Как появились роботы. Робототехника: история и современность

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.

Роботизированная хирургическая система «да Винчи» получила своё имя в честь великого и знаменитого итальянского учёного, художника и писателя не спроста. Благодаря своим научным познан иям в области анатомии и механизации процессов, Леонардо да Винчи сумел создать первый аналог робота ещё в 15 веке, который умело имитировал движения рук человека.

1954 год Джордж Девол (George Devol) и Джо Энглебергер (Joe Engleberger) разработали роботическую руку, управляемую посредством электронного кон­троллера. Движения руки программировались и осуществлялись при помощи гидравличе­ской системы. Данное устройство получило название «Анимэйт» («Unimate»)

1978 год Впервые роботическая рука была примене­на на конвейерах сборки автомобилей компа­нии «Дженерал Моторс» (General Motors).Виктор Шейнман (Victor Scheinman) предложил свое изобре­тение под названием «Универсальная программированная рука-манипулятор» (PUMA – от англ. Programmable Universal Manipulation Arm). Основными отличиями от предыдущей модели стало наличие большей свободы движений и способности выполнять более сложные технические задания. 1 985 год История развития хирургических роботических систем начинается с использования в нейрохирургической манипуляции системы PUMA 560 для выполнения точечной биопсии головного мозга под КТ-наведением.

1980-1990 Следующим шагом в эволюции роботической хирургии стало развитие дистанционной телероботической хирургии. Концепция данного проекта состояла в том, что хирург находится у консоли, а компьютер транслирует его движения на манипуляторы, расположенные в организме пациента. Непосредственно телеробот должен находится у операционного стола и быть способным мани­пулировать не только камерой, но и несколькими «руками» с инструментами. Разработки в области роботической дистанционной телемедицины были одно­временно начаты тремя государственными организациями в США, что привело к созданию военного прототипа, способного обеспечить помощь раненным непосредственно на поле боя.

1990-2000 Компании Intuitive Surgical Inc. (Sunnyvale, CA, USA) удалось выку­пить создаваемой военными организациями прототип роботической системы для применения в гражданских целях. Результатом стало появление хирурги­ческой роботической системы da Vinci, основанной на принципах дистанци­онной телемедицины.

В последующие годы компания Intuitive Surgical добилась разрешения от агентства Министерства здравоохранения и социальных служб США на проведение множества операций в различных областях с помощью системы «da Vinci»:

• Кардиохирургия
• Трансоральная отоларигнология
• Торакальная хирургия
• Урология
• Гинекология

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

Роботы. Происхождение видов. Краткая история робототехники.

Наверное каждый из нас (ну или большинство), задумывались: а кто же придумал первого робота? Давайте разбираться вместе...

Еще с самого начала нашей эволюции, человек нуждался в помощи... Но такая помощь ему не представлялась. И уже со 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.

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

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.