использовался) – статью видного английского математика Алана Тьюринга "Computing machinary and intelligence", опубликованную в октябрьском номере журнала "Mind" в 1950 году. Октябрь 1950 года – это вторая (а исторически первая) дата возникновения исследований по искусственному интеллекту. В этой статье А. Тьюринг сформулировал свой знаменитый тест, согласно которому компьютер демонстрирует интеллектуальное поведение в том случае, если он способен действовать так, что наблюдатель не в состоянии решить, имеет ли он дело с компьютером или с человеком. Все по-взрослому!

Вот так...
А то - Азимов, Азимов... :)))
Удачи вам!

Спасибо Владимиру Канивец (Портал любителей робототехники - Robo.com.ua) за предоставленный материал

Мы подготовили статью об

Различные автоматические устройства занимают настолько прочное место в жизни человека, что без них уже практически невозможно представить себе современную цивилизацию. Однако история робототехники очень длинна, люди учились создавать различные машины практически в течение всей своей истории. Конечно, древние машины не могут сравниться с современными, это были скорее их подобия. Однако они демонстрируют, что идеи создания машин, в частности искусственной имитации человека, прослеживаются в самых древних слоях человеческой истории.

Появление слова «робот»

Это слово ввел в обиход знаменитый Карел Чапек. Он впервые использовал этот термин в названии своей пьесы «Россумские универсальные роботы», увидевшей свет в 1920 году. Однако его нельзя считать автором слова «робот», оно всего лишь происходит от чешского robota, обозначающего всего лишь «работу». По заявлению самого писателя, слово предложил его брат Йозеф, тогда как сам Чапек не мог решить, как же назвать своих персонажей.

Сюжет пьесы Чапека многим покажется знакомым: поначалу люди эксплуатируют своих механических слуг на различных тяжелых работах, потом те восстают и, в свою очередь, обращают в рабство людей.

В современном же понимании «робот» - это механическое устройство, действующее по заданной программе самостоятельно, без человеческой помощи.

Понятие робототехники и ее законы

В 1941 году в рассказе «Лжец» были сформулированы знаменитые законы робототехники Айзека Азимова, которые призваны регулировать поведение этих машин.

  1. Робот не может нанести урон человеку либо своим бездействием допустить, чтобы этот урон был нанесен.
  2. Робот обязан подчиняться человеку, пока это не идет вразрез с первым законом.
  3. Робот может защищать себя, если это не противоречит первым двум законам.

Впоследствии, отталкиваясь от этих законов, сам Азимов и другие авторы создали огромный пласт произведений, посвященных взаимоотношениям людей и машин.

Азимовым же было введено само понятие «робототехника». Слово, когда-то употребленное в фантастическом рассказе, сейчас является названием серьезной научной отрасли, занимающейся разработкой и конструированием различных механизмов, автоматизацией процессов и т. д.

Машины древнего мира

История робототехники уходит корнями в глубокую древность. Некое подобие роботов изобрели еще в Древнем Египте более четырех тысяч лет назад, когда жрецы прятались внутри статуй богов и разговаривали оттуда с людьми. У статуй при этом двигались руки и головы.

Если дать некоторую волю фантазии, можно обнаружить упоминания о роботах, например, в мифах Древней Греции. Еще у Гомера упомянуты механические слуги, которых создавал для себя древнегреческий бог Гефест, великан Талос, сотворенный им же из бронзы для охраны Крита от неприятеля. Платон повествует об ученом Архите из Тарентума, сделавшем искусственного голубя, способного летать.

Архимедом в III веке до нашей эры был якобы изготовлен аппарат, крайне напоминающий современный планетарий: прозрачный шар, приводившийся в движение водой, на котором отображалось движение всех небесных тел, известных на тот момент.

В Средние века люди уже начали создавать настоящие машины, способные делать множество интересных вещей. К периоду Средневековья относятся и попытки создания первых человекообразных машин.

Альберт Великий, известный алхимик XIII века, создал андроида, выполнявшего функции привратника, открывавшего дверь на стук и кланявшегося гостям (андроид - робот, копирующий человека внешностью и поведением). Он же сконструировал механизм, способный говорить человеческим голосом, так называемую говорящую голову.

Кто первым создал робота?

Проект первого робота, о котором сохранились достоверные сведения, создал Леонардо да Винчи. Это был андроид, выглядевший как рыцарь в доспехах. Согласно чертежам Леонардо, он мог двигать руками и головой. Остается открытым вопрос, почему знаменитый изобретатель не наделил своего рыцаря возможностью двигать ногами, т. е. ходить. Возможно, он считал это технически сложной проблемой (что полностью соответствует истине). Либо же предполагалось, что рыцарь должен ездить на лошади, и подвижность ног для него необязательна.

Точно не известно, смог ли да Винчи построить своего «терминатора», зато он сконструировал робота-льва, который при появлении короля разрывал себе когтями грудь, показывая скрытый в ней герб Франции.

Кроме этого, у Леонардо также были идеи о взаимодействии механизмов с человеческими органами, т. е. он уже на рубеже XV-XVI веков предвосхитил современные разработки протезов, управляющихся непосредственно нервной системой человека.

Механические музыканты и ходячие паровозы

В течение XVI века в Европе было создано множество устройств, в основном с использованием заводных (часовых) механизмов. Например, в Германии были изготовлены искусственная муха и орел, способные летать, а в Италии - женщина-робот, игравшая на лютне.

В течение XVII века европейцы разрабатывают и усовершенствуют первые механические «калькуляторы». Поначалу они могут лишь складывать и вычитать, но к концу века способны уже к делению и умножению.

  • разработка машин, имитирующих и заменяющих человека и его действия;
  • создание устройств, предназначенных для хранения и обработки информации.

Параллельно продолжают создаваться механические человекоподобные устройства, способные играть на музыкальных инструментах, писать и рисовать.

Наступление XIX века ознаменовалось началом «дружбы» людей с электричеством. Оно начинает быстро распространяться и проникать во многие сферы человеческой деятельности. Одновременно совершенствуются различные механические вычислительные и аналитические машины, были изобретены телефон и телеграф.

Известны истории о различных человекоподобных машинах, якобы изобретенных и использовавшихся в США в течение XIX века:

  • в 1865 году конструктором Джонни Брейнардом был создан так называемый паровой человек, которого запрягали в повозку вместо лошади. Это был, по сути, паровоз, выглядевший как человек (только намного больше габаритами). Его нужно было постоянно «топить», и управлялся он, как лошадь, вожжами. Утверждалось, что он мог «ходить» со скоростью до 50 км/ч.
  • Через некоторое время Фрэнк Рид испытывает уже «электрического человека», однако об этом изобретении мало что известно.
  • В 1893 году Арчи Кемпион представил образец искусственного солдата на паровом ходу под названием Boilerplate, который якобы неоднократно использовался на практике, т. е. в боях.

Все эти сведения интересны, но вызывают некоторые сомнения, поскольку, несмотря на вроде бы выдающиеся характеристики, данные изделия так и не пошли в серийное производство, в отличие от паровозов, пароходов и так далее. Скорее всего, они существовали только в виде опытных экземпляров и так и не нашли своего применения, будучи, по сути, игрушками для взрослых.

ХХ век - эра расцвета робототехники

В XX веке история робототехники вступает в свою финальную стадию, приведшую к созданию тех роботов, которых человечество знает сейчас.

Совершаются прорывы в области электроники, появляются диоды и триоды. Первые ламповые компьютеры сначала разрабатываются в теории, а затем и реализуются.

В то же время создается первый электронный управляемый на расстоянии, способный двигаться и разговаривать. Затем появляется электронная собака, реагирующая на свет и способная лаять.

К концу первой трети XX века радиоуправляемые андроиды учатся говорить по телефону, ходить, даже выступать в качестве лекторов на выставке, курить сигареты и так далее. В тот момент многие уже думали, что осталось немного - и роботы заменят людей. Однако потом становится ясно, что применить андроидов того времени для каких бы то ни было работ пока не получится из-за недостаточного на тот момент развития технологий.

Но эти выводы не останавливают изобретателей - андроиды продолжали появляться и разрабатываются до сих пор.

В 1940-1950 годах продолжается совершенствование электроники, компьютеров и компьютерного программирования, появляется понятие «искусственный интеллект», после чего происходит существенный скачок в развитии начинают быстро «умнеть».

Наконец, с начала 60-х начинает осуществляться мечта человечества - машины начинают заменять людей на тяжелых, опасных и неинтересных работах. Появляются первые роботы-манипуляторы современного типа. Сначала они выполняют только самые неудобные для человека операции, затем создаются автоматические сборочные линии.

Со временем начинается повальное увлечение людей роботами. Для детей открывается множество кружков и школ робототехники, выпускаются различные развивающие игрушки и конструкторы. Развлекательная индустрия также не остается в стороне - в 1986 году выходит первая часть фильма «Терминатор», которая произвела настоящий фурор по всему миру.

Отечественная робототехника

История робототехники в России, также как и в Европе, насчитывает не одно столетие. С некоторого времени российские ученые не отстают от своих европейских коллег в конструировании различных автоматов: в последней трети XVIII века в России создается машина для вычислений, названная машиной Якобсона, а в 1790 году Иван Петрович Кулибин создает свои знаменитые «яичные» часы. В них были встроены несколько человеческих фигурок, которые выполняли определенные действия, также часы играли гимн и другие мелодии.

Именно русские ученые совершили несколько знаковых для истории робототехники открытий. Семен Николаевич Корсаков в 1832 году заложил основы информатики. Он разработал несколько машин, способных производить интеллектуальные вычисления, применив для их программирования перфокарты.

Борис Семенович Якоби в 1838 году изобрел и испытал первый электромотор, принципиальная конструкция которого остается актуальной и поныне. Якоби, установив его на лодку, совершил с его помощью прогулку по Неве.

Академик П. Л. ЧебышевВ 1878 г. представил первый прототип шагающего транспортного средства - стопоходящую машину.

М. А. Бонч-Бруевич изобрел в 1918 году триггер, благодаря чему стало возможным создание первых компьютеров, а В. К. Зворыкин чуть позже демонстрирует электронную трубку, давшую начало телевидению.

Первая ЭВМ появляется в СССР в 1948 году, а уже в 1950-м выпущена МЭСМ (малая электронная счетная машина), на тот момент самая быстрая в Европе.

Официально историю робототехники в России можно отсчитывать с 1971 года. Тогда в Московском высшем техническом училище имени Баумана создается кафедра специальной робототехники и мехатроники, которую возглавляет академик Е. П. Попов. Он стал создателем отечественной школы инженерной робототехники.

Отечественная наука достойно конкурировала с зарубежной. Еще в 1974 году стал чемпионом мира на шахматном турнире среди машин. А созданный в 1994 году суперкомпьютер "Эльбрус-3" вдвое превосходил по скорости работы самый мощный американский компьютер того времени. Однако он не был пущен в серийное производство, возможно, из-за тяжелой ситуации в стране на тот момент.

Русские автоматические космонавты

Официально начало робототехники в России датируется 1971 годом. Именно тогда она была официально признана наукой в СССР. Хотя к тому времени автоматы российского производства уже вовсю бороздили просторы космоса.

В 1957 году вышел на орбиту первый в мире искусственный спутник Земли. В 1966 году станция "Луна-9" передает на Землю радиосигнал с поверхности Луны, а аппарат "Венера-3", успешно достигнув планеты, установил там вымпел СССР.

Всего через четыре года запущены еще две лунные станции и обе выполнили свою миссию успешно. Аппарат "Луноход-1", доставленный станцией "Луна-17", проработал в три раза дольше, чем планировалось, и передал советским ученым множество ценнейшей информации.

В 1973 году еще одна станция этой же серии доставила на Луну еще один луноход, который также справился со своей задачей на отлично.

Робототехника в наше время

Современные роботы проникли в очень многие сферы человеческой жизни. Их многообразие потрясает: здесь и просто детские игрушки, и целые автоматизированные заводы, хирургические комплексы, искусственные домашние питомцы, военные и гражданские беспилотные аппараты. Их постоянной разработкой и совершенствованием занимается множество организаций в мире. В России ведущие позиции в научной робототехнике занимает ЦНИИ РТК (Центральный научно-исследовательский институт робототехники и технической кибернетики) в Санкт-Петербурге, основанный 1961 году как конструкторское бюро при Политехническом институте. В этом крупнейшем центре разрабатывались электронные системы для корабля «Буран», станций серии «Луна» и международной космической станции.

Специальность «Мехатроника и робототехника» и ей подобные присутствуют во многих технических университетах мира. Специалисты с таким образованием весьма востребованы на рынке труда, ведь автоматизация проникает все глубже во многие сферы человеческой деятельности. Для увлекающихся предметом в свободное время выпущено множество книг по робототехнике, как в России, так и в других странах.

Несмотря на то что нынешняя техника достигла небывалых высот, и роботы активно используются людьми, их человекоподобные представители - андроиды - пока остаются «не у дел». Они совершенствуются, разрабатываются все более сложные модели, но в практическом применении они до сих пор безнадежно проигрывают своим колесным, гусеничными и даже стационарным «коллегам» и остаются, по большому счету, игрушками. Дело в том, что человеческая ходьба - очень сложный процесс, сымитировать который машине не так-то просто.

Кроме того, с практической точки зрения, именно в человекоподобных роботах нет какой-то острой необходимости. В промышленности с успехом работают стационарные манипуляторы, объединенные в автоматические производственные линии. Там же, где требуется передвигаться - будь то погрузочные работы на складе, разминирование бомб, обследование разрушенных зданий, - колесный и гусеничный привод куда проще и эффективнее, нежели имитация человеческих ног.

Тем не менее люди не отказываются от работы над андроидами, по всему миру регулярно проводятся соревнования, на которых представители различных школ робототехники демонстрируют свое мастерство в управлении своими изделиями. Постоянно устраиваются турниры и непосредственно между машинами, например, по шахматам или футболу.

Классификация роботов

Существует несколько методов классификации. По характеру выполняемых работ автоматы делятся на промышленные, строительные, для сельского хозяйства, для транспортировки, бытовые, военные, охранные, медицинские и исследовательские.

По типу управления они подразделяются на управляемые с помощью оператора, полуавтономные и полностью автономные.

Машины первого типа являются просто дистанционно управляемыми машинами (простейший пример - детский радиоуправляемый автомобильчик или вертолет). Полуавтономные могут выполнять самостоятельно часть операций, но в ключевых моментах все же требуется вмешательство человека. Полностью автономные роботы весь спектр операций выполняют самостоятельно (например, манипуляторы автоматических сборочных линий).

По уровню мобильности выделяют следующие классы роботов: стационарные и мобильные. Стационарные - это те самые манипуляторы, которые все привыкли видеть, например, на автомобильных заводах. Мобильные дополнительно делятся на шагающие, колесные либо на гусеничном ходу.

Ударники современного производства

Различные промышленные производства являются той отраслью, в которой находит практическое применение основная часть современных автоматических устройств.

История промышленной робототехники начинается в 1725 году, когда во Франции была изобретена перфолента, примененная для программирования ткацких станков.

Начало автоматизации производства пришлось на XIX век, когда во Франции стартовало массовое производство автоматических ткацких станков на перфокартах.

Первую конвейерную линию для сборки автомобилей установил на своем заводе Генри Форд в 1913 году. Сборка одного автомобиля занимала порядка полутора часов. Конечно же, эта линия еще не была полностью автоматизированной, как сейчас, но это был выход на качественно новый уровень производства.

Официально использование роботов на производстве начинается в 1961 году, когда на заводе General Motors в Нью-Джерси был установлен первый официально изготовленный манипулятор. Работала эта машина на гидроприводах и программировалась через магнитный барабан.

Бум разработок в сфере промышленной автоматизации пришелся на 70-е годы XX века. В 1970 году в США был создан первый манипулятор современного типа для использования в промышленности: он обладал электроприводами с шестью степенями свободы и управлялся с компьютера. Параллельно разработки велись в Швейцарии, Германии и Японии. В 1977 году выпущен первый робот японского производства.

В начале 80-х General Motors начинает автоматизацию своего производства, а уже в 1984 году начала его и Россия - "АвтоВАЗ" приобретает лицензию на самостоятельное производство роботов у немецкой фирмы KUKA Robotics. Однако пальма первенства все же за японцами - в середине 90-х в Японии было сконцентрировано две трети от общего количества роботов во всем мире, сейчас - примерно половина.

Сегодня представить себе автомобильное, да и любое другое поточное производство без механических помощников практически невозможно. Первое место занимают сварочные автоматы. Точность роботизированной лазерной сварки составляет десятые доли миллиметра. Такой аппарат способен одновременно заниматься и раскройкой металла на детали.

Следом идут механизмы, осуществляющие погрузочные и разгрузочные работы, подачу заготовок в станки и складирование готовых изделий.

На третьем месте по степени автоматизации стоит кузнечно-литейное производство. На сегодняшний момент почти все такие цеха в Европе роботизированы, так как условия работы там очень тяжелы для людей.

Другие операции, для которых чаще всего применяются сейчас автоматы - гибка труб, сверление отверстий, фрезеровка и шлифовка поверхностей.

Где машины могут заменить людей?

Ответ на вопрос о том, человек или робот должен выполнять ту или иную работу, кроется в различиях между людьми и машинами. На данный момент даже самые совершенные из машин действуют по определенным, заранее заложенным в программу алгоритмам (пускай порой и весьма сложным). У них нет свободы воли, свободы выбора, желаний, порывов, ничего из того, что определяет творческую составляющую человека.

Робот может выполнить работу большой сложности и точности, сможет выполнить эту работу в таких условиях, в которых человек не прожил бы и часа. Но он не сможет написать книгу или сценарий нового фильма, создать живописное полотно, если только это не было заранее заложено в его память человеком.

Поэтому профессии творческие, где важна нестандартность, нешаблонность мышления, безусловно, остаются за людьми. Робот может быть сварщиком, грузчиком, маляром, даже космонавтом, но он не сможет стать (по крайней мере, на нынешнем этапе развития) писателем, поэтом или художником.

Стоит ли бояться роботов?

Самый главный страх человечества в отношении машин - это боязнь того, что они, став совершенными, однажды перестанут подчиняться и начнут жить своей жизнью, превратив в рабов уже людей. Этот страх шел рука об руку с развитием робототехники. Он находит свое выражение как в мифологии (например, еврейский миф о големе, восставшем против своего создателя), так и в искусстве. Известнейшие фильмы "Матрица", "Терминатор", великое множество книг, повествующих о восстании машин. Пьеса давшая жизнь слову "робот", также заканчивается порабощением человечества его бывшими слугами.

Однако на современном этапе развития науки эти страхи бессмысленны. У роботов отсутствует сознание, аналогичное человеческому, поэтому у них не может быть вообще никаких желаний, не говоря уже о стремлении захватить мир.

Для того чтобы воспроизвести сознание у машины, человеку необходимо сначала разобраться, что представляет собой его собственное сознание, как и из чего оно формируется. Ответ на этот вопрос кроется в глубинах человеческого мозга, который исследован еще далеко не полностью.

Для того чтобы «восстать», роботам необходимо понимать, что такое мировое господство и для чего им это нужно.

А до этого момента любая, даже самая сложная и совершенная машина принципиально ничем не отличается от кухонного комбайна или кофемолки. Поэтому вопрос о том, кто в итоге будет главным на Земле - робот или человек, пока не является насущным.

Cо времен античности люди стали задумываться о создании механических людей, способных выполнять тяжелую и рутинную работу. В мифах есть упоминания о создании Гефестом механических рабов, выполняющих работу за человека.Но различные механизмы создавались и из научного интереса, Известен, например, механический голубь греческого математика Архита из Тарентума, построенный им около 400 года н.э. Возможно, движущийся при помощи пара, голубь был способен летать.

А некоторые роботы, создавались скорее ради развлечения или с целью извлечения коммерческой прибыли, и многие из них были фальсификациями, как например известный шахматный автомат "Турок".

Первый чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года. Его записи были найдены только в 1950-х годах и содержали подробные чертежи рыцаря, способного двигать руками и головой.

Хотя, не известно, был ли построен этот робот. Существует также мнение, что специалисты NASA использовали находки Леонардо для создания манипулятора, при подготовки экспедиций на Луну.

Первого действующего человекоподобного робота создал французский изобретатель Жак де Вокансон в 1737 году. Андроид представлял из себя человека в натуральную величину способного на флейте. Флейтист Вокансона имел в репертуаре 12 произведений!

Но самое известное изобретение Жака де Вокансона - пищеварительные утки, созданные им в 1739 году. Эти роботы состояли примерно из 400 деталей, и умели хлопать крыльями, пить воду. Также утки клевали зерна и через секунду - испражнялись. Но, на самом деле, утка не переваривала пищу: съеденные зерна, помещались в специальный контейнер, а "продукт на выходе" был заготовлен в другом.

К концу XIX века инженер из России Чебышёв Пафнутий придумал механизм - стопоход, который обладал высокой проходимостью. Конечно, это изобретение не представляло огромной пользы для человечества, но сама задумка дала определенный толчок к развитию технологий роботостроения.

В 1885 году прошли первые испытания Электрического Человека (Electric Man) Фрэнка Рида (Frank Reade). У машины был довольно мощный прожектор, а противников ожидали электрические разряды, которыми Человек стрелял прямо из глаз. Судя по всему, источник питания находился в закрытом сеткой фургоне.О способностях Электрического Человека и о его скорости ничего не известно.

Кстати, слово робот тогда еще не существовало. Оно появилось лишь в 1920 году, благодаря Карелу Чапеку и его брату Йозефу.

В 1893 году профессором Арчи Кемпионом (Archie Campion) на Международной колумбийской выставке (1893 World"s Columbian Exposition) был представлен опытный образец робота Boilerplate.
Boilerplate был задуман как средство бескровного решения конфликтов - иными словами, это был опытный образец механического солдата. Робот существовал в единственном экземпляре, но у него была возможность осуществить предложенную функцию - Boilerplate неоднократно участвовал в боевых действиях.Хотя истории о Boilerplate интересны, вызывает подозрение их истинность, так же как рассказы о Steem Man и Electric Man.

Семь лет спустя Луи Филип Перью (Louis Philip Perew) в Америке создал Автоматического Человека (Automatic Man). "Этот гигант из дерева, каучука и металлов, который ходит, бегает, прыгает, разговаривает и закатывает глаза - практически во всём в точности подражает человеку". Автоматический Человек был ростом 7 футов 5 дюймов (2,25 метра), одет был в белый костюм, носил гигантскую обувь и соответствующую шляпу.

Первые программируемые механизмы с манипуляторами появились в 1930х годах в США. Толчком к их созданию послужили работы Генри Форда по созданию автоматизированной производственной линии или конвейера (1913). Первый же действительно существовавший в железе индустриальный робот принадлежит Л.Г. Полларду. 29 октября 1934 года, Уиллард Л.Г. Поллард подал в бюро патентов заявку об изобретении нового полностью автоматического устройства для окраски поверхностей. В 1937 году лицензия на производство этого манипулятора каким-то образом досталась компании DeVilbiss. Именно DeVilbiss в 1941 году при помощи Гарольда Роузланда построила первые прототипы этого устройства. Однако окончательная Роузландовская версия, запатентованная и выпущенная на рынок в 1944 году, была совсем другим механизмом, заимствовав у Полларда младшего только идею системы управления.

История серьезной робототехники начинается с появлением атомной промышленности почти сразу по окончании второй мировой войны. Поставленная задача - обезопасить работу персонала с радиоактивными препаратами - успешно решается при помощи манипуляторов, копирующих движения человека-оператора. Это еще не совсем «честные» роботы, поскольку они по-прежнему состоят только из механических деталей: используются ременные и шевронные передачи. Современное название таких устройств - копирующие манипуляторы или MSM (master-slave manipulators).Одна из первых компаний по производству MSM - «CRL» (Central Research Laboratories) - была основана в 1945 году, а первый ее MSM - «Model 1» - был представлен комиссии по атомной энергетике США уже в 1949 году.

Датой рождения первого по-настоящему серьезного робота, о котором услышал весь мир, можно считать 18 мая 1966 года. В этот день Григорий Николаевич Бабакин, главный конструктор машиностроительного завода имени С.А.Лавочкина в Химках подписал головной том аванпроекта E8. Это был «Луноход-1», луноход 8ЕЛ в составе автоматической станции E8 №203, - первый в истории аппарат, успешно покоривший лунную поверхность 17 ноября 1970.

В 1968 году в Станфордском Исследовательском Институте (SRI, Stanford Research Institute) создают «Shakey» - первого мобильного робота с искусственным зрением и зачатками интеллекта. Устройство на колесиках решает задачу объезда возможных препятствий - различных кубиков. Исключительно на ровной поверхности, т.к. робот очень неустойчив. Самое примечательное, что «мозг» робота занимает целую комнату по соседству, общаясь с «телом» по радиосвязи.

Исследования устойчивости приводят к работам над динамическим равновесием роботов, в результате чего получаются роботы-лошади и даже несколько роботов на одной ноге, - чтобы не упасть, им приходится постоянно бегать и подпрыгивать. Начинается эра исследования устойчивости и проходимости. В это время появляется множество роботов для исследования других планет и, конечно, ведения боевых действий в пустыне. Вся робототехника в Соединенных Штатах по сей день очень часто спонсируется агентством DARPA.

Первое место в мире по производству и использованию роботов занимает Япония. В 1928 году под руководством доктора Нисимуро Макото был создан робот, названный «Естествоиспытатель»,высотой 3,2 метра. Оснащенный моторчиками, он мог менять положение головы и рук. А 21 ноября 2000 года на первой в истории выставке ROBODEX в городе Йокохама, Япония, Tokyo Sony Corporation представляет своего первого человекоподобного робота "SDR-3X".

История робототехники берет свое начало еще с древности. Ведь с незапамятных времен люди придумывали различные устройства для развлечения. Великие математики древности создавали удивительные механизмы, которые и в наше время способны вызвать не поддельный восторг. С тех времен и до наших дней стремление к созданию самостоятельно функционирующего механизма ничуть не угасло, даже наоборот, только выросло. Лучшие ученые мира работают над созданием различных видов роботов, способных выполнять самые разнообразные функции. Однако прежде чем углубляться в историю следует разобрать, что такое робототехника.

1. Что такое робототехника?

Робототехника – это наука, которая изучает процессы разработок автоматизированных технических систем, работающих на основе электроники, а также механики и программирования. Производство роботов является одной из наиболее развитых отраслей современной промышленности. Представить только, на данный момент тысячи роботов трудятся на заводах и предприятиях, заменяя тяжелый труд людей.

Автоматизированные манипуляторы стали неотъемлемой частью различных производственных и научных исследований. Кроме этого, роботы позволяют изучать пространство за пределами нашей планеты, там, куда нет доступа человеку.

Если говорить об истории роботов, то первые механизмы, выполняющие простейшие движения, встречаются еще в античных временах. Однако первые сохранившиеся чертежи и записи о действующем роботе датируются 1495 годом. Их создал всемирно известный изобретатель, ученый Леонардо Да Винчи, который создал железного рыцаря, способного двигать руками и ногами.

Если говорить о современных роботах, то развитие робототехники берет свое начало в 1961 году, когда компания General Motors создала первого робота с движущейся рукой, выполняющей некоторую последовательность действий, записанных на магнитном барабане. По сути – эта разработка и положила начало массового производства роботов.

Стоит отметить, что само понятие «робот» пришло к нам немного ранее, а точнее в 1921 году, когда писатель фантаст Карела Чапека написал пьесу под названием «Россумовские Универсальные Роботы». Конечно, в то время это была простая фантазия, и никто и подумать не мог, что роботы настолько плотно войдут в жизнь людей. Немного позже, через 20 лет Айзек Азимов сформулировал три основных закона робототехники, которые определили представления о роботах:

  • Робот не способен причинить вред человеку, либо допустить своим бездействием, чтобы человеку был нанесен вред;
  • Робот должен выполнять команды человека, если они не противоречат первому закону;
  • Робот должен обеспечивать свою безопасность до тех пор, пока это не противоречит первому и второму закону.

Активное развитие робототехники и массовое производство автоматизированных машин начинается в 1970-е годы. В первую очередь это были промышленные роботизированные машины, которые использовались в производстве. Они успешно заменили людей на конвейерах и выполняли однообразные работы, что позволило существенно снизить количество несчастных случаев на производстве, а также повысить производительность предприятий.

Конечно же, роботы не способны работать самостоятельно. Для контроля над ними нужны люди, которые постоянно следят за ходом выполнения работ и в случае необходимости могут выключить их либо перенастроить.

В наше время роботы стали еще умнее. Некоторые фабрики, такие как IBM для сборки клавиатур в Техасе, имеют полностью автоматизированное производство. При этом все работы от момента выгрузки материалов и вплоть до получения готовой продукции выполняются роботами. Таким фабрикам не требуется освещение, и они способны работать круглосуточно без выходных.

2.1. Виды роботов

Краткая история робототехники позволяет понять нам, насколько стремительно развивается данная область. Прошло всего лишь немного больше 50 лет с момента появления первого робота, способного выполнять несколько простейших движений, до массового производства самых разнообразных роботизированных механизмов и машин. Кроме этого, уже сегодня существует огромное разнообразие бытовых роботов, позволяющих существенно упростить повседневную жизнь простых людей.

Научная активность в развитии робототехники очень высока. Каждый год проводятся международные конференции по роботам, собираются национальные и международные научно-технические совещания и так далее. Каждый год появляется огромнейшее количество роботов, способных заменять людей на рабочих местах, помогающих в бытовой жизни, развлекательных роботов, и даже роботов, работающих в медицине.

Любопытен тот факт, что уже сегодня роботы способны строить других роботов, которые в свою очередь будут трудиться на производстве таких же автоматизированных машин. Уже на данный момент многие научно-фантастические книги стали вполне нормальной и привычной реальностью, и не сложно представить, какие роботы будут среди людей через 10-20 лет.

Чтобы понять, какие роботы вообще могут встречаться в современной жизни, следует разобраться с некоторыми терминами:

  • Механизм;
  • Робот;
  • Андроид;
  • Машина.

Итак, машина – это совокупность механизмов, которые заменяют человека либо животное в определенной области. Такие устройства предназначены, как правило, для преобразования одного вида энергии в другой. В подавляющем большинстве случаев машины используются для автоматизации труда.

Механизм – это использование определенных материалов для выполнения определенных механических функций. Все конструкции механизмов основаны на взаимном сцеплении, а также сопротивлении тел.

Робот - машина с антропоморфным (человекоподобным) поведением, которая частично или полностью способна выполнять функции человека (либо животного) в определенных условиях.

Андроид – это понятие из научной фантастики, которая уже в наше время становится реальностью. Это робот, который имеет вид подобный человеку. Цель андроида заключается в замене человека в любом виде деятельности.

Зная, что такое робот, можно только представить себе, какие функции он способен выполнять. В наше время роботы могут иметь самую разнообразную форму, от домашних животных, до огромнейших промышленных установок – от роботов пылесосов, до настоящих роботов из фантастических рассказов, играющих на музыкальных инструментах или выполняющих важные задания на других планетах.

2.2. Достижения робототехники

Трудно описать все современные достижения в развитии робототехники. Однако каждый согласиться, наиболее высокими достижения в данной области стали современные роботы, работающие в медицине. С их приходом перед человечеством открылись новые возможности проведения тончайших операций, которые не способен выполнить даже самый подготовленный и опытный человек.

Описывать все существующие достижения можно бесконечно долго, поэтому давайте обратим внимание только на самые интересные разработки. К примеру, роботы, играющие музыку. Да, это уже не фантастика – это настоящая реальность, доступная каждому. Современные технологии позволяют создавать группы роботов, играющих на различных музыкальных инструментах. При этом роботы не допускают ошибок и не нуждаются в отдыхе.

Представьте себе рок группу, состоящую исключительно из роботов. Еще 10 лет назад – это было самой смелой фантастикой, а сегодня реальность. Конечно же, машины не способны сами писать музыку, их программируют люди. Несмотря на все достижения современной робототехники, все же все роботы управляются (программируются) людьми и выполняют исключительно предварительно запрограммированные команды.

Помимо этого, роботы трудятся в самых разнообразных областях:

  • В строительстве;
  • На производственных линиях;
  • В медицине;
  • В сфере развлечений.

3. Робототехника: Видео

Именно благодаря роботам наша жизнь является такой, какой мы ее видим. Многие вещи, используемые в повседневной жизни, стали более доступными из-за работы машин, которые не нуждаются в заработной плате и работают в три и даже в четыре смены.

Освоение космоса во многом стало возможным благодаря роботам. Более того, современные автоматизированные машины предоставляют возможность получить образцы пород с других планет, метеоритов и комет. Это в свою очередь вносит существенный вклад в работу ученых. Стоит отметить определенную взаимосвязь – чем более «умными» становятся машины, тем быстрее развиваются технологии, позволяющие сделать еще более продвинутые и «умные» машины.

4. Перспективы развития робототехники

Развитие робототехники имеет далеко идущие перспективы. Если посмотреть на историю развития данной области можно понять, что развитие робототехники ускоряется с каждым годом. А принимая во внимание важность автоматизированных машин в самых разнообразных отраслях, в особенности в медицине, не сложно представить, какие надежды на них положены.

Несмотря на то, что история развития робототехники началась относительно недавно, данная область технологий уже имеет весьма высокий уровень. Лучшие ученые мира не покладая рук работают над созданием новых видов роботов – от нанороботов, которые будут использоваться в медицине для лечения различных заболеваний, до самостоятельных машин, имеющих продвинутый искусственный разум. На данный момент можно только представить себе, до каких высот смогут дойти технологии в роботостроении в ближайшем будущем.

Фантасты 50-х представляли себе 2000 год с летающими машинами и роботами, живущими бок о бок с человеком.
Как мы видим, этого пока не случилось, тем не менее сфера робототехники постепенно развивались в течение десятилетий, иногда стремительно затем ее развитие приутихло, но в настоящее время вновь возобносила небывалый рост. Каждый месяц производятся тысячи различных промышленных роботов, разрабатываются гуманоиды и андроиды, ученые всего мира работают созданием искусственного интеллекта, и все это -только начало.

Робототехника - это не самостоятельная отрасль, прежде всего это синергия всех последних достижений технических, естественных наук и информационных технологий.

Когда мы говорим "робот", то люди далеки от техники его примерно так и представляют как в советских фантастических фильмах с железными руками и ногами. Конечно, мы вкладываем в это понятие гораздо более широкий смысл.

Выделяют следующие группы роботов:

1. Промышленные - когда говорят "роботизация" имеют ввиду прежде всего развитие этой сферы.

2. Военные - единственный вид, который получил развитие в России, к ним же можно отнести роботов ливидаторов различных аварий и природных катаклизмов.

3. Космические - к ним относятся и спутники, планетоходы и антропоморфные роботы, помогающие космонавтам.

4. Бытовые - уборщики, кухонные роботы, роботы - компаньоны.

5. Андроиды, гуманоиды - различные антропоморфные роботы, чьей целью является усовершенствование "человекообразности" роботов для различных социальных целей.

История робототехники

Автоматизация и роботизация производства в капиталистическом мире началась в 50-е годы XX века. Именно к тому времени можно отнести появление первых промышленных роботов. Они осуществляли сборку оборудования, и простейшие монотонные операции.
Первый такой робот был разработан изобретателем самоучкой Джоржем Деволом в 1954 году. Робот-манипулятор весил две тонны и управлялся программой записанной на магнитном барабане. Система получила название Unimate на новое устройство был оформлен патент и а в 1961 изобретатель основал компанию Unimation.

Первый робот был установлен на заводе Дженерал Моторс (на литейном участке) в 1961 году. Затем новинка была опробована заводами Chrysler и Ford,

Система Unimate применялась для работы с литыми металлическими деталями, которые манипулятор извлекал из форм отливки. Захватиное устройство управлялось гидроприводом.
Робот имел 5 степеней свободы и захватное устройство с двумя "пальцами". Точность работы была весьма высока до 1,25 мм. И был эффективнее человека - работал и быстрее и с меньшим количеством брака.

В 1967 промышленные манипуляторы приходят Европу. Они уже расширяют свой функционал, осваивают профессии сварщика, маляра. У робота появляется "техническое зрение" посредством видеокамер и датчиков, он учится определять габариты изделий и место их расположения.

В 1982 году IBM разрабатывает официальный язык для программирования робототехнических систем. В 1984 - компания Adept представила первый робот Scara с электроприводом .
Новая конструкция сделала роботы более простыми и надежными, сохранив высокую скорость.

В 90-е появился контроллер с интуитивным интерфейсом управления, которому мог управлять оператор, он мог изменять параметры и регулировать режим работы. С тех пор возможности управления роботами и их функиции только развивались, увеличивалась их сложность, скорость, число осей, стали использоваться различные материалы, шире становились возможности разработки и управления, было сделано несколько первых уверенных шагов в сторону искусственного интеллекта.

В то же время в СССР был фактически лидером в робототехнике. Началось все еще в 30-е годы. В 1936 году 16–летний советский школьник Вадим Мацкевич создал робота, который умел поднимать правую руку. Для этого он потратил 2 года работы в токарных мастерских новочеркасского Политеха. Ранее, в 12 лет создал маленький радиоуправляемый броневик, стрелявший фейерверками. На "робота" Мацкевича обратили внимание власти и в 1937 году он представлял его на Всемирной выставке 1937 года в Париже.

На рубеже 30 - 40-х гг. XX в. в СССР также появились автоматические линии для обработки деталей подшипников, а в конце 40-х гг. XX в. впервые в мировой практике было создано комплексное производство поршней для тракторных двигателей с автоматизацией всех процессов - от загрузки сырья до упаковки готовой продукции.

В 1966 в Воронеже был изобретен манипулятор для укладки металлических листов, в 1968 в Ленинграде году разработали подводный робот "Манта" с чувствительным захватным устройством - в дальнейшем он совершенствовался. В 1969 году в ЦНИТИ Миноборонпрома приступили к разработке промышленного робота «Универсал-50». В дальнейшем активно внедрялись автоматизированные системы на крупные производства.

В 1985 году уже использовалось 40 тыс промышленых роботов и в несколько раз превосходило количество, используемых в США. Автоматизированые линии вовсю работали на АвтоВазе в 80-е года и даже подвергались атакам работников-"хакеров".

Были крупные военные и космические разработки. Уникальным достижением по тем временам был беспилотный разведчик ДБР-1, который был принят на вооружение ВВС СССР еще в 1964 году. Такой аппарат мог выполнять разведывательные задачи над всей территорией Западной и Центральной Европы.

Одним из самых заметных достижений отечественной робототехники и науки стало создание в КБ им. Лавочкина «Лунохода-1». Именно советский аппарат стал первым в мире планетоходом, который успешно выполнил свою миссию на поверхности другого небесного тела.

В 1983 году на вооружение ВМФ СССР был принят уникальный противокорабельный комплекс П-700 «Гранит». Его особенностью стало то, что при залповом пуске ракеты могли самостоятельно выстраиваться в боевой порядок и во время полета обмениваться между собой информацией, самостоятельно распределяя цели. При этом одна из ракет комплекса могла играть роль лидера, занимая более высокий эшелон атаки.

Развивались и "роботы-гуманоиды": в 1962 году появился первый робот экскурсовод Рэкс - он проводил экскурсии для детей в Политехническом музее. Говорят, он все еще там "работает".

В Советском Союзе было выпущено более 100 тыс. единиц промышленной робототехники. Они заменили более одного миллиона рабочих, но в 90-е годы эти роботы исчезли.

В дальнейшем развитие робототехники идет ударными темпами, потому что развивается ключевые отрасли - физика, химия, электротехника и главное - электроника. На смену вакуумным лампам пришла силовая электроника, позже микросхемы, затем микроконтроллеры... Появляются новые материалы, новые способы автоматизации и методы программирования.

Но к России и СНГ это не уже не относится. Прежде всего развитие происходит в США, в Юго-Восточной Азии и Западной Европе.

На производствах внедряются управляемые роботизированные линии, роботы манипуляторы используются во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, медицине, в космосе и, конечно, в быту.

В некоторых отраслях до 50% работ выполняют промышленные роботы, например в автомобилестроении они могут сварить, покрасить, и переместить детали на другой участок сборки, где ими займутся другие роботы.

Существуют даже 100% автоматизированные фабрики. В Японии есть завод где роботы сами собирают роботов. И даже готовят еду для 2000 человек - офисного центра, обслуживающего этот завод.

В 90-е годы наблюдался некоторый спад. Внедрение роботов, использующих существующие в то время технологии, на производство не принесло ожидаемой прибыли и финансирование некоторых крупномасштабных проектов было приостановлено. По ряду причин - и экономических, и социальных - ожидаемого бума не произошло, они остались как нишевая продукция для автосборочных и ряда других производств.

Резкий скачок произошел только в середине нулевых и это развитие продолжается. Прежде всего из-за того, что в робототехнике заинтересовались военные...

Остановить уже развитие невозможно и все странам, желающим быть в авангарде мировой промышленности приходится это принимать и догонять.

Устройство робота и задачи робототехники

Выделяют шесть общих задач роботехники:

  1. Перемещение - передвижение в любой среде
  2. Ориентация - осознавать свое местоположение
  3. Манипуляция - свободно манипулировать предметами окружающей среды
  4. Взаимодействие - контактировать с себеподобными
  5. Коммуникация - свободно общаться с человеком
  6. Искусственный интеллект - робот должен самостоятельно решать как ему выполнить команду человека

Самое оптимальное перемещение робота на колесах и гусеничной платформе. Именно эти способы обеспечивают наибольшую устойчивость и проходимость.
У колесных платформ с проходимостью сложнее - колесо не может преодолеть препятствие выше, чем его радиус. Колесные схемы постоянно совершенствуются, используются мощные серводвигатели , разрабатывается независимые подвески, применяются покрышки с грунтозацепами.

Устойчивы четырехноние и инсектоморфные роботы (это значит в форме насекомых, несколько "ног", обычно 6) Такие устройства часто используются для военных целей.

Ходить на двух ногах робот учился очень долго. Из всех существующих с этим хорошо справляется только гуманоид ASIMO от Honda он умеет не только устойчиво ходить, но и подниматься по ступеням, компания его разрабатывала более 25 лет
Большинство же человекоподобных роботов пока передвигаются на платформе.

Кроме хождения по земле опреденные модели могут ползать, плавать и летать.

Ориентрируется в пространстве робот с помощью датчиков, сенсоров, видеокамер, имеет способность "видеть" в инфракрасном диапазоне, улаваливать ультразвуковые колебания и воспринимать тепловое излучение.
Управлять может и оператор, он может находиться в той же комнате или за несколько километров.

Все озвученные задачи робототехники в той или иной мере решаются. Робот становится совершеннее, он умеет сотрудничать с другими роботами, учится общаться человеком и лучше его понимать.

Интересная схема обучения космического робота-спутника, вероятно этот же принцип используется для настройки других робототехнических систем. "Эмоциональное обучение", как называют его разработчики. Суть его в том, что в нем закладывается "аппарат эмоций", который сообщает спутнику что для него "хорошо", а что "плохо". Хорошо - если он нацеливается на конкретный заданный обьект - это увеличивает оценку, плохо - если от него отклоняется - оценка будет уменьшена. Ну и так пока устройство не станет стабильным "хорошистом".
Например, это может пригодиться для космических телескопов. Обучение проводится с помощью оператора и занимает около 20 минут, результат отображается в базе знаний.

Конкретно это описанное устройство космонавт может выбросить в открытый космос: остальные действия спутник выполнит сам. В концепте разработана модель нервной системы, которая логически следует из тех условий, в которых работает нервная система всех живых организмов.
Робототехника будущего может самостоятельно собирать новые знания, анализировать их и применять на практике.