Что такое робот – когда появились первые андроиды и как развивалась робототехника

История автоматизированных механизмов насчитывает тысячи лет, от роботов — слуг богов, упоминаемых в греческой мифологии, до сложных китайских астрономических водяных башенных часов XI века. Даже Леонардо да Винчи разработал ряд автоматов, включая самоходные тележки и роботов-рыцарей. Итак, когда же автоматизированные машины стали роботами?

Современная эпоха робототехники началась во время промышленной революции, с началом использования пара и электричества, проложившими дорогу силовым двигателям и механизмам. Изобретения и открытия, сделанные Томасом Эдисоном и Николой Тесла, способствовали переходу в новую эру робототехники. В 1898 году Тесла представил свою радиоуправляемую лодку, похваставшись, что стал первым в будущей гонке роботов. Многие считают это событие датой рождения робототехники.

Тем не менее слово «робот» не использовалось вплоть до 1920 года, когда чешский драматург Карел Чапек написал научно-фантастическую пьесу «R. U. R.», описывающую восстание роботизированных рабочих фабрики против людей-владельцев. А в 1941 году не менее известный писатель-фантаст Айзек Азимов придумал термин «робототехника», упомянув его в коротком рассказе «Лжец!».

Спустя полгода Азимов написал рассказ «Хоровод», в котором с оптимизмом характеризовал роботов как полезных слуг человека. В этом же рассказе впервые упоминаются «три закона робототехники» Азимова, которые продолжают влиять на литературу, кино и науку по мере продолжения исследований в области искусственного интеллекта.

Ключевые изобретения XX века, включая цифровой компьютер, транзистор и интегральную схему, привели к тому, что ученые смогли начать разработку электронного, программируемого мозга для роботов. Промышленные роботы сейчас — обычное явление на современном производстве. Они используются для решения самых разнообразных задач — от транспортировки материалов до сборки деталей.

В биомедицинской, обрабатывающей, транспортной, космической и оборонной промышленности роботы используются намного чаще, чем раньше. Значительные достижения в области программного обеспечения и искусственного интеллекта (ИИ) привели к созданию роботов, имитирующих базовую форму и взаимодействие людей, таких как двуногий «Асимо» корпорации Honda. Суперкомпьютер IBM Watson, оснащенный продвинутой системой ИИ, был первоначально разработан для соревнования с людьми на американской викторине Jeopardy!, в которой победил, а затем поступил в коммерческую эксплуатацию в качестве врача-диагноста онкологических заболеваний.

Четырехногий робот «БигДог» компании Boston Dynamics создан для перемещения по пересеченной местности и способен перевозить тяжелые грузы. Современные системы автопилотирования, интегрированные в самолеты, беспилотные автомобили и даже космические планетоходы, такие как «Кьюриосити», блуждавший по поверхности Марса, демонстрируют, насколько сложными стали программируемые роботы.

Роботы больше не ассоциируются с греческими мифами или голливудскими блокбастерами. Дроиды, беспилотные летательные аппараты и роботы теперь широко распространенная и важная часть нашего общества.

Первый медицинский робот

Первое официально зарегистрированное применение медицинского робота относится к 1984 году, когда «Артробот», разработанный в Ванкувере Джефом Окинлеком и доктором Джеймсом Мак-Уэном в сотрудничестве с хирургом Брайаном Дэйем, использовался при проведении ортопедической операции.

«Артробот» — небольшой робот для выполнения артропластики тазобедренного сустава (операции по восстановлению функции сустава). Он был спроектирован для точного сверления тазобедренных суставов, с возможностью программирования для создания полостей в определенных позициях и под определенным углом для последующей имплантации протезов.

Несмотря на то что небольшие и относительно простые усовершенствования и модификации оригинального «Артробота» привели к использованию роботов в более сложных хирургических операциях, таких, как полная замена коленного сустава, подобные новаторские решения в области медицинской робототехники таковыми и оставались вплоть до 1997 года, пока медицинские роботы не получили распространение.

Система «да Винчи» корпорации Intuitive Surgical Inc стала первым хирургическим роботом, получившим одобрение Управления по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных препаратов США. Робот «да Винчи» представляет собой полноценный хирургический комплекс с набором инструментов, камерами, датчиками и прочими принадлежностями.

Знаете ли вы? В 1998 году в Лейпциге было осуществлено первое в мире аортокоронарное шунтирование сердца с использованием хирургического комплекса «да Винчи».

Механикалық музыканттар және жүре алатын паровозы

ішінде XVI ғасырда Еуропада құрылды көптеген құрылғылар, негізінен пайдалана отырып, заводных (сағаттық) механизмдер. Мысалы, Германияда жасалған жасанды муха мен қыран қабілетті ұша, ал Италиядағы « әйел-робот, игравшая арналған лютне.

ішінде XVII ғасырдың еуропалықтар әзірлейді және усовершенствуют алғашқы механикалық «калькуляторлар». Бастапқыда олар тек жинау және шегеруге, бірақ соңына қарай ғасырдың қабілетті қарай бөлінуіне және умножению.

Бұл кезде есептеуге боладыбетбұрыс тарих робототехника, өйткені параллель дами бастайды екі саласын білу, болашақта пайдаланылатын болады құру үшін қазіргі заманғы роботтар:

• әзірлеу машиналар, имитирующих алмастыратын адам және оның іс-әрекеттері;
• құру үшін арналған құрылғылардың сақтау және өңдеу ақпарат.

Параллель жалғастыруда құрылуы механикалық человекоподобные құрылғылары қабілетті, музыкалық аспаптарда ойнау, жазу және сурет салу.

Басталуын XIX ғасырдың басталуымен «достық» адамдар кездесті. Ол бастайды, тез таралуы еніп, көптеген сала адам қызметінің. Бір уақытта жетілдірілуде түрлі механикалық есептеу-аналитикалық машиналар, изобретены телефон және телеграф.

Белгілі тарих туралы түрлі человекоподобных машиналарда, мыс изобретенных және пайдаланылған АҚШ-та ішінде XIX ғасыр:

• 1865 жылы конструктор Джонни Брейнардом құрылды, деп аталатын бу адам, оның запрягали » повозку орнына жылқы. Бұл, шын мәнінде, паровоз, выглядевший адам (тек әлдеқайда көп габариттері). Оның керек болды үнемі «аттануға», және управлялся ол, жылқы, вожжами. Утверждалось, ол алмады, «жаяу» жылдамдығы 50 км/сағ
• біраз уақыттан кейін Фрэнк Рид бастан қазірдің «электрлік адам», алайда, бұл өнертабыс аз белгілі.
• 1893 жылы Арчи Кемпион таныстырды үлгісі жасанды жауынгер арналған булау әдісін қолданған барысы атты Boilerplate, мыс бірнеше рет қолданылды тәжірибеде шайқаста.

бұл мәліметтер қызықты, бірақ тудырады, кейбір күмән, өйткені қарамастан, ұнайды көрнекті сипаттамалары, деректер бұйымдар мен жұмсалды сериялы өндіріске қарағанда, паровоз, кеме шаруашылығының және тағы басқа. Ең алдымен, олар болған түрінде ғана тәжірибелі дана және де өз орнын таба алмады бола отырып, шын мәнінде, ойыншықтармен ересектер үшін.

Первый военный робот

Изобретенная в 1898 году Николой Тесла радиоуправляемая лодка, предназначенная для использования в военных целях и предлагаемая США с Великобританией, так и не была разработана.

Во Второй мировой войне впервые были применены военные роботы в виде дистанционно управляемых беспилотных машин — немецкой самоходной мины «Голиаф» и советского танка «Телетанк». Телетанки были созданы на базе легких танков T-26, оснащенных гидравликой и аппаратурой телеуправления. Телетанки несли пулемет, огнемет, а также оборудование для установки дымовой завесы и использования химического оружия, что означало, что они были грозным орудием на поле боя. Немецкие «Голиафы», с другой стороны, были спроектированы как мобильные наземные мины, которых на удаленном управлении можно было подвести к вражеской технике или пехоте и детонировать.

Хотя и «Голиаф», и «Телетанк» были разработаны в одно и то же время, советские безэкипажные танки стали использоваться первыми и применялись во время Советско-финской войны (1939– 1940) в Восточной Финляндии.

Появление первых в мире роботов

Искусственные мифические существа упоминаются в древнегреческих, еврейских, скандинавских легендах. В конце II тысячелетия до н. э. египетские жрецы использовали механическую статую во время проведения религиозных обрядов.

Китайские мастера изготовили для императора человека-машину, который двигался при помощи контролируемых пороховых взрывов.

Письменные сведения об использовании прообразов современных роботов встречаются в источниках, датируемых V-II вв. до н. э.

В начале нашей эры на Александрийском маяке были установлены женские механические фигуры, которые могли указывать движение Луны и Солнца, направление ветра, а также определять время. При шторме посредством громкого звука они предупреждали мореплавателей об опасности.

Считается, что выдающийся греческий математик Архимед создал первый прототип боевого робота. Механический «коготь», установленный на стене крепости, через систему рычагов захватывал и переворачивал вражеские корабли.

Ученые Древней Греции не только разработали удивительные устройства, но и обосновали теоретически принципы их работы. Знания и опыт ученых помогали следующим поколениям изобретателей.

Первый гуманоидный робот

Человекоподобные роботы, часто называемые андроидами в научной фантастике, проектируются с учетом человеческих форм. Простые гуманоидные автоматоны создавались испокон веков и постепенно совершенствовались для более точной имитации внешнего вида и поведения человека. Одним из первых задокументированных примеров является механический рыцарь Леонардо да Винчи.

Робот-рыцарь Леонардо управлялся комбинацией шкивов и тросов, которые позволяли ему стоять, сидеть и независимо двигать руками. Он имел человеческую форму и даже был одет в доспехи, словно рыцарь. Хотя механизм да Винчи примитивен по сегодняшним меркам, ему не хватает искусственного интеллекта и дистанционного управления, но он опережал свое время в XV веке.

Да Винчи использовал во многих своих изобретениях шкивы, гири и шестерни, в том числе и в самоходной тележке, которую многие считают первым роботом. Позже он занялся дизайном робота-рыцаря для королевского театрализованного представления в Милане, которое состоялось в конце 1490-х годов.

Чертежи робота-рыцаря Леонардо да Винчи до сих пор используются современными робототехниками и даже вносят свою лепту в разработку роботов для NASA.

Машиналар древнего мира

қазақстан Тарихы робототехника-қазақстанның оңтүстігінде орналасқан. Әлдебір ұқсастық роботтарды ойлап тапты Ежелгі Мысырда төрт мыңнан астам жыл бұрын, ол кезде абыздар прятались ішінде мүсіннің дұрыс түсіндірмеген негізделген құдайлар мен сөйлескен жерден адамдармен. У мүсіннің дұрыс түсіндірмеген негізделген бұл двигались қолдар мен бас.

Егер беруге кейбір еркін қиял, анықтауға болады аталу роботтар туралы, мысалы, мифах Ежелгі Греция. Тағы да Гомера аталған механикалық қызметтер, олардың мүмкіндігі болды үшін ежелгі грек құдай Гефест, алып Талос, сотворенный да қоладан қорғау үшін Крит жылғы неприятеля. Платон баяндайды об ученом Архите бірі Тарентума, сделавшем жасанды көгершін болып жерге түскен қабілетті ұшады.

Қаласындағы » ІІІ ғасырда, біздің дәуірге дейін болды-мыс дайындалған аппараты, өте еске түсіретін қазіргі планетарий: мөлдір шар, приводившийся қозғалысқа сумен қатысты бейнеленеді қозғалысы барлық аспан денелері, белгілі сол кезде.

Орта ғасырларда адамдар бастады құруға осы машинаны жасауға қабілетті көптеген қызықты заттар. Кезеңіне Ортағасырлық жатады және құру талпыныстары бірінші человекообразных машиналар.

Альберт Великий, белгілі алхимигі XIII ғасырдың құрды, android аяқталғанға функциялары привратника, открывавшего есігін қаққанда және кланявшегося қонақтарға (андроид « робот, копирующий адам сырт келбеті мен мінез-құлқы). Ол сконструировал механизм айтуға адам дауыспен, сондықтан деп аталатын говорящую басын.

Первый роботизированный транспорт

После Всемирной выставки 1964 года писатель-фантаст Айзек Азимов в своих записях предсказал, что спустя 50 лет автомобили будут управляться «робомозгами». В течение многих лет после этого беспилотные транспортные средства существовали лишь в виде теоретических концепций и исследовательских проектов.

Настоящий прогресс начался в 1986 году, когда в Мюнхенском университете был запущен проект PROMETHEUS под управлением Европейского агентства координации исследований (EUREKA, European Research Coordination Agency). В течение почти десятилетия команда разработчиков трудилась над проектом беспилотного автомобиля под названием VITA, оборудованного датчиками, позволяющими регулировать скорость машины при обнаружении опасности.

В 1994 году автомобиль VITA совершил 1000-километровую поездку по парижскому шоссе в условиях плотного трафика, достигнув скорости в 128 километров в час. Позднее некоторые аспекты VITA были учтены при конструировании будущих автомобилей Mercedes-Benz.

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 советский компьютер 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.

Первый космический робот

Можно сказать, что «Спутник-1», запущенный СССР в 1957 году, стал первым роботом в космосе. А «Робонавт», разработанный в сотрудничестве General Motors с NASA, получил звание первого гуманоидного робота в космосе и первого робота для работы с инструментами, созданными для людей, в космосе. В настоящее время он трудится на Международной космической станции (МКС).

«R1», первый вариант «Робонавта», был прототипом, разработанным с целью исследовать, как гуманоидные роботы могли бы помочь астронавтам в открытом космосе. Его преемник «R2» оборудован полноценным роботизированным экзоскелетом, современной системой технического зрения, программным обеспечением для распознавания изображений, датчиками и алгоритмами управления, а также роботизированными руками. Он помогает в работе космонавтам, чтобы сэкономить их силы. Кроме того, «Робонавт» проходит в Хьюстоне подготовку к выполнению медицинских процедур, включая использование шприцев и проведение ультразвукового сканирования.

«Робонавт 2» покрыт мягким материалом и запрограммирован на остановку в случае касания человека, чтобы избежать его травмирования.

Как используют роботов сегодня?

В зависимости от области применения весь огромный парк роботов можно разделить на две группы: промышленные и сервисные. Первая группа более обширна и по количеству машин, и по их возможностям, и по сферам применения. Это объясняется тем, что основоположники робототехники поставили для себя задачу – облегчить труд человека на производстве. В последние несколько десятилетий в секторе сервисной робототехники внедрение новых механизмов тоже идет семимильными шагами.

Промышленные роботы

Это манипуляторы, обученные делать одну или несколько операций. Они обычно состоят из руки-манипулятора, снабженной приводом и контроллером и аппарата управления. Согласно статистическим данным, сегодня на производстве задействовано более 2 млн подобных механизмов. Производственные роботы имеют несколько классификаций. Например, по характеру выполняемых манипуляций выделяют машины:

• технологические, которые «заточены» под выполнение какого-либо технологического процесса, например, сварки кузова автомобиля или его покраски;
• вспомогательные, в обязанности которых входят функции подачи заготовки или складирования готовой продукции;
• универсальные, которые могут одновременно выполнять и первые и вторые функции.

В зависимости от программы промышленная робототехника подразделяется на образцы с программным обеспечением:

• жёстким, которое не меняется в процессе работы;
• адаптивным, которое за счёт множества сенсоров может анализировать внешние факторы и выполнять работу в соответствии с меняющимися условиями;
• гибкопрограммируемые, которые умеют сами создавать программы под поставленные цели и задачи.

Сегодня роботы применяются практически на всех машиностроительных и химических предприятиях, заменяя человека на всевозможных тяжёлых и опасных процессах (сварка, покраска, работы со взрывоопасными или легковоспламеняющимися химикатами). При этом точность и скорость выполняемых действий по сравнению с человеком выросла в разы. Также роботы широко применяются в приборостроении, где необходимо собирать микросхемы и иные микроустройства, для которых обычных человеческих возможностей уже просто не хватает. Этот вид техники применяют при работе с биоматериалом на уровне клетки.

Робототехника пришла на помощь в выполнении задач в экстремальных условиях, например, исследования самых глубоких мест Мирового океана давно проводят при помощи автоматических батискафов. То же самое можно сказать об исследовании космического пространства и поверхности планет, до которых мы уже смогли добраться. Роботы трудятся на взрыво- и пожароопасных участках, зонах с высокой радиацией.

Кто такие коботы?

Это коллаборативные роботы, снабжённые зрением, позволяющим распознавать людей и окружающую среду. Это сделало их функционирование значительно безопаснее для человека, а стоимость ниже, поскольку теперь можно сэкономить на множестве дорогостоящих защитных устройствах. Коботы предназначены для работы рядом с людьми для поддержания мелкосерийного производства в небольших помещениях, а также могут быть задействованы на конвейере.

Современный кобот может остановиться при приближении человека на опасное расстояние, поскольку, во-первых, видит его, а во-вторых, снабжен механизмом отключения при его приближении. Если человек просто проходит мимо на безопасном расстоянии, то машина это поймёт и либо не отреагирует, либо немного замедлится.

Сервисные роботы

Эта группа машин подразделяется на две подгруппы: для личного пользования и для профессионального. К первой подгруппе относятся:

• пылесосы;
• газонокосилки;
• мажордомы (помощники по хозяйству);
• игрушки (младенцы, кошки, собаки и т. п.).

Например, японская искусственная собака от SONY по кличке Айбо ведет себя, как настоящая, и может выполнять все собачьи команды. Учитывая проблему старения населения и одиночества в стране, технология пришла на помощь многим престарелым японцам, обеспечив определенный уровень общения, не доставляя при этом никаких проблем по уходу.

Ко второй группе относятся машины, оказывающие услуги вне дома. Сюда относятся:

• военные роботы, позволяющие разминировать объекты или изучать местность на наличие опасности;
• подводная техника;
• медицинские помощники, позволяющие поддерживать функции организма во время операций или находящегося в критическом состоянии;
• всевозможные мобильные платформы;
• торговые помощники, которые могут, например, следить за выкладкой товара на полках супермаркета, отслеживая какой вид продукции заканчивается, а какой залеживается, или сопровождать покупателя, рассказывая о каждой единице товара на разных языках.

На роботов давно переложили работы на складах, на погрузке и разгрузке транспорта. А в Японии во многих барах и ресторанах бармен- или официант-робот уже давно стали обычным делом.

Такова история появления и воплощения в жизнь давней мечты человека о механическом помощнике, которая началась с самого первого в мире робота конструкции Филона Византийского для смешивания и подачи вина, и которой, кстати говоря, ещё очень далеко до завершения.

Первый промышленный робот

Первый промышленный робот был внедрен на производственной линии завода General Motors в 1961 году. «Юнимейт» представлял собой мощную роботизированную руку для установки литых металлических изделий и сварных компонентов на шасси автомобиля. Это был первый робот-манипулятор, который помог ускорить производственные линии на заводах по всему миру.

Первоначальная стоимость манипулятора «Юнимейт» составила 25 000 долларов. У робота было шесть программируемых осей движения, а конструкция позволяла работать с тяжелыми объектами на высокой скорости. Манипулятор весом 1,8 тонны оказался чрезвычайно универсальным и вскоре стал одним из самых популярных промышленных роботов в мире.

«Юнимейт» стал популярным и вне промышленного производства, приняв участие в «Вечернем шоу Джонни Карсона», в котором он разливал пиво и даже дирижировал оркестром.

Джордж Девол, первым разработавший промышленного программируемого робота в 1954 году, основал первую в мире компанию по производству роботов, Unimation. Роботы стали обычным явлением на современных сборочных линиях, так как их способность выполнять повторяющиеся задачи на высокой скорости превращает их в идеальные средства производства.

История развития роботов (XX век)

1913 год. Создание Чарльзом Маколи машины, находящей решения логических проблем.

1921 год. Первое упоминание слова «робот» (robota с чешского) в пьесе «R.U.R.» Пьеса была написана Карелом Чапеком в 1920 году («R.U.R» с чеш.яз. Rossumovi univerzalna roboti, «Россумские универсальные роботы»).

25 января 1921 года состоялся премьерный показ пьесы.

1934 год. Создание индустриального конвейерного робота для покраски поверхностей.

1946 год. Презентация механизма управления машинами посредствам магнитного записывающего устройства.

1950-е года. Активная разработка механических манипуляторов, которые копировали движение человеческих рук для внедрения на радиоактивные производства.

1963 год. На выставке в Калифорнии представлена искусственная рука Rancho Arm, сопоставимая с человеческой.

1971 год. Изобретение первого в мире микропроцессора.

1980 год. Сильнейший скачок роста рынка робототехники, произошедший благодаря коммерческой реализации японских роботов, производимых на базе высоких технологий.

1992 год. К Марку Торпу, в ходе разработки робота-пылесоса, приходит мысль организовать бои роботов.

Первый беспилотный робот

Дроны, или беспилотные летательные аппараты (БПЛА), использовались в течение сотен лет. Первое задокументированное применение датируется 1849 годом, когда австрийская армия запустила аэростаты, оснащенные бомбами, в сторону осажденной Венеции. Военные исследования в XX столетии привели к появлению ряда технологических инноваций, включая систему глобального позиционирования (GPS) и Интернет.

Это привело к созданию первого полностью автономного беспилотного летательного аппарата в 1973 году. Израильский дрон Tadiran Mastiff был оборудован системой передачи данных, позволяющей в автоматическом режиме и реальном времени вести высококачественную видеосъемку места полета и транслировать ее оператору. Эти БПЛА предварительно программировались на траекторию полета и широко использовались армией обороны Израиля.

Современные военные беспилотники, такие как «Предатор» и «Таранис», играют ключевую роль на поле боя.

Поделиться ссылкой