Роботика: история и модерност. Първият робот. Използване на роботи в различни сфери на дейност

Различните автоматични устройства заемат такова твърдо място в живота на човека, че без тях е почти невъзможно да си представим модерна цивилизация. Въпреки това, историята на роботиката е много дълга, хората са се научили да създават различни машини на практика през цялата си история. Разбира се, древните машини не могат да се сравняват с модерните, това е повече като приликата им. Те обаче показват, че идеите за създаване на машини, по-специално изкуствена имитация на човек, могат да бъдат проследени в най-древните слоеве на човешката история.

Появата на думата "робот"

Тази дума въведе известната Чешки писател Карел Чапек. Той първо използва този термин в заглавието на своята пиеса "Rossum Universal Robots", публикувана през 1920 г. Въпреки това, той не може да бъде считан за автор на думата "робот", то идва от чешката робота, която означава само "работа". Според самия автор думата е предложена от неговия брат Йозеф, докато самият Czapek не може да реши как да назове героите си.

Партито на пиесата на Чапека ще изглежда много познато на хората: първо, хората използват своите механични слуги на различни тежки задачи, после се бунтуват и на свой ред поробват хора.

В съвременния смисъл "роботът" е механично устройство, действащо по определена програма независимо, без човешка помощ.

Концепцията за роботика и нейните закони

През 1941 г. в историята "Liar" са формулирани известните закони на роботиката Исак Асимов, които са предназначени да регулират поведението на тези машини.

1. Роботът не може да причини вреда на лице или чрез неговото действие, за да позволи това да бъде причинено вреда.
2. Роботът трябва да се подчинява на човека, стига да не противоречи на първия закон.
3. Роботът може да се защити, ако не противоречи на първите два закона.

Впоследствие, като се започне от тези закони, самият Азимов и други автори създадоха огромен слой от творби, посветени на връзката между хората и машините.

Азимов представи самата концепция за "роботика". Думата, веднъж използвана във фантастична история, сега е името на сериозен научен отрасъл, ангажиран с разработването и проектирането на различни механизми, автоматизацията на процесите и т.н.

Машини от древния свят

Историята на роботиката се връща в древни времена. Някакви роботи са били изобретени дори в Древен Египет преди повече от четири хиляди години, когато свещениците се скрили в статуите на боговете и говорели оттам с хора. Статуите се движеха с ръце и глави.

Ако дадете някаква воля за фантазия, можете да намерите препратки към роботите, например, в митовете на древна Гърция. Дори Омир споменато механични служители, които са били създадени за себе си древногръцкия бог Хефест, гигантската Talos, създадени от него в бронз за защита на Крит от врага. Платон разказва за научения архитект на Тантотум, който направи изкуствен гълъб, способен да лети.

Архимед в III век преди новата ера, се твърди, че са направени на устройството, то напомня на един модерен планетариум: прозрачна топка се задвижва от вода, която показва движението на всички небесни тела, известни по онова време.

През Средновековието хората вече са започнали да създават истински машини, способни да правят много интересни неща. През Средновековието се правят опити за създаване на първите хуманоидни машини.

Алберт Велики, известният алхимик на XIII век, е създал андроид, който извършва пазител, отваря вратата да почука и лъкове гости (андроид - робот, който копия на човешкия вид и поведение). Той също така конструира механизъм, способен да говори с човешки глас, така наречената говорителна глава.

Кой първо е създал робота?

Проектът на първия робот, който е запазил надеждна информация, е създаден от Леонардо да Винчи. Това беше андроид, който приличаше на рицар в броня. Според рисунките на Леонардо той може да се движи с ръце и глава. Остава открит въпрос защо известният изобретател не е дал на рицаря си способността да се движи на краката си, т.е. да ходи. Може би смята, че това е технически труден проблем (което е напълно вярно). Или се предполага, че рицарят трябва да кара коня, а мобилността на краката не е необходима за него.

Не е известно дали да Винчи е бил в състояние да изгради своя "Терминатор", но той проектира робот лъв, че когато един цар се разкъса нокти гърдите, показвайки й, скрита в герба на Франция.

В допълнение, Леонардо също имаше идеи за механизмите за взаимодействие с човешки органи, т.е.. Д. Той е вече в началото на XV-XVI век очакваните съвременни разработки на протези, се управлява пряко от човешката нервна система.

Механични музиканти и ходещи локомотиви

През 16-и век в Европа са създадени много устройства, използващи предимно механизми за часовници. Например в Германия са създадени изкуствена муха и орел, способни да летят, а в Италия - женски робот, който играе на лаутата.

През XVII век европейците разработват и усъвършенстват първите механични "калкулатори". Отначало те могат само да добавят и изваждат, но до края на века те вече са способни на разделение и размножаване.

Този момент може да се счита за повратна точка в историята на роботиката, тъй като две клонове на знанието започват да се развиват паралелно, което в бъдеще ще се използва за създаване на съвременни роботи:

• разработването на машини, които имитират и заменят човека и неговите действия;
• създаването на устройства, предназначени да съхраняват и обработват информация.

Успоредно с това продължават да се създават механични устройства, подобни на човешки, способни да играят музикални инструменти, писане и рисуване.

Появата на деветнадесети век бе белязана от началото на "приятелството" между хората и електричеството. То започва да се разпространява бързо и да прониква в много сфери на човешката дейност. В същото време се подобряват механичните изчислителни и аналитични машини, телефонът и телеграфът са изобретени.

Има истории за различни хуманоидни машини, за които се твърди, че са изобретени и използвани в САЩ през XIX век:

• през 1865 г. дизайнерът Джони Брейнър създава така наречения пароконтролист, който е вкаран в количката вместо кон. Това всъщност беше локомотив, който приличаше на човек (само по-голям размер). Той се нуждаеше непрекъснато да се "удави" и той беше управляван като кон, поводи. Твърди се, че той може да "ходи" при скорости до 50 км / ч.
• След известно време Франк Рийд вече изпитва "електрически човек", но малко се знае за това изобретение.
• През 1893 г. Арчи Кемпион представя проба на изкуствен войник на парахода под името Boilerplate, която се твърди, че се използва многократно на практика, т.е. в битки.

Цялата тази информация е интересна, но някои съмнения, тъй като, въпреки привидно отличното представяне, тези продукти не са отишли ​​в производството, за разлика от парни локомотиви, кораби и др. Най-вероятно те са съществували само под формата на прототипи и никога не са намерили тяхното приложение, всъщност са играчки за възрастни.

ХХ век - ерата на разцвета на роботиката

В XX век историята на роботиката навлиза в последния етап, което доведе до създаването на онези роботи, които човечеството познава сега.

Проведени са пробиви в областта на електрониката, диодите и триодите. Първите тръбни компютри са разработени първоначално на теория и след това реализирани.

В същото време, първата електронна антропоиден робот, контролирани от разстояние, способни да се движат и да говорят. След това се появява електронно куче, реагиращо на светлина и способно да лае.

До края на първата трета на ХХ век радио-контролираните андроиди се научават да говорят по телефона, да ходят, дори да действат като преподаватели на изложбата, да пушат цигари и т.н. В този момент мнозина вече смятаха, че не е останало много, а роботите ще заменят хората. Но по-късно стана ясно, че няма да е възможно да се приложат андроидите от онова време за всякакъв вид работа поради недостатъчното развитие на технологиите по онова време.

Но тези открития не спират изобретателите - андроидите продължават да се появяват и се развиват досега.

През 1940-1950 години продължава подобряване на електроника, компютри и компютърно програмиране, има понятието "изкуствен интелект", след което има значителен скок напред в развитието на роботиката, роботи започват бързо да се "по-умни".

И накрая, от началото на 60-те години на миналия век, мечтата за човечеството започна да се реализира - автомобилите започват да заместват хората в тежки, опасни и незаинтересовани работни места. Първите роботизирани манипулатори от модерен тип се появяват. Първо те изпълняват само най-неудобните за лице операции, а след това създават автоматични монтажни линии.

С течение на времето започват маниаците за роботи. За децата се откриват много кръгове и роботизирани училища, се произвеждат различни образователни играчки и дизайнери. Развлекателната индустрия също не остава настрана - през 1986 г. е освободена първата част на филма "Терминатор", което направи истинска сензация по целия свят.

Вътрешна роботика

Историята на роботиката в Русия, както и в Европа, има повече от един век. От известно време, руските учени не изостават европейските си колеги в проектирането на различни машини: последната третина на XVIII век в Русия, изчислителна машина, наречена машина Джейкъбсън, а през 1790 г. Иван Кулибин създава известната си "яйце" часовник. Те са били построени в няколко човешки фигури, които изпълняваха определени действия, също часове, изпълнени с химн и други мелодии.

Руските учени са направили няколко важни открития за историята на роботиката. Семейството Николаевич Корсаков през 1832 г. постави основите на компютърната наука. Той разработи няколко машини, способни да генерират интелигентни изчисления, като им поставят карти.

Борис Семенович Джейкоби през 1838 г. изобретил и тествал първия електродвигател, чийто принципен дизайн остава важен за този ден. Джейкоби, монтирайки го на лодка, направи с негова помощ разходка по Нева.

Академик PL Chebyshev През 1878 г. представи първия прототип на ходещ автомобил - стоящ автомобил.

М.А. Бонч-Бруевич изобретил през 1918 г. тригери, които правят възможно създаването на първите компютри, а VK Zvorykin по-късно показва електронна тръба, която пуска телевизора.

Първият компютър се появи в СССР през 1948 г., а вече през 1950 г. MESM (малка електронна изчислителна машина) бе освободен, по това време най-бързо в Европа.

Официално, историята на роботиката в Русия може да бъде отчетена от 1971 г. След това в московското Висше техническо училище, наречено Бауман, се създава специален роботичен и мехатронски стол, начело с академик ЕП Попов. Той става създател на националното училище по инженерна роботика.

Вътрешната наука адекватно се конкурира с чуждестранните науки. Още през 1974 година Съветски компютър стана световен шампион на шахматния турнир сред машините. И суперкомпютърът "Elbrus-3", създаден през 1994 г., е бил два пъти по-бърз от най-мощния американски компютър от онова време. Той обаче не е бил внесен в масово производство, вероятно поради трудната ситуация в страната по онова време.

Руски автоматични космонавти

Официално, началото на роботиката в Русия датира от 1971 г. Тогава тя беше официално призната като наука в СССР. Въпреки че по това време руските автоматчета вече се движеха навсякъде в космоса.

През 1957 г. първият в света спътник на Земята влезе в орбита. През 1966 г. станцията Luna-9 предава радио сигнал на Земята от повърхността на Луната и апаратът Венера-3 успешно достига планетата и създава флагман за СССР.

Само за четири години стартираха още две лунни станции и успешно изпълниха мисията си. Апаратът "Lunokhod-1", доставен от станцията "Луна-17", работи три пъти по-дълго от планираното и даде на съветските учени много ценна информация.

През 1973 г. друга станция от същата серия доставя на Луната още един лунен рейнджър, който също се справя със задачата си перфектно.

Роботика в нашето време

Модерните роботи са проникнали в толкова много области на човешкия живот. Разнообразието им е невероятно: има само детски играчки и цели автоматизирани растения, хирургически комплекси, изкуствени домашни любимци, военни и цивилни безпилотни автомобили. Много организации в света са ангажирани в постоянното им развитие и усъвършенстване. В Русия, лидер в областта на изследванията на роботиката се RTC (Централен научно-изследователски институт по роботика и техническа кибернетика) в Санкт Петербург, основан през 1961 г. като офис дизайн в Политехническия институт. В този най-голям център са разработени електронни системи за Buran, серията Luna и международната космическа станция.

Специалност "Мехатроника и роботика" и нейните подобни са представени в много технически университети в света. Специалисти с такова образование са в голямо търсене на пазара на труда, защото автоматизацията прониква по-дълбоко в много сфери на човешката дейност. За тези, които се интересуват от темата в свободното си време, са произведени много книги за роботиката както в Русия, така и в други страни.

Въпреки факта, че настоящата технология е достигнала безпрецедентни висоти и роботи са широко използвани от хора, техните представители хуманоидни - андроиди - остават "без работа". Те са подобрени, разработени по-сложни модели, но в практическото им приложение те все още са безнадеждно ниско от тяхното средство, проследява, а дори и стационарни "колеги" и са с големи и играчки. Факт е, че ходенето на хора е много сложен процес, не е лесно да се имитира тази машина.

Освен това, от практическа гледна точка, в хуманоидните роботи няма остра нужда. В индустрията стационарните манипулатори, комбинирани в автоматични производствени линии, работят успешно. На същото място, където искате да преместите - независимо дали става зареждането операции в склада, бомбите ми, проучване на разрушените сгради - с колела и верижен диск много по-лесно и по-ефективно от имитация на човешкия крак.

Независимо от това, хората не отказват да работят с андроиди, редовно се провеждат световни състезания, на които представители на различни роботизирани училища демонстрират своите умения в управлението на своите продукти. Постоянно организирани турнири и директно между машините, например в шахмат или футбол.

Класификация на роботите

Има няколко метода за класификация. Съгласно характера на извършената работа автоматиците са разделени на промишлени, строителни, селскостопански, транспортни, местни, военни, охранителни, медицински и изследователски.

По вид управление, те са разделени на контролирани от оператора, полуавтономни и напълно автономни.

Машините от първия вид са просто дистанционно управлявани машини (най-простият пример е детска радиоуправляема кола или хеликоптер). Полуавтономният може самостоятелно да изпълнява някои от операциите, но в ключови моменти все още изисква човешка намеса. Напълно автономните роботи изпълняват независимо целия спектър от операции (например манипулатори на автоматични линии за сглобяване).

Според нивото на мобилност, следните класове роботи се открояват: стационарни и мобилни. Стационарни - това са само манипулаторите, които всички се използват, например, в автомобилните заводи. Mobile се разделя на пешеходци, колела или роботи.

Барабани на модерното производство

Различни промишлени продукции са отрасълът, в който основната част от съвременните автоматични устройства намира практическо приложение.

Историята на индустриалната роботика започва през 1725 г., когато във Франция е измислена ударна лента, използвана за програмиране на станове.

Началото на автоматизацията на производството дойде през 19-ти век, когато започна масово производство на автоматични станове върху перфорирани карти във Франция.

Хенри Форд инсталира първата конвейерна линия за сглобяване на автомобили през 1913 година. Сглобяването на една кола отне около час и половина. Разбира се, тази линия все още не беше напълно автоматизирана, както сега, но това беше начин за качествено ново ниво на производство.

Официално, използването на роботи в производството започва през 1961 г., когато първият официално произведен манипулатор е инсталиран в завода на General Motors в Ню Джърси. Тази машина работи върху хидравлични задвижвания и е програмирана чрез магнитен барабан.

Развитието на развитието в сферата на индустриалната автоматизация дойде през 70-те години на ХХ век. През 1970 г. САЩ създадоха първия манипулатор от модерен тип за индустриална употреба: той имаше електрически задвижвания с шест степени на свобода и беше контролиран от компютър. Успоредно с това те се развиха в Швейцария, Германия и Япония. През 1977 г. първото Японски робот производство.

В началото на 80-General Motors започва да се автоматизират тяхното производство, както и през 1984 г. неговото начало и Русия - "АвтоВАЗ" получава лиценз за независим производство на роботи от немската фирма Кука Robotics. Въпреки това, на дланта е все още за японците - в средата на 90-те години две трети от общия брой на роботи е съсредоточена в Япония в света, сега - около половината.

Днес си представете кола, а всяка друга продукция без механични асистенти е почти невъзможна. Първото място се заема от автоматични заваръчни машини. Точността на роботизираното лазерно заваряване е десети от един милиметър. Такъв апарат е способен едновременно да се захваща с рязане на метал в части.

Следват механизмите, които извършват операции по натоварване и разтоварване, доставката на заготовки на машините и съхранението на готовите продукти.

Третото място в степента на автоматизация е ковачеството. Към днешна дата почти всички такива магазини в Европа са роботизирани, тъй като работните условия там са много трудни за хората.

Други операции, за които най-често се използват автоматични машини, са тръбопроводите за огъване, отворите за пробиване, повърхностите за смилане и смилане.

Къде могат машините да заменят хората?

Отговорът на въпроса дали даден човек или робот трябва да изпълнява определена работа е разликата между хора и машини. В момента дори най-съвършените машини работят с определени алгоритми, предварително програмирани в програмата (дори и понякога много трудни). Те нямат свобода на воля, свобода на избор, желания, импулси, нищо, което определя творческия компонент на човек.

Роботът може да изпълнява работата с голяма сложност и точност, ще може да изпълнява тази работа при условия, при които човек няма да е живял един час. Но той няма да може да напише книга или сценарий за нов филм, да създаде картина, освен ако не е заложена в паметта му от човек предварително.

Следователно, творческата професия, където нестандартното е важно, нестандартното мислене, разбира се, остава за хората. Един робот може да бъде заварчик, товарач, художник, дори астронавт, но той не може да стане (поне на този етап на развитие) писател, поет или художник.

Струва си да се страхувате от роботите?

Най-важният страх на човечеството във връзка с машините е страхът, че веднъж съвършени, те един ден ще престанат да се подчиняват и ще започнат да живеят живота си, като превръщат хората в роби. Този страх върви ръка за ръка с развитието на роботиката. Той намира своето изражение както в митологията (например еврейския мит за бунта, който се бунтува срещу своя създател), така и в изкуството. Най-известните филми са "Матрицата", "Терминаторът", много книги, които разказват за въстанието на автомобилите. Пиесата на Карел Чапек, която роди думата "робот", също завършва със завладяването на човечеството от бившите му слуги.

Въпреки това, на настоящия етап от развитието на науката тези страхове са безсмислени. Роботите нямат съзнание, подобно на човека, за да не могат да имат никакви желания, да не говорим за желанието да уловим света.

За да се възпроизведе съзнанието на машината, човек трябва първо да разбере какво е собственото си съзнание, как и от какво се образува. Отговорът на този въпрос се крие в дълбините на човешкия мозък, които все още не са напълно проучени.

За да се "бунтуват", роботите трябва да разберат какво е световното господство и от какво се нуждаят.

И до този момент всяка, дори и най-сложната и перфектна машина не се различава по същество от кухненски робот или кафемашина. Следователно, въпросът кой в ​​крайна сметка ще бъде основното нещо на Земята - робот или човек, все още не е от жизненоважно значение.