Первые роботы

Первые роботы

Первые роботы

11 сентября 2018 г.

521

Чаще всего у людей слово «робот» вызывает ассоциации с научными достижениями и идеями 20-21 веков. Тем нем менее, как и многие другие великие идеи человечества, идея разработки автоматизированных устройств, которые могут самостоятельно выполнять разные операции, появилась намного раньше и преодолела долгий путь развития.

Что такое робот?

Впервые слово «робот» было употреблено в 1920 году, когда чешский писатель Карел Чапек использовал его в фантастической пьесе «Rossumovi univerzální roboti (R.U.R)». он использовал это слово по отношению к искусственно созданному человеку, чей труд был востребован на тяжелых и опасных производствах вместо человеческого (robota, переводится с чешского как каторга). И несмотря на то, что в этом произведении роботов делали на фабриках из выращенных органических тканей, само слово в дальнейшем стало популярным именно по отношению к механическим устройствам.
Робот отличается от простых механизмов и автоматов. Данное устройство может более тесно и комплексно взаимодействовать с оператором и окружающей средой. Тогда как простое автоматическое устройство, выполняя конкретное действие, слепо следует заранее заложенному в нем алгоритму, то робот может принимать внешние сигналы и согласно ним адаптировать свои действия. Получается более гибкое, точное и универсальное взаимодействие.

История роботов

История разработки роботов тесно переплетается с развитием механики. Несколько столетий назад высоким уровнем развития отличалась Древняя Греция. Именно здесь были разработаны автоматические устройства, придуманные для реализации практических задач, а также развлечений. Филон Византийский описывает в своих мемуарах механическую женщину-слугу, наливающую из кувшина вино в находящийся в ее руке стакан.
Сложное и уникальное автоматическое устройство было создано в великом городе Александрия. На знаменитом Фаросском маяке находились величественные женские фигуры. Они указывали направление ветра и движение Солнца и Луны, отсчитывали время и даже подавали сигналы морякам об опасности во время шторма или тумана при помощи громкого трубного звука.
В древнегреческом городе Сиракузы на острове Сицилия продивал и творил греческий ученый Архимед. Именно ему историки приписывают создание первого прообраза настоящего боевого робота. Механизм, который назвался «коготь», устанавливали на крепостной стене. Он захватывал длинным крюком римские корабли, которые осаждали город, поднимал их в воздух и переворачивал, вытряхивая экипаж за борт.
Первые роботыЕще один гений того времени - Герон Александрийский, придумал первый в истории программируемый автомат. Он представлял собой тележку, которая вывозила на сцену механические марионетки. Управление происходило при помощи веревки и колышков, изменяя положение которых Герон регулировал наматывание тросиков на независимые оси повозки. Таким образом, создавалась траектория движения. Таким же принципом работы отличались перфорированные ленты и карты – средства записи и хранения данных, которые использовались в автоматических станках и ЭВМ до 80-х годов прошлого столетия.
В других государствах, конечно, тоже происходили подобные открытия, однако именно Древнюю Грецию считают родиной робототехники. Античные изобретатели и ученые придумали очень много видов передач и двигателей - паровой, гидравлический, пневматический, а также сформулировали главные законы классической механики, в результате чего следующим поколениям удалось воспроизвести и развить их опыт.
В средние века католические монастыри являлись центром научной и инженерной мысли. Интересно, что согласно легендам известный ученый Альберт Великий создал «механическую служанку», которая сама передвигалась и даже воспроизводила речь. В 13 веке был создан увеселительный сад в поместье графа Роберта II д’Артуа. В нем было множество автоматических обезьян, птиц и механизированных фонтанов.
Отметим также легенду о «железном мужике», которого создали придворные мастера Ивана Грозного. Легенда гласит, что человекоподобный механический слуга подавал русскому царю чашу с вином и кафтан, а также подметал пол и кланялся гостям. Данная информация основывается на письмах голландского купца Йохана Вема.
В эпоху возрождения был изобретен пружинный и маятниковый заводные механизмы. Изобретенные накопители энергии (пружину и маятник) можно смело назвать прорывом в миниатюризации автоматических механизмов.
Первые роботы 18 века поражали воображение:

  • механическая утка могла взмахивать крыльями, клевать зерно с руки, а также избавляться от продуктов жизнедеятельности
  • автоматический музыкант мог наигрывать разные мелодии на флейте и свирели.

История роботовВ конце 18 столетия японские ученые разработали автоматическую девушку, которая стреляла из лука. А в Эрмитаже представлены уникальные часы с павлином, которые Екатерина Великая купила в Британии.
Создание автоматонов развивалось в направлении не только усложнения, но и миниатюризации систем. Тогда как первые образцы подобных устройств были довольно громоздкими, то уже в 19 столетии они помещались в карманные часы.

Современные роботы

Часовщики до начала 20 столетия делали механические игрушки-автоматоны. К их основным минусам можно отнести ограниченное время действия и слабость вследствие строения пружинного заводного механизма. С развитием технологии электричества человечеств получило новый источник энергии, который мог питать изобретения более длительный период времени. В это же время фиксируются и первые идеи заставить сложные устройства выполнять работу человека, заменив его труд на производстве. Отметим, что в 1808 году французский ткач Жозеф Мари Жаккар придумал ткацкий станок, который программировали при помощи перфокарт. Конечно, это был не робот, а прообраз современных автоматизированных систем. Однако, именно в этом станке можно наблюдать реализацию принципа программирования, на котором строится все современная отрасль робототехники.
Роботы сегодняСамые простейшие роботы на дистанционном управлении были изобретены Николой Тесла. Он показал миру самоходную лодку, которой управлял на расстоянии при помощи радио. Таким образом, происходила замена сложных механических приводов на более простые, мощные и миниатюрные электрические двигатели.

Роботы сегодня

Именно в 20 веке сформировались все необходимые условия для разработки полноценных роботов. Электрический ток перестал быть просто источником питания, но и инструментом получения, передачи и обработки данных. В 20-30-е годы минувшего столетия появилось свыше 30 устройств, которые полностью соответствовали требованиям робототехники.
Несмотря на все вышеперечисленные факты, человеком, который создал робота является американский инженер Рой Уэнсли из компании Westinghouse Electric Company. В 1928 году он создал устройство, которое назвал «Герберт Телевокс». Это была человекоподобная машина, которая могла открывать двери и окна, выключать духовой шкаф, электродвигатели и прочее.
Отличительной чертой этого устройства от более ранних автоматонов являлась способность отвечать и реагировать на команды, которые подавались по телефону. Стоит отметить, что робота не подключали к линии напрямую – он, как человек, при помощи встроенного микрофона просушивал указания.
Первенство Роя Уэсли оспаривает Макото Нисимура – японский ученый-биолог, который разработал первого робота в Японии в 1929 году. Устройство управлялось по проводам и по команде выполняло разные манипуляции руками, и даже могло писать.
Мощный толчок робототехника получила только по окончанию Второй мировой войны. В 1948 году в специалисты американской компании General Electric разработали первого промышленного робота для установки на атомный реактор. Его главным достоинством можно назвать обратную связь, то есть, оператор не только видел его перемещение в рабочей области, но и ощущал силу захвата манипулятора, что дало возможность очень точно управлять механизмом.
В середине прошлого столетия американец Джордж Девол открыл фирму Unimation, занимающуюся изготовлением первых серийных промышленных роботов, которые программировали перфокартами. Примерно через 10 лет компаний, занимающихся выпуском подобных устройств было несколько десятков. Значительные успехи в этом деле демонстрировала Япония, которая приобрела у «Юнимейшн» первые роботы в 1968 году, и спустя 10 лет заняла место мирового лидера по изготовлению собственных аналогов.
На сегодняшний день роботы проникли почти во все сферы жизнедеятельности. Промышленная сфера, наука, энергетическая и медицинская отрасли, развлечения, военная промышленность и космонавтика – новейшие автоматические или дистанционно управляемые устройства применяются повсеместно и медленно вытесняют человеческий труд.
Развитие роботов происходит в нескольких направлениях:

  • модернизация устройств и приводов
  • усовершенствование алгоритмов
  • использование самообучающихся систем управления, то есть искусственного интеллекта
  • создание новых интерфейсов «человек-компьютер». 

Самые совершенные роботы:

  • марсоход Curiosity является самым совершенным на сегодняшний день марсоходом третьего поколения. Его разработкой занимались лучшие специалисты NASA на протяжении 10 лет. Было потрачено 2,5 млрд. долларов. Фактически, он является автономной химической лабораторией на колёсах, по габаритам напоминающий небольшой автомобиль. Этот марсоход создали именно для исследования кратера Гейла. Curiosity полон различных приборов и датчиков, которые могут делать почти всё от съёмки фото до спектрального анализа твёрдых грунтовых пород. Применение роботов в космосе – крайне перспективное направление
  • Nao. В его маленьком корпусе находится колоссальное число датчиков. По словам разработчиков, роботы Nao могут распознавать друг друга, знают 19 языков и адаптируются к окружающим условиям. Ориентацию в пространстве обеспечивают сонары-дальномеры, инфракрасные излучатели и приемники, датчики давления и около 10 тактильных сенсоров. Следовательно, когда вы погладите робота, он вас отблагодарит. А если его уронить, он может даже и заплакать
  • Asimo был изобретен еще в 80-х, и с того времени постоянно модернизировался специалистами фирмы Honda. В 2000 году японские ученые показали его миру, и Asimo вмиг стал хитом. Он может ходить, бегать со скоростью 9 км/ч, подниматься по лестнице и даже танцевать робо-буги. У каждой руки Asimо по 14 степеней свободы. Таким образом, он может наливать чай, подносить напитки, толкать тележку в магазине, не затрагивая прочих клиентов. Кроме этого, он знает язык глухонемых. Интересно, что приобрести Asimo нельзя — можно лишь взять в аренду
  • Valkyrie. Его разработали специалисты Космического центра NASA им. Линдона Джонсона (JSC). Он создан для оказания помощи в ликвидации последствий стихийных и техногенных катастроф. Этот робот имеет 44 степени свободы, способен крутить головой и торсом.
Яндекс.Метрика