Первый робот в мире. История робототехники: от фантазий до реальности

Удивительно, но история робототехники , сравнительно молодой науки, насчитывает тысячелетия. Люди давно нуждались в помощниках, которые смогли бы взять на себя тяжелую, монотонную и опасную работу. С другой стороны, механизмы использовались и для развлечений.

В этих противоположных направлениях и развивалась сложная и увлекательная отрасль знаний, которая опирается на открытия во всех естественных и технических науках. Не последнюю роль в становлении робототехники играют информационные технологии.

Всякий робот - машина, но далеко не каждую машину можно назвать роботом.

Автоматы и приспособления, которые просто выполняют заложенную в них последовательность операций, не опираясь на данные из внешнего мира, к этой категории не относятся. Наличие простейших подобий органов чувств и системы обратной связи с тем, кто управляет механизмом, также обязательны. Но без достижений в области механики о робототехнике не шло бы и речи. Поэтому вначале следует вспомнить об инженерах далекого прошлого.

Древний мир

Еще до нашей эры Архимед создал механизм «коготь», который опрокидывал римские осадные суда. Герон Александрийский смастерил самоходную тележку, что передвигалась по заданной траектории с помощью системы из тросов и колышков. Деревянный голубь Архита из Тарента запускался в воздух паровой катапультой и мог пролететь до 200 метров.

Изобретения тех времен приводились в движение с помощью воды, пара, противовесов, зубчатых колес и рычагов, а в Китае - еще и ртути и взрывов пороха. Механические приспособления древности кажутся примитивными, но именно тогда греки заложили фундамент роботостроения и применили к этой сфере математические методы.

История робототехники в древности пестрит упоминаниями статуй богов с движущимися головами и руками: в Китае, Вавилоне, Египте такие творения повергали зрителей в трепет. Наука была тесно связана с религией, хотя цели их разнились. В Древней Греции ученые дышали свободнее, их прорывные идеи, порой дерзкие, опережали время.

Средневековье и эпоха Возрождения

В лоне католической церкви продолжалось развитие научной мысли. Богослов Альберт Великий, если верить легенде, смастерил андроида-служанку и механическую голову, которая могла разговаривать. Часовщики, как европейские, так и русские, создавали автоматы, в которых фигурки животных, людей и ангелов разыгрывали целые представления.

Тогда же появились сложные человекоподобные и зооморфные автоматоны: львы рычали и стегали хвостами, птицы пели. Леонардо да Винчи придумал схему железного человека и создал для французского монарха чудесного льва, который демонстрировал государственный герб на разорванной когтями груди, встречая короля. В Италии сохранились монах-автоматон, который мог ходить, держать распятие, осенять себя крестом и даже молиться, а также женщина-лютнистка инженера Хуанело Турриано.

Не только Западная Европа явила миру свои механические чудеса. Персидские ученые, братья Бану Муса собрали свыше сотни разнообразных устройств. Аль-Маради в XI веке и аль-Джазари в XIII написали труды по конструированию машин и тоже построили немало поразительных приспособлений. Есть неподтвержденные сведения о том, что умелые механики сделали для Ивана Грозного «железного мужика», правда, доказательств тому историки пока не нашли.

Это самый длинный период в истории робототехники. В средние века и позже знания тщательно документировались, поэтому до наших дней дошло множество чертежей и описаний. Тогда появились более эффективные пружинный и маятниковый механизмы, а размеры автоматов уменьшились. Эта тенденция сохранилась: каждое новое поколение машин меньше, энергию расходует экономнее и работает дольше.

Новое время

В этот период мастера явили миру поразительные плоды инженерной мысли. Механическая утка Вокансона клевала зерно и даже испражнялась. Андроиды работы Пьера-Жака и Анри Дро не просто двигались, а писали, рисовали и играли музыку.

Часы Кулибина могли посоперничать с творениями его европейских коллег: они не только отсчитывали время, но и показывали мини-спектакли и воспроизводили заложенные в них мелодии.

Зародилась бионика, которая черпает идеи из живой природы и воплощает их в технике. Об этом задумывался да Винчи, говорил Декарт, а Борелли, который преуспел на двух поприщах - врача и механика, - развил витавшую в воздухе мысль в труде «О движении животных». Правда, поначалу новое направление называлось ятромеханикой.

XIX-XX век

В позапрошлом веке появился ткацкий станок с перфокартами. Первый шаг к автоматизации промышленности открыл невиданные ранее перспективы робототехники. Электричество дало толчок машиностроению и способствовало появлению первых роботов, в том числе андроидов. Последние с тех пор будоражат умы творческих людей: писателей, режиссеров, художников, которые порой выдают ценные идеи вроде трех законов Азимова. Сам термин «робот» пришел в науку из пьесы чешского автора Карела Чапека.

Машины с программным управлением заменили людей на заводах, особенно на сборочных линиях и конвейерном производстве.

Датчики позволяют автоматам ориентироваться в пространстве и контролировать качество работы. Конечно, не все они способны принимать решения на основе анализа новых данных, но и не везде это нужно. Автоматизация освободила руки человека, позволив ему заняться другими разработками. Планетоходы, автономные космические и подводные аппараты, самонаводящиеся ракеты, роботы-ликвидаторы аварий недавно считались выдумками, но стали привычным явлением.

Наши дни

Современная робототехника развивается бурно, конструкции и алгоритмы становятся все совершеннее, интерфейсы удобнее. Роботы передвигаются по суше, воздуху, воде, в невесомости, обладают зачатками искусственного интеллекта, оснащаются датчиками, камерами, манипуляторами и системой обратной связи с оператором-человеком.

Они бывают огромными и крошечными, разных геометрических форм, зоо- и антропоморфными. Некоторые работают с неживыми предметами, иные же, в виде протезов, становятся частью живых организмов. Перспективы робототехники связаны с успехами науки, промышленности, военного дела, космонавтики, медицины и энергетики. Даже в быту и сфере развлечений не обойтись без роботов. Машины помогают людям шагать в будущее, о котором стоит мечтать.

История робототехники (видеопрезентация)

Когда мы представляем робота, обычно мы думаем об электронных машинах в форме людей — таких как киборги или андроиды — или других компьютеризированных автономных устройствах, таких как Roomba. Но определение слова «Робот» охватывает более глубокое значение.

Робот — это любое машинное или механическое устройство, которое работает автоматически или полуавтоматически. Это означает, что "робот«не обязательно ограничивается только питанием электричеством.

На сегодняшний день наиболее распространенным применением современных роботов является производство. Они используются для того, чтобы сделать производство более эффективным для компании, дешевле для потребителя и безопаснее для сотрудников. Но откуда взялось это слово?

Происхождение слова «Робот».

Слово «Робот» было придумано в 1920 году Карелом Капеком и его братом Йозефом Капеком. Карел был чешским писателем, который придумывал слова для того, чтобы назвать искусственных существ в его пьесе. Недовольный словом laboři (или «рабочие» на латыни), его брат предложил roboti из латинского слова robota (что означает «крепостной труд»).

В 1944 году писатель-фантаст Исаак Азимов решил расширить его и придумал слово «робототехника » для использования в своем рассказе «Бегство». Позднее он стал повторять это словово многих своих книгах.Это помогло повысить популярность и увеличить использование слова.

Что было первым роботом в мире?

Если отвлечься от мифологических сказок, которые включают в себя механических слуг, построенных греческими богами, глиняные големы еврейской легенды и глиняные гиганты норвежской легенды, то первого реального документированного экземпляра робота придумал греческий математик Архит в 4 веке до н.э.. Он создал деревянную механическую паровую птицу, которую он назвал «Голубем».

Как полагают, птица была подвешена на конец поворотного стержня, а аппарат вращался под слоями сжатого воздуха и пара. Сведения о «Голуби» были найдены в трудах Герона Александрийского, который описал ее как «управляемую водой, вращающейся весом и паром». Он не только претендует на звание первого известного робота, но также является первой документированной записью ученого, пытающегося выяснить, как летают птицы.

Что же насчет современных роботов?

Роботы и робототехника развиваются все более быстрыми темпами. Мы отправили роботов в космос, чтобы исследовать планеты для нас, в ядерные реакторы и даже вместо солдат на войну с террором. Сама отрасль развивается непредсказуемыми, но захватывающими способами. Например, робот, показанный на видео ниже, представляет собой роботизированную «поп-звезду», которая поет и танцует для аудитории:

PS: первым человеком, которого убил робот, был Кэндзи Урада в 1981 году. Урада занимался ремонтом сломанного робота на заводе в Кавасаки в Японии. Не сумев полностью отключить его, робот толкнул его в шлифовальный станок, что привело его смерти.

С незапамятных времен людей увлекала идея создания роботов – механизмов, своим внешним видом и действиями похожих на живых существ, наделенных фантастической физической силой и ловкостью, способных летать, жить под землей и водой, действовать самостоятельно и в то же время беспрекословно подчиняться человеку, выполняя за него самую тяжелую и опасную работу.

Вконтакте

Одноклассники

Первые достоверные сведения о сложных механизмах (прототипах современных роботов) встречаются в книгах Герона Александрийского, жившем в I веке нашей эры.

Герон стал известен среди современников благодаря своим автоматическим театрам, представления в которых разыгрывали фигурки-куклы, приводимые в движение с помощью системы зубчатых колес, блоков, рычагов, воды, пара и энергии падающих тел.

Чертеж театра Диониса в Афинах

Леонардо да Винчи применил свои знания анатомии, обработки металлов и инженерии, чтобы создать механические макеты скелета и мышц животных и человека. В 1497 году в Милане Леонардо удивил публику механическим рыцарем. Робот мог поворачивать головой, садиться, вставать и поднимать забрало. Еще одним изобретением Леонардо считают механического льва в натуральную величину. Лев ходил и вставал на задние лапы, показывая герб Франции на груди.

В 2002 году эксперт по робототехнике Марк Росхейм построил рабочую модель механического рыцаря по чертежам Леонардо да Винчи

На протяжении столетий технологии создания разнообразных устройств и человекоподобных механизмов продолжали развиваться и усложняться, достигнув расцвета в XVIII веке благодаря открытию закона динамики.

Наиболее знаменитым создателем автоматических фигур того времени был французский механик Жак де Вокансон. Его автоматическая фигура «Порхающая утка» вытягивала шею, клевала и переваривала настоящее зерно, пила, плавала и крякала, в точности имитируя движения живой утки. К сожалению, оригинальный механизм был утрачен в 1879 году в результате пожара в музее Кракова. Сто лет спустя мастером Фредерико Видони была выполнена копия утки, поселившаяся в Музее Гренобля.

Чертеж «Порхающей утки» Вокасона

Как известно, «робот» – это чешское слово, придуманное писателем-сатириком Карелом Чапеком для научно-фантастической пьесы «R.U.R» (Россумские универсальные роботы).

Пьеса, изданная в 1921 году, повествует о восстании человекоподобных машин (андроидов). Действие разворачивается на фабрике, производящей «искусственных людей», выращенных не механическим, а химическим способом из тканей и органов. Роботы вполне способны размышлять, но при этом, кажется, всегда рады служить человечеству.

Идея Карела настолько сильно взбудоражила умы современников, что на следующий день после первой постановки пьесы в Лондоне писатель проснулся знаменитым, а слово «робот» стало общеупотребимым определением для всех автоматических устройств, созданных по принципу живого организма.

Сцена из спектакля по пьесе «Россумские универсальные роботы»

Первые промышленные программируемые механизмы появляются в 1930-х годах в США. Толчком к их созданию послужила работа Генри Форда по созданию конвейера, который полностью изменил подход к производству. Теперь работа над автомобилем была разбита на множество этапов, однообразность которых быстро утомляла человека, а имеющаяся теперь свобода выбора места за конвейером вынудила платить больше за наименее квалифицированную и вредную работу, например покраску.

Первый в мире индустриальный робот (полностью автоматическое устройство для окраски поверхностей) был запатентован 29 октября 1934 года, Уиллардом Л.Г. Поллардом. Патент состоял из двух частей: электрической управляющей системы и механического манипулятора.

Чертеж механических манипуляторов Полларда

В 1950-ых с развитием ядерной промышленности в строй ввели первые манипуляторы, имитировавшие движения человеческих рук, которые применялись при работе с радиоактивными материалами.

Датой рождения первого по-настоящему серьезного робота, о котором услышал весь мир, можно считать 18 мая 1966 года. В этот день Григорий Бабакин, главный конструктор машиностроительного завода имени С.А. Лавочкина, подписал головной том проекта по созданию робота для исследования Луны – «Лунохода-1».

Общая масса первого лунохода составляла 756 кг, его длина с открытой крышкой солнечной батареи 4,42 метра, ширина 2,15 метра, высота 1,92 метра.

«Лунаход-1» работал на поверхности спутника Земли с 17 ноября 1970 по 14 сентября 1971 года, исследуя радиоактивное и рентгеновское космическое излучение на Луне, а также химический состав и свойства грунта.

Человечество всегда максимально старалось облегчить повседневную жизнедеятельность и работу. И в ходе этой эволюции возник класс машин - роботов, а вместе с ним и целое направление - робототехника. Одной из стран, в которой эта дисциплина развита наиболее активно, является Япония. Разработчики планируют применять роботов не только , но и в бытовых условиях. Ученые надеются, что уже в ближайшие десятилетия станут таким же привычным явлением, как использование смартфонов.

Однако с чего начинались робкие шаги истории робототехники?

I-III вв. н.э.

Здесь берет начало история роботов. Первые статуи богов с движущимися конечностям и головой в Древнем Египте, Вавилоне, Китае. Автоматический шар, созданный Архимедом, с отражением небесных светил. Автоматические системы Герона Александрийского для продажи святой воды.

Средние века

Наиболее популярными тогда были автоматические часовые механизмы и человеческие фигуры, которые двигались.

В 1495 году - проект Леонардо да Винчи - механический человек.

В середине 1700-го часовщики Пьер-Жаке Дро и его сын Анри-Луи Дро развивали автоматические системы. От имени последнего и произошло слово «андроид».

К 1805 году возникают механизмы, дающие начало созданию автоматических станков.

Увидела свет пьеса Rossumovi univerzální roboti («Россумские универсальные роботы») чешского автора Карла Чапека, которая дала миру слово «роботы» - создания, механически и интеллектуально совершеннее человека.

Наиболее широко и значимо в литературе тема робототехники раскрылась в , в цикле рассказов «Я, робот». Сейчас, кажется, о трех законах робототехники знает даже далекий от этой сферы человек.

1928 г. - «Мистер Телевокс» (автор - инженер Дж. Уэнсли, США) - робот-гуманоид, выполняющий движения по команде. Еще один робот - «Естествоиспытатель» (доктор Нисимура Макота) - андроид, положивший начало японской истории роботостроения. Умел двигать конечностями и головой:

Технический прогресс в робототехнике двигался в направлении систем совершенствования управления. Развитая система сенсоров характерна для таких робототехнических систем: Unimate, Hitachi, Westinghouse.

Период с 1970-го по 2000-й характеризуется активным ростом и развитием отрасли: использованием новых контроллеров, развитием языков программирования, запуском первых роботов в космос и возникновением машин, создающих роботов.

Двухтысячные годы ознаменовались .

В XII веке араб Аль-Джазире придумал и сконструировал несколько механических устройств, которые могли воспроизводить музыку. Однако как эти устройства выглядели, хорошо ли играли и можно ли их назвать первыми роботами, до сих пор неизвестно. В чертежах Леонардо да Винчи найдены изображения механического человека. Гений предполагал, что его устройство сможет сидеть и даже двигать . Немецкий философ Альбер Великий не просто изобрел, а еще и сконструировал робота, которого назвал железным слугой. Согласно некоторым источникам, устройство могло не только передвигаться и совершать несложные действия, но и отвечать на простые вопросы. Однако ученик философа по имени Фома посчитал железного слугу дьяволом и уничтожил изобретение своего учителя.

В XVII веке различными людьми создавались все новые и новые «разумные машины». Изобретатели уверяли, что их творения вскоре избавят людей от тяжелой работы. Однако во всех случаях оказывалось, что внутри механизма прятался живой человек. Известен случай, когда механический человек, созданный В. Кемпеленом, умел играть в шахматы. Однажды во время одной из партий стоявшие вокруг шахматного стола зрители бросились к выходу, где-то слышались крики «Пожар! Пожар!». Испугался и механический шахматист. Оказалось, что на ложную тревогу среагировал и человек, который управлял устройством. В 1738 году человекоподобного робота создал француз Ж. Вокнасон. Его творение умело играть на флейте. О дальнейшей судьбе данного андроида ничего неизвестно.

XX век

В 1927 году американский инженер по фамилии Уэксли принял участие во Всемирной выставке, проходившей в Нью-Йорке. Там он продемонстрировал свое изобретение – похожего на человека робота, который подчинялся голосовым командам и мог выполнять простые движения.

В середине XX века было преодолено стремление сделать роботов человекоподобными. Инженеры посчитали, что в ряде случаев гораздо удобнее передвигаться на гусеницах или на . В 50-х годах появились манипуляторы, управляемые человеком, которые облегчили работу с радиоактивными материалами. В 60-х годах был запатентован самоходный робот, представлявший собой тележку с камерой и микрофоном. Это устройство должно было проводить разведку в местах радиоактивного заражения и передавать информацию в штаб.

В 1962 году в США началась эра промышленного роботостроения. Роботы получили названия «Версатран» и «Юнимейт». Они были оснащены манипуляторами, похожими на руку человека, но большего сходства с людьми инженеры решили не делать.

Со временем появились инновационные роботы: разведчики, уборщики, официанты и даже робот-милиционер. Презентация последнего состоялась в 2009 году. Этот робот оснащен