Краткая история робототехники | Пикабу

Notice: Undefined index: HTTP_ACCEPT in /home/n/newavtjc/radiocopter.ru/public_html/wp-content/plugins/realbig-media/textEditing.php on line 823

Что умеют современные устройства

Благодаря появлению современных технологий перспективы развития робототехники расширяются. Роботизированные механизмы применяются в различных сферах жизни:

  1. Медицинские микророботы способны исследовать человеческий организм.
  2. Робот-андроид Asimo помогает людям с ограниченными возможностями.
  3. Рыба-робот используется биологами для наблюдения за представителями подводного мира.
  4. Бытовые роботы-пылесосы, мойщики бассейнов и окон помогают хозяйкам.
  5. Робот-сапер выполняет задачи, связанные с поиском и обезвреживанием мин и снарядов.

Гуманоид София – первый в мире андроид с искусственным интеллектом, получивший официально гражданство в Саудовской Аравии. Антропоморфный робот-космонавт Федор в составе международного экипажа в июле 2023 г. отправится на МКС «Мир».

Развитие роботизации идет по нескольким направлениям, связанным с биотехнологиями и кибернетикой. Главную цель разработчики сформулировали кратко: прогресс искусственного интеллекта, его саморазвитие и поиск оптимального решения поставленных задач.

В планы ученых на ближайшие 10 лет входит разработка проектов и организация производства роботизированных квадрокоптеров, хирургов, сиделок, фермеров.

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.

Машины с программным управлением заменили людей на заводах, особенно на сборочных линиях и конвейерном производстве.

Станок с ЧПУ

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.

Смотрите про коптеры:  Что такое роботизированные автомобили. Часть 1

Джозеф энгельбергер, популяризатор роботов

Краткая история робототехники | Пикабу

Энгельбергер получил образование в Колумбийском университете, закончив бакалавриат по физике и магистратуру по электроинженерии. Несколько лет после выпуска он проработал в Manning Maxwell & Moore — компании, производящей авиационные приборы, и в итоге стал главным инженером по авиации. В 1957 году он основал собственное приборостроительное производство, компанию Consolidated Controls.

В период знакомства с Деволом у Энгельбергера уже был опыт в бизнесе. Поэтому вместе они успешно реализовали план по созданию своей роботехнической компании, которую назвали Unimation (сокращение от Universal Automation). А первый робот получил имя Unimate.

Это была громкая инновация, вокруг которой, однако, разгорались и скандалы: рабочие опасались, что они потеряют свои места, ведь роботы могли трудиться 24 часа в сутки и не требовали зарплаты и соцпакета. Поэтому Энгельбергер провел большую работу по популяризации своих детищ.

Вместе с Unimate он появился на торговой выставке в Cow Palace (Чикаго), а чуть позже — в телепередаче Tonight Show, где робот по его приказу играл в гольф, открывал пиво и даже дирижировал оркестром. За весь период существования компании Unimation именно Энгельбергер занимался бизнес-процессами и продвижением новых промышленных роботов — как среди заказчиков и партнеров, так и для широкой аудитории.

Девол и Энгельбергер, 1956

После того, как в 70-х годах пути двух инженеров вновь разошлись, Энгельбергер ушел в сферу сервисной роботехники. И продолжил свою работу по популяризации этой области: выпустил книги «Практическая робототехника» и «Робототехника в сфере услуг», опубликовал множество статей, интервью и других материалов для прессы. Энгельбергер также учредил Ассоциацию промышленной робототехники (RIA) и ежегодную премию за достижения в этой отрасли.

Джордж девол — «тесла наших дней»

Краткая история робототехники | Пикабу

Американский изобретатель Джордж Девол был удивительно разносторонним и плодовитым инженером. За эти качества современники сравнивали его с Эдисоном и Теслой. Он принимал участие в изобретении микроволновой печи, создал автоматические двери и новую систему звука для кинотеатров.

В годы Второй мировой войны работал над радиолокационными приборами; в послевоенное время участвовал в совершенствовании систем звукозаписи и создании новых упаковочных машин. Но самая известная его работа — промышленный робот, которого Девол не только изобрел, но и запустил в серийное производство.

Работу над Unimate инженер начал еще в 1950-м. Он создал механизм, который назвал «Программируемым устройством перемещения», и в 1954 году подал заявку на патент. Но Девол не был уверен в том, как именно будет использоваться изобретение. Поворотной точкой стала встреча с Джозефом Энгельбергером, талантливым инженером, который работал над автоматизированными системами для авиации и зачитывался книгами Айзека Азимова.

Два изобретателя встретились на коктейльной вечеринке в Коннектикуте в 1957, они разговорились и решили вместе работать над проектом. Энгельбергер помог Джорджу Деволу усовершенствовать изобретение и определить его точное назначение — роботизированный манипулятор, помощник человека на производстве.

Для чего нужна робототехника

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.

История робототехники
история развития робототехники

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.

Информационные технологии
современные информационные технологии

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.

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.

Деревянный голубь
деревянный голубь Архита

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.

История робототехники

Автоматизация и роботизация производства в капиталистическом мире началась в 50-е годы XX века. Именно к тому времени можно отнести появление первых промышленных роботов. Они осуществляли сборку оборудования, и простейшие монотонные операции. Первый такой робот был разработан изобретателем самоучкой Джоржем Деволом в 1954 году.

Первый робот был установлен на заводе Дженерал Моторс (на литейном участке) в 1961 году. Затем новинка была опробована заводами Chrysler и Ford,

Первый промышленный робот Unimate
Робот имел 5 степеней свободы  и захватное устройство с двумя “пальцами”. Точность работы была весьма высока до 1,25 мм. И был эффективнее человека – работал и быстрее и с меньшим количеством брака.

В 1967 промышленные манипуляторы приходят Европу. Они уже расширяют свой функционал, осваивают профессии сварщика, маляра. У робота появляется “техническое зрение” посредством видеокамер и датчиков, он учится определять габариты изделий и место их расположения.

В 1982 году IBM разрабатывает официальный язык для программирования робототехнических систем. В 1984 – компания Adept представила первый робот Scara с электроприводом.Новая конструкция сделала роботы более простыми и надежными, сохранив высокую скорость.

В 90-е появился контроллер с интуитивным интерфейсом управления, которому мог управлять оператор, он мог изменять параметры и регулировать режим работы.  С тех пор возможности управления роботами и их функиции только развивались, увеличивалась их сложность, скорость, число осей, стали использоваться различные материалы , шире становились возможности разработки и управления, было сделано несколько первых уверенных шагов в сторону искусственного интеллекта.

perviy-robot

На рубеже 30 – 40-х гг. XX в. в СССР также появились автоматические линии для обработки деталей подшипников, а в конце 40-х гг. XX в. впервые в мировой практике было создано комплексное производство поршней для тракторных двигателей с автоматизацией всех процессов — от загрузки сырья до упаковки готовой продукции.

В 1966 в Воронеже был изобретен манипулятор для укладки металлических листов, в 1968 в Ленинграде году разработали подводный робот “Манта” с чувствительным захватным устройством – в дальнейшем он совершенствовался. В 1969 году в ЦНИТИ Миноборонпрома приступили к разработке промышленного робота «Универсал-50». В дальнейшем активно внедрялись автоматизированные системы на крупные производства.

В 1985 году уже использовалось 40 тыс промышленых роботов и в несколько раз превосходило количество, используемых в США. Автоматизированые линии вовсю работали на АвтоВазе в 80-е года и даже подвергались атакам работников-“хакеров”.

Были крупные военные и космические разработки. Уникальным достижением по тем временам был беспилотный разведчик ДБР-1, который был принят на вооружение ВВС СССР еще в 1964 году. Такой аппарат мог выполнять разведывательные задачи над всей территорией Западной и Центральной Европы.

Одним из самых заметных достижений отечественной робототехники и науки стало создание в КБ им. Лавочкина «Лунохода-1». Именно советский аппарат стал первым в мире планетоходом, который успешно выполнил свою миссию на поверхности другого небесного тела.

В 1983 году на вооружение ВМФ СССР был принят уникальный противокорабельный комплекс П-700 «Гранит». Его особенностью  стало то, что при залповом пуске ракеты могли самостоятельно выстраиваться в боевой порядок и во время полета обмениваться между собой информацией, самостоятельно распределяя цели. При этом одна из ракет комплекса могла играть роль лидера, занимая более высокий эшелон атаки.

Развивались и “роботы-гуманоиды”: в 1962 году появился первый робот  экскурсовод Рэкс – он проводил экскурсии для детей в Политехническом музее. Говорят, он все еще там “работает”.  

В Советском Союзе было выпущено более 100 тыс. единиц промышленной робототехники. Они заменили более одного миллиона рабочих, но в 90-е годы эти роботы исчезли.

В дальнейшем развитие робототехники идет ударными темпами, потому что развивается ключевые отрасли – физика, химия, электротехника и главное – электроника. На смену вакуумным лампам пришла силовая электроника, позже микросхемы, затем микроконтроллеры… Появляются новые материалы, новые способы автоматизации и методы программирования.

Но к России и СНГ это не уже не относится. Прежде всего развитие происходит в США, в Юго-Восточной Азии и Западной Европе.

На производствах внедряются управляемые роботизированные линии, роботы манипуляторы используются во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, медицине, в космосе и, конечно, в быту.

В некоторых отраслях до 50% работ выполняют промышленные роботы, например в автомобилестроении они могут сварить, покрасить, и переместить  детали на другой участок сборки, где ими займутся другие роботы.

Существуют даже 100% автоматизированные фабрики. В Японии есть завод где роботы сами собирают роботов. И даже готовят еду для 2000 человек – офисного центра, обслуживающего этот завод.

В 90-е годы наблюдался некоторый спад. Внедрение роботов, использующих существующие в то время технологии, на производство не принесло ожидаемой прибыли и финансирование некоторых крупномасштабных проектов было приостановлено. По ряду причин – и экономических, и социальных  – ожидаемого бума не произошло, они остались как нишевая продукция для автосборочных и ряда других производств.

Резкий скачок  произошел только в середине нулевых и это развитие продолжается. Прежде всего из-за того, что в робототехнике заинтересовались военные… Остановить уже развитие невозможно и все странам, желающим быть в авангарде мировой промышленности приходится это принимать и догонять.

Краткая история робототехники

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.

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.

Андроиды Пьера-Жака и Анри Дро

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.

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.

Происхождение понятия

Понятие «робот» принадлежит художнику Йозефу Чапеку, брату знаменитого чешского писателя. Когда Карел в 1920 г. писал научно-фантастическую пьесу «Р.У.Р.» («Россумские универсальные роботы»), он не мог подобрать подходящее слово для названия искусственных людей, производимых на фабрике. Труд этих существ заменял человеческий и использовался на тяжелых производствах.

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.

автоматы и механические машины

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.

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.

Железный мужик
железный мужик для Ивана Грозного

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.

Устройство робота и задачи робототехники

Выделяют шесть общих задач роботехники:

  1.  Перемещение – передвижение в любой среде
  2.  Ориентация – осознавать свое местоположение
  3.  Манипуляция – свободно манипулировать предметами окружающей среды
  4.  Взаимодействие – контактировать с себеподобными
  5.  Коммуникация – свободно общаться с человеком
  6.  Искусственный интеллект – робот должен самостоятельно решать как ему выполнить команду человека

Самое оптимальное перемещение робота на колесах и гусеничной платформе. Именно эти способы обеспечивают наибольшую устойчивость и проходимость.У колесных платформ с проходимостью сложнее – колесо не может преодолеть препятствие выше, чем его радиус.

Устойчивы четырехноние и инсектоморфные роботы (это значит в форме насекомых, несколько “ног”, обычно 6)  Такие устройства часто используются для военных целей.

Ходить на двух ногах робот учился очень долго. Из всех существующих с этим хорошо справляется только гуманоид ASIMO от Honda он умеет не только устойчиво ходить, но и подниматься по ступеням, компания его разрабатывала более 25 лет Большинство же человекоподобных роботов пока передвигаются на платформе.

Кроме хождения по земле опреденные модели могут ползать, плавать и летать.

Ориентрируется в пространстве робот с помощью датчиков, сенсоров, видеокамер, имеет способность “видеть” в инфракрасном диапазоне, улаваливать ультразвуковые колебания и воспринимать тепловое излучение.Управлять может и оператор, он может находиться в той же комнате или за несколько километров.

Все озвученные задачи робототехники в той или иной мере решаются. Робот становится совершеннее, он умеет сотрудничать с другими роботами, учится общаться человеком и лучше его понимать.

Интересная схема обучения космического робота-спутника, вероятно этот же принцип используется для настройки других робототехнических систем. “Эмоциональное обучение”, как называют его разработчики. Суть его в том, что в нем закладывается “аппарат эмоций”, который сообщает спутнику что для него “хорошо”, а что “плохо”.

Хорошо – если он нацеливается на конкретный заданный обьект – это увеличивает оценку, плохо – если от него отклоняется – оценка будет уменьшена. Ну и так пока устройство не станет стабильным “хорошистом”.  Например, это может пригодиться для космических телескопов. Обучение проводится с помощью оператора и занимает около 20 минут, результат отображается в базе знаний.

Конкретно это описанное устройство космонавт может выбросить в открытый космос: остальные действия спутник выполнит сам. В концепте  разработана модель нервной системы, которая логически следует из тех условий, в которых работает нервная система всех живых организмов. Робототехника будущего может самостоятельно собирать новые знания, анализировать их и применять на практике.

Оцените статью
Радиокоптер.ру
Добавить комментарий