Кто придумал роботов. История робототехники: факты

Сколько помнит себя человечество – столько живёт в людях желание переложить на кого-нибудь тяжёлую работу… конечно всегда были люд подневольные – те ж рабы – но рабы, сожалению, тоже люди: они устают, болеют, наконец – они имеют склонность иногда бунтовать... вот если бы сделаь такой механизм, который мог бы делать всё то, что делают люди – и при этом не обладал бы недостатками живого существа…

Конечно. первыми в этом деле были боги: древнегреческий бог-кузнец Гефест делал себе работников… но мифы мифами – а кто из людей осуществил нечто подобное в реальности?

Это сделал в XII в арабский учёный Аль-Джазира. Он создал ансамбль из четырёх механических музыкантов (к сожалению, изобретение не сохранилось до наших дней, а звукозаписи тогда не было – так что насколько высокохудожественным было исполнение, сказать трудно).

Есть чертёж механического человека в работах Леонардо да Винчи. Реализовал ли Леонардо эту идею на практике – неизвестно, но если бы и реализовал – то это был бы всего лишь интересный эксперимент, не имеющий особого практического значения: механический человек мог бы только сидеть, раздвигать руки и поднимать забрало рыцарского шлема – других функций не предполагалось.

А вот знаменитый немецкий философ Альбер Великий сделал-таки весьма полезного «железного слугу», который мог даже отвечать на вопросы! Вот только попользоваться им он успел недолго: ученик Альберта Фома (будущий «ангелический доктор» Фома Аквинский) принял механического человека за дьявола и сломал его.

Особый интерес к этой теме возникает в XVII веке, появляются даже «разумы машины»… правда, каждый такой случай на поверку оказывался если не мошенничеством, то ловким трюком в машинах прятались люди – достаточно вспомнить механического турка, играющего в шахматы, сконструированного австрийским изобретателем В.Кемпеленом... но надо отдать должное: изобретателю весьма долго удавалось держать публику в обаянии, разоблачению же поспособствовал случай: во время одного из представлений в зале раздались крики: «Пожар!» Правда, тревога оказалась ложной – но паника была настоящая, и внутри автомата раздались удары…

А вот французский изобретатель Ж.Вокнасон в 1738 г. создал настоящего робота. Он был человекоподобным (сейчас такие устройства называются андродами). Трудно сказать, задумывался ли Ж.Вокансон о работе своего предшественника Аль-Джазари (1136-1206), но этот андроид тоже был музыкантом – играл на флейте… право же, непонятно, почему изобретателям прошлого так хотелось заменить андроидами именно музыкантов? Неужели мои «собратья по ремеслу» отличаются особо неуживчивым характером? И почему эта идея не пользуется спросом у писателей-фантастов? А какой драматичный роман можно было бы написать (или снять фильм) о приключениях робота-музыканта, в котором публика видит только забавную «механическую игрушку» – и не желает видеть творческую индивидуальность…

Но вернёмся к нашим роботам! Разумеется, ни Аль-Джазари, ни Альберт Великий, ни Ж.Вокансон так свои изобретения не называли… слово это – чешского происхождения, и впервые его употребил в 1920 г. чешский писатель Карел Чапек в пьесе «Р.У.Р», рассказывающей о фабрике, где производят «искусственных людей»… К.Чапек поначалу хотел назвать «искусственных людей» другим словом – «лабори», но посчитал его слишком педантичным и обратился за советом к брату, и Й.Чапек придумал слов «робот», образованное от чешского «robota» – что значит «барщина», «подневольный труд»), возможно – «rob» (раб).

Пьеса К.Чапека довольно пессимистична: роботы поднимают бунт и уничтожают человечество… Но, видимо, такие мрачные прогнозы писателя не испугали американского инженера Д.Уэксли: в 1927 г. он представил на Всемирной выставке в Нью-Йорке первого человекоподобного робота, способного выполнять простейшие движения по команде человека.

Но почему, собственно, робот должен быть человекоподобным? Ведь если он выполняет какую-то одну конкретную функцию – зачем ему две руки, две ноги, да и вообще – в ряде случаев гораздо удобнее передвигаться на колёсах или гусеницах… и когда стремление к «антропоморфности» было преодолено – началось роботы из «механических игрушек» превратились в нечто полезное: в 50-х гг. XX в. появляются механические манипуляторы для работы с радиоактивными материалами (они повторяют движения рук человека, находящегося на безопасном расстоянии), в 60-е гг. – дистанционно управляемая тележка с манипулятором, микрофоном и камерой – для обследования зон радиоактивного заражения…

И наконец, в 1962 г. в США созданы первые промышленные роботы. Они назывались «Юнимейт» и «Версатран». В них уже не было ничего антропоморфного – кроме манипулятора, отдалённо напоминающего человеческую руку. Роботы эти прекрасно справлялись со своими обязанностями (и некоторые из них справляются до сих пор).

С тех пор роботы уверенно «завоёвывают» производство, а с недавних пор – и другие сферы деятельности: появились роботы-разведчики, роботы-официанты, роботы-уборщики… В 2009 г. впервые был представлен (пока только на учениях) робот-милиционер, оснащённый винтовкой ВСК-94, пистолетом Ярыгина и метательной установкой для ручных гранат (правда, дальше учений дело так и не пошло)… словом, трудно назвать такую сферу деятельности, где не «отметились» бы роботы. Кое-где они даже заменяют домашних любимцев – например, многие японцы настолько привязаны к робощенкам, что с эти явлением связывают низкую рождаемость… прочем симулировать рождаемость японцы тоже собираются с помощью робототехники: не так давно создан робот-младенец Йотара, на котором молодые супруги смогут приобретать родительские навыки, а главное – постигать радости материнства и отцовства…

А правы ли были фантасты, говоря об опасности роботов для человека?

В определённой степени – да: с тех пор, как в 1981 г. японский рабочий Кензи Урада погиб от «руки» робота, число жертв роботов увеличивается с каждым годом… но ему далеко до количества людей, погибающих под колёсами автомобилей – и отказываться по этой причине от автотранспорта никто не собирается. О бунте роботов сегодня всерьёз не рассуждает уже никто. Гораздо более серьёзной представляется опасность, о которой предупреждает С.Лем в «Дневниках Йона Тихого»: роботы полностью заменили собой людей на производстве, в результате – на предприятиях лежат горы товаров, которые невозможно продать, а люди по всей планете в массовом порядке умирают от голода: человеческий труд стал не нужен, ни у кого нет работы – следовательно, нет денег…

Впрочем, и до этого ещё далеко… И чем дальше, тем больше разрабатывают фантасты другую тему: если робот и впрямь станет похожим на человека, если обзаведётся разумом и эмоциями – как сложатся наши взаимоотношения с таким роботом? И всё больше появляется произведений, в которых роботы вызывают гораздо больше сочувствия, чем люди – достаточно вспомнить фильмы «Искусственный интеллект», «Я, робот» или сюжетную линию репликаторов с планеты Асурас в сериале «Звёздные врата: Атлантис» (в последнем случае люди вообще выглядят какими-то фашистообразными чудовищами)…

Неужели мы в конечном итоге оставим роботам не только трудовые операции, но и нравственные принципы?

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 .

Робототехника  - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

Слово «робототехника» (в его английском варианте «robotics») было впервые использовано в печати Айзеком Азимовым в научно-фантастическом рассказе «Лжец», опубликованном в 1941 году.

Робот (чеш. robot, от robota - подневольный труд или rob - раб) - автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма.

Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков (аналогов органов чувств живых организмов), робот самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком (либо животными). При этом робот может как и иметь связь с оператором (получать от него команды), так и действовать автономно.

“Современные роботы, созданные на базе самых последних достижений науки и техники, применяются во всех сферах человеческой деятельности. Люди получили верного помощника, способного не только выполнять опасные для жизни человека работы, но и освободить человечество от однообразных рутинных операций.” И. М. Макаров, Ю. И. Топчеев. “Робототехника: История и перспективы”

Внешний вид и конструкция современных роботов могут быть весьма разнообразными. В настоящее время впромышленном производстве широко применяются различные роботы, внешний вид которых (по причинам технического и экономического характера) далёк от «человеческого».

История

Сведения о первом практическом применении прообразов современных роботов - механических людей с автоматическим управлением - относятся к эллинистической эпохе.

Тогда на маяке, сооружённом на острове Фарос, установили четыре позолоченные женские фигуры. Днём они горели в лучах солнца, а ночью ярко освещались, так что всегда были хорошо видны издалека. Эти статуи через определённые промежутки времени, поворачиваясь, отбивали склянки; в ночное же время они издавали трубные звуки, предупреждая мореплавателей о близости берега.

Прообразами роботов были также механические фигуры, созданные арабским учёным и изобретателем Аль-Джазари (1136-1206). Так, он создал лодку с четырьмя механическими музыкантами, которые играли на бубнах, арфе и флейте.

Чертежи Леонардо да Винчи

Чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года. Записи Леонардо, найденные в 1950-х, содержали детальные чертежи механического рыцаря, способного сидеть, раздвигать руки, двигать головой и открывать забрало. Дизайн, скорее всего, основан на анатомических исследованиях, записанных в Витрувианском человеке. Неизвестно, пытался ли Леонардо построить робота.

С начала XVIII века в прессе начали появляться сообщения о машинах с «признаками разума», однако в большинстве случаев выяснялось, что это мошенничество. Внутри механизмов прятались живые люди или дрессированные животные.

Французский механик и изобретатель Жак де Вокансон создал в 1738 году первое работающее человекоподобное устройство (андроид), которое играло на флейте. Он также изготовил механических уток, которые, как говорили, умели клевать корм и «испражняться».

Виды роботов

Промышленные роботы
Появление станков с числовым программным управлением привело к созданию программируемых манипуляторов для разнообразных операций по загрузке и разгрузке станков.

Появление в 70-х гг. микропроцессорных систем управления и замена специализированных устройств управления на программируемые контроллеры позволили снизить стоимость роботов в три раза, сделав рентабельным их массовое внедрение в промышленности. Этому способствовали объективные предпосылки развития промышленного производства.

Несмотря на их высокую стоимость, численность промышленных роботов в странах с развитым производством быстро растёт. Основная причина массовой роботизации такова:

«Роботы выполняют сложные производственные операции по 24 ч в сутки. Выпускаемая продукция при этом имеет высокое качество. Они… не болеют, не нуждаются в обеденном перерыве и отдыхе, не бастуют, не требуют повышения заработной платы и пенсии. Роботы не подвержены влиянию температуры окружающей среды либо воздействию газов или выбросов агрессивных веществ, опасных для жизни человека».

Медицинские роботы
В последние годы роботы получают всё большее применение в медицине; в частности, разрабатываются различные модели хирургических роботов.

Ещё в 1985 году робот Unimation Puma 200 был использован для позиционирования хирургической иглы при выполнении биопсии головного мозга, проводившейся под управлением компьютера.

В 1992 году разработанный в Имперском колледже Лондона робот ProBot впервые осуществил операцию на предстательной железе, положив начало практической роботизированной хирургии.

Робот Da Vinci

С 2000 года компания Intuitive Surgical серийно выпускает робот Da Vinci, предназначенный для лапароскопических операций и установленный в нескольких сотнях клиник по всему миру.

Бытовые роботы

Одним из первых примеров удачной массовой промышленной реализации бытовых роботов стала механическая собачка AIBO корпорации Sony.

Робот-пылесос iRobot

В сентябре 2005 в свободную продажу впервые поступили первые человекообразные роботы «Вакамару» производства фирмы Mitsubishi. Робот стоимостью $15 тыс. способен узнавать лица, понимать некоторые фразы, давать справки, выполнять некоторые секретарские функции, следить за помещением.

Всё большую популярность набирают роботы-уборщики (по своей сути - автоматические пылесосы), способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека.

Боевые роботы

Боевым роботом называют автоматическое устройство, заменяющее человека в боевых ситуациях или при работе в условиях, несовместимых с возможностями человека, в военных целях: разведка, боевые действия, разминирование и т. п.

Беспилотник

Боевыми роботами являются не только автоматические устройства с антропоморфным действием, которые частично или полностью заменяют человека, но и действующие в воздушной и водной среде, не являющейся средой обитания человека (авиационные беспилотные с дистанционным управлением, подводные аппараты и надводные корабли).

В настоящее время большинство боевых роботов являются устройствами телеприсутствия, и лишь очень немногие модели имеют возможность выполнять некоторые задачи автономно, без вмешательства оператора.

В Технологическом институте Джорджии под руководством профессора Хенрика Кристенсена разработаны напоминающие муравьёв инсектоморфные роботы, способные обследовать здание на предмет наличия там врагов и мин-ловушек (доставляются к зданию «главным роботом» - мобильным роботом на гусеничном ходу).

Получили распространение в войсках и летающие роботы. На начало 2012 года военными во всём мире использовались около 10 тысяч наземных и 5 тысяч летающих роботов; 45 стран мира разрабатывало или закупало военных роботов.

Роботы-учёные

Первые роботы-учёные Адам и Ева были созданы в рамках проекта Robot Scientist университета Аберистуита и в 2009 году одним из них было совершено первое научное открыти.

К роботам-учёным безусловно можно отнести роботов, с помощью которых исследовались вентиляционные шахты Большой Пирамиды Хеопса. С их помощью были открыты т. н. «дверки Гантенбринка» и т. н. «ниши Хеопса». Исследования продолжаются.

Система передвижения

Для передвижения по открытой местности чаще всего используют колёсный или гусеничный движитель (примерами подобных роботов могут служить Warrior и PackBot).

Реже используются шагающие системы (примерами подобных роботов могут служить BigDog и Asimo).

Роботы BigDog

Для неровных поверхностей создаются гибридные конструкции, сочетающие колёсный или гусеничный ход со сложной кинематикой движения колёс. Такая конструкция была применена в луноходе.

Внутри помещений, на промышленных объектах роботы передвигаются вдоль монорельсов, по напольной колее и т. д. Для перемещения по наклонным или вертикальным плоскостям, по трубам используются системы, аналогичные «шагающим» конструкциям, но с вакуумными присосками.

Также известны роботы, использующие принципы движения живых организмов - змей, червей, рыб, птиц, насекомых и других типах роботов бионического происхождения.

Робот Tuna

Система распознавания образов

Системы распознавания уже способны определять простые трехмерные предметы, их ориентацию и композицию в пространстве, а также могут достраивать недостающие части, пользуясь информацией из своей базы данных (например, собирать конструктор Lego).

Двигатели

В настоящее время в качестве приводов обычно используются двигатели постоянного тока, шаговые электродвигатели и сервоприводы.

Существуют разработки двигателей, не использующих в своей конструкции моторов: например, технология сокращения материала под действием электрического тока (или поля), которая позволяет добиться более точного соответствия движения робота натуральным плавным движениям живых существ.

Математическая база

Робот Aibo

Помимо уже широко применяющихся нейросетевых технологий, существуют алгоритмы самообучения взаимодействию робота с окружающими предметами в реальном трёхмерном мире: робот-собака Aibo под управлением таких алгоритмов прошел те же стадии обучения, что и новорожденный младенец, самостоятельно научившись координировать движения своих конечностей и взаимодействовать с окружающими предметами (погремушками в детском манеже). Это дает ещё один пример математического понимания алгоритмов работы высшей нервной деятельности человека.

Навигация

Системы построения модели окружающего пространства по ультразвуку или сканированием лазерным лучом широко используются в гонках роботизированных автомобилей (которые уже успешно и самостоятельно проходят реальные городские трассы и дороги на пересечённой местности с учётом неожиданно возникающих препятствий).

Внешний вид

В Японии не прекращаются разработки роботов, имеющих внешний вид, на первый взгляд неотличимый от человеческого. Развивается техника имитации эмоций и мимики «лица» роботов.

В июне 2009 года ученые Токийского университета представили человекоподобного робота «KOBIAN», способного выражать свои эмоции - счастье, страх, удивление, грусть, гнев, отвращение - с помощью жестов и мимики.

Робот KOBIAN

Робот способен открывать и закрывать глаза, двигать губами и бровями, использовать руки и ноги.

Производители роботов

Существуют компании, специализирующиеся на производстве роботов (среди крупнейших - iRobot Corporation). Роботов также выпускают некоторые компании, работающие в сфере высоких технологий: ABB, Honda, Mitsubishi, Sony, World Demanded Electronic, Gostai, KUKA.

Проводятся выставки роботов, напр. самая крупная в мире International robot exhibition (iRex) (проводится в начале ноября раз в два года в Токио, Япония).

Робот (чеш. robot, от robota - подневольный труд, rob - раб), машина с антропоморфным (человекоподобным) поведением, которая частично или полностью выполняет функции человека (иногда животного) при взаимодействии с окружающим миром. Первые упоминания о человекоподобных машинах встречаются ещё в древнегреческих мифах. Термин "робот" был впервые введён К. Чапеком в пьесе "R. U. R." (1920), где Роботами называли механических людей. В настоящее время робототехника превратилась в развитую область промышленности: тысячи промышленных роботов работают на различных предприятиях мира, подводные манипуляторы стали непременной принадлежностью подводных исследовательских и спасательных аппаратов, изучение космоса опирается на широкое использование роботов с различным уровнем интеллекта.

С развитием робототехники определились 3 разновидности Роботов:

Большинство современных Роботов (всех трёх разновидностей) - Роботы - манипуляторы , хотя существуют и другие виды Роботов (например, информационные, шагающие и т. п.). Возможно объединение Роботов первой и второй разновидностей в одной машине с разделением времени их функционирования. Допустима также совместная работа человека с Роботами третьего вида (в так называемом супервизорном режиме).

Первые Роботы ("андроиды" , имитировавшие движения и внешний облик человека) использовались преимущественно в развлекательных целях. С 30-х гг. в связи с автоматизацией производства Роботы - автоматы стали применять в промышленности наряду с традиционными средствами автоматизации технологических процессов, в частности в мелкосерийном производстве и особенно в цехах с вредными условиями труда.

Роботизация - вытеснение людей из производительного процесса, с заменой их на автоматизированные и роботизированные станки и производственные линии, в связи с чем высвобождаются ресурсы для развития сферы услуг.

Промышленный Робот манипулятор имеет "механическую руку" (одну или несколько) и вынесенный пульт управления или встроенное устройство программного управления, реже ЭВМ. Он может, например, перемещать детали массой до нескольких десятков кг в радиусе действия его "механических рук" (до 2 м), выполняя от 200 до 1000 перемещений в час. Промышленные Роботы - автоматы имеют преимущество перед человеком в скорости и точности выполнения ручных однообразных операций. Наиболее распространены Роботы манипуляторы с дистанционным управлением и "механической рукой", закрепленной на подвижном или неподвижном основании. Оператор управляет движением манипулятора, одновременно наблюдая её непосредственно либо на телевизионном экране; в последнем случае. Роботы снабжается "телевизионным глазом" - передающей телевизионной камерой. Часто Робот оснащают обучающейся автоматической системой управления. Если такому Роботу "показывают" последовательность операций, то система управления фиксирует всё в виде программы управления и затем точно воспроизводит при работе. Роботы-манипуляторы используют для работы в условиях относительной недоступности либо в опасных, вредных для человека условиях, например в атомной промышленности, где они применяются с 50-х гг. В 60-х гг. появились подводные Роботы-манипуляторы разнообразных конструкций и назначения: от глубоководных управляемых аппаратов с "механическими руками" (в частности, для захвата образцов породы со дна моря и т. д.) и ползающих по морскому дну платформ с исследовательской аппаратурой до подводных бульдозеров и буровых установок. Подобные манипуляторы применяются и в космонавтике, на американских "Шаттлах".

В конце 60-х гг. в робототехнике возникло новое научное направление, связанное с созданием интеллектуальных Роботов. Такие Роботы имеют датчики очувствления (сенсорную систему), воспринимающие информацию об окружающей обстановке, устройство обработки полученной информации (искусственный интеллект) - специализированную ЭВМ с набором программ - и исполнительные механизмы (моторную систему). Действия интеллектуального Робота обладают некоторыми признаками человеческого поведения: датчики собирают информацию о предметах окружающего мира, их свойствах и взаимодействии; на основе этих данных искусственный интеллект формирует модель внешнего окружения и принимает решение о последовательности действий Робота, которые реализуются исполнительными механизмами. К 1975 интеллектуальные Роботы находились в стадии научных разработок и попыток использования их в промышленности. Работы над искусственным интеллектом проводились также и в НИИ военно-промышленного комплекса.

Робот – это универсальный автомат, позволяющий выполнять механические действия. Его принципиальной особенностью является быстрая оперативная перестройка с одной выполняемой операции на другую. Существует несколько разновидностей роботов и для каждого из них имеется своё определение. Чаще всего говорят о трёх поколениях роботов: промышленных роботах или манипуляторах, адаптивных роботах и роботах с искусственным интеллектом или как говорили раньше – интегральных роботах.

Первые шаги робототехники

Конец 19 и начало 20 столетий характеризуется выдающимися открытиями в области науки и техники. Появились и начали широко применяться различные электрические устройства, генераторы тока, электрические двигатели, аккумуляторы, были изобретены телеграф и телефон. Электрическая энергия начала использоваться всё шире и шире. В начале 20 столетия начали интенсивно развиваться новые науки – радиотехника, электроника. Новые научные открытия и изобретения позволили проблему создания роботов перевести на новый, более совершенный фундамент. Появились реальные возможности оснастить робот зрением – фотоэлементами, слухом – микрофонами, речью – громкоговорителями.

В то же время начали появляться первые плоды науки, которая позже стала называться кибернетикой. Учёные и инженеры начали разрабатывать устройства, которых, хоть и скромно называли кибернетическими игрушками, создавали отнюдь не для развлечения. Они служили примером практического воплощения идей автоматического управления, моделировали поведение живых организмов в простейших ситуациях. Большую известность среди этих кибернетических игрушек приобрели устройства, напоминающие черепах, жуков, белок, собак и др. Первые простейшие схемы таких устройств, способных двигаться в направлении света, разработал основатель кибернетики Н. Винер.

Наибольшую известность приобрели три “черепашки” , созданные английским биофизиком и нейрофизиологом Г. Уолтером в 1950 – 1951 гг. Эти устройства представляют собой самодвижущиеся электромеханические игрушки, способные ползти на свет или от него, обходить препятствия, заходить в “кормушку” для подзарядки разрядившихся аккумуляторов и тому подобное. “Черепашки ” приводятся в движение с помощью двух электродвигателей, питаемых от аккумуляторов. Первый двигатель обеспечивает поступательное движение устройства, второй, расположенный на рулевой колонке, изменяет направление движения. Чувствительными элементами первых двух “черепашек ” Г. Уолтера являются фотоэлемент, расположенный на рулевой колонке, и механический контакт, замыкаемый при наезде на препятствие. Управление поведением осуществляется с помощью несложной электронной схемы с обратной связью. Несмотря на очень простое устройство, “черепашки ” демонстрируют забавные свойства. В темноте или при слабом свете они беспорядочно ползают, как будто что-то ищут. Натыкаясь на препятствие, они сворачивают и пытаются их обойти. Если имеется достаточно сильный источник света, они его скоро “замечают” и решительно направляются в его сторону (положительный тропизм). Однако подойдя к свету слишком близко, они от него отворачиваются (отрицательный тропизм). Теперь они двигаются вокруг источника света, находя для себя оптимальные условия и непрерывно поддерживая их (гомеостазис). Между двумя источниками света “черепашки ” совершают путешествия от одного к другому, наподобие буриданова осла, который, как известно, умер от голода, находясь между двумя одинаковыми копнами сена, не будучи в состоянии выбрать, какой из них вкуснее. Две черепашки “видят” и “узнают” друг друга по зажженной лампочке и ползут друг другу навстречу.

Самые современные роботы

В аптеках Шанхая работают роботы-фармацевты .
Надо просто нажать на сенсорный экран с описанием симптомов, и робот поставит диагноз и даст необходимые рекомендации. Дальше остается только предложить автомату купюру, и лекарство можно забирать.

Роботы-санитары.
Работают в некоторых британских больницах. Роботы производит сухую и влажную уборку, сами выбрасывают мусор, заправляются чистящими средствами и подзаряжаются. В отличие от живых уборщиц, никогда не бубнят под нос и отличаются доброжелательным отношением к окружающим. Встретив кого-то на своем пути, они извиняются и докладывают, чем они сейчас заняты.

В Южной Корее сконструировали сторожевого робопса для охраны частных усадеб. Пес весит 40 кг, в его нос встроена фотокамера, а в корпусе имеется сотовый телефон, который немедленно посылает сигнал хозяину в случае обнаружения опасности. В критических случаях робот способен сам вызвать полицию.

Робот-фотограф.
Его называют «стоп-кадр» и используют для фотографирования людей на вечеринках и других мероприятиях. Робот сам выбирает оптимальный ракурс и наводит объектив на лица. Как правило, 90 процентов снимков, сделанных роботом, оказываются удачными.

Японский семейный робот .
Он запоминает до 7 членов семьи и распознает их по лицам или голосу. Словарный запас – 65 тыс. фраз и 1000 отдельных слов. Он держит в памяти привычки каждого члена семьи и пытается находить к каждому подход. Он краснеет в ответ на шутку и бледнеет в замешательстве.

И еще одно изобретения японцев - Рободансер .
Робот-танцор способен попеременно выдавать диско, панк, фанк, рок, хипхоп, брэйк и т.д. Заряда батареи хватает на 45 минут. За это время робот предлагает всевозможные движения для танцующих вокруг людей. В ушах у него стерео микрофоны, которые улавливают малейшие звуки. В начале следующего года планируется поставить таких роботов на ведущие дискотеки мира.

Механическая актиния.
Зачем это нужно, непонятно, но робот точно имитируют поведение морской актинии. У него гибкое силиконовое тело, а пять щупалец чутко реагируют на освещение и движения внутри и за стеклом аквариума. Напуганный робот-актиния уползает в угол.

Мисс любезность .
Это робот – личный помощник, которого можно возить с собой на симпозиумы и конференции. Робот Грейс самостоятельно нашла дорогу в зал заседаний, не сбив никого на своем пути, а в зале поприветствовала всех улыбкой и взмахом руки. Робот постоянно совершенствуется и пополняет свой словарный запас. Грейс уже может ездить на эскалаторе, понимает несложные фразы и пытается общаться.

Крысы-киборги:
американские ученые вживили микрочип в мозг крыс. Теперь крысами можно управлять на расстоянии 500 метров. Предполагается, что киборги будут незаменимыми в поиске людей, оказавшихся под завалами.

Ученые американского университета Карнеги сконструировали робота-старика . Это очень занимательный и милый андроид с чертами старого горемыки из русских народный сказок. Простенькая система интеллекта позволяет роботу сносно общаться с окружающими. При этом он по-старчески шамкает, бубнит что-то под нос, чихает и икает. На расспросы он отвечает, что из семьи пастуха, а главное его изобретение – это плитка шоколада. Наибольший восторг публики робот вызывает, когда просит простить его за старческий маразм.

«Робот – машина. В этом можно не сомневаться, хотя, наверное, некоторые люди будут воспринимать их как домашних животных, ибо такова человеческая природа. Только стандартизация дешёвых роботов общего назначения поможет нам ещё глубже осознать бесконечное разнообразие типов человеческой внешности и поведения. Будем надеяться, что это поможет нам быть терпимее друг к другу». Дж. Янг.

Три закона робототехники для роботов

Первый Закон:
Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред.

Второй Закон:
Робот должен повиноваться командам человека, если эти команды не противоречат Первому Закону.

Третий Закон:
Робот должен заботиться о своей безопасности, поскольку это не противоречит Первому и Второму законам.

Законы для роботов сформулировал Айзек Азимов в своём произведении "Три закона робототехники (Айзек Азимов) ".

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)