История роботов
Значение слова «робот» с самого начала было непонятным. Этот термин впервые появился в 1921 году в пьесе чешского драматурга Карела Чапека R.U.R («Россумские универсальные роботы»). Слово «робот» происходит от чешского слова, обозначающего «тяжелая работа» или «каторга». Правда у Чапека роботы были не из металла, а из искусственных тканей. Выглядели они как люди и были гораздо эффективнее обычного человека. В итоге они восстали против своих создателей.
Благодаря этой пьесе появился популярный образ «машины, которой нельзя доверять», который используется в литературе и кино до сих пор (например, в «Терминаторе», «Бегущем по лезвию» и других произведениях). Но в поп-культуре есть и добрые роботы — например, робот-домработница Рози из мультсериала «Джетсоны» и главный герой фильма «Двухсотлетний человек» в исполнении Робина Уильямса.
Слово «робот» было придумано чешским писателем Карелом Чапеком и его братом Йозефом и впервые использовано в пьесе Чапека «Р. У. Р.» («Россумские универсальные роботы», 1920). До появления промышленных роботов считалось, что роботы должны выглядеть подобно людям.
Предыстория
Идея искусственных созданий впервые упоминается в древнегреческом мифе о Кадме, который, убив дракона, разбросал его зубы по земле и запахал их, из зубов выросли солдаты, и в другом древнегреческом мифе о Пигмалионе, который вдохнул жизнь в созданную им статую — Галатею. Также в мифе про Гефеста рассказывается, как он создал себе различных слуг.
Похожий миф излагается в скандинавском эпосе Младшая Эдда. Там рассказывается о глиняном гиганте Мисткалфе, созданном троллем Рунгнером для схватки с Тором, богом грома.
Очевидно, первыми прообразами роботов были механические фигуры, созданные арабским ученым и изобретателем Аль-Джазари (1136—1206). Так, он создал лодку с четырьмя механическими музыкантами, которые играли на бубнах, арфе и флейте.
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.[3]
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».
Как устроены роботы
В основе большинства роботов лежат три технологии: сенсоры, приводы и искусственный интеллект.
Для начала поговорим о сенсорах. Роботы, работающие в доставке еды, могут перемещаться по улицам во многом благодаря гонке беспилотных автомобилей Darpa Grand Challenge 2004. Как и автомобили, такие роботы используют технологию лидаров, которая выстраивает 3D-карту окружения с помощью лазеров. Частные компании стараются обогнать друг друга в разработке беспилотных автомобилей, из-за чего стоимость такой технологии упала до такого уровня, что сейчас создание робота, умеющего ориентироваться в пространстве, требует относительно мало затрат.
Словарь терминов робототехники
Сферы применения роботов с каждым днем расширяются. Появляются новое сферы их использования, изменяется и их вид. Сегодня самые современные роботы в мире производит Япония, где робототехника получила широкое развитие. Именно этой стране обязаны своим появлением роботы, облегчающие труд в различных областях повседневной жизни и промышленного производства, социальной и культурной сферах.
- Японские инженеры создали робота-рыбу, в функции которой входит наблюдение за численностью и передвижением стай промысловых рыб. Ее силиконовая поверхность и окраска полностью повторяет «внешний вид» обителей морских глубин и делает ее незаметной среди жителей морей.
- Там же, в Японии, для работы в медучреждениях внедряются роботы — «медбратья». Они представляют собой устройства, которые бесшумно передвигаются и мгновенно реагируют на голос, а также могут распознавать лицо больного. Их использование облегчает труд медицинских работников и помогает улучшить медицинское обслуживание. В перспективе они смогут переносить больных с места на место. Внешне это — приятные милые механические создания, очень похожие на человека, неутомимые, спокойные, аккуратные.Говорят, что взрослые — те же дети, только большие. Именно поэтому они создают роботов, похожих на игрушки, функции которых нередко вызывают улыбку и, одновременно, восхищение.
- Там же, в Японии, специалистами разработан робот-фотомодель. Это — механическая миловидная девушка, грациозно передвигающаяся по подиуму. Она принимает различные позы и умеет выражать эмоции. Модель HRP-4C ростом 158 см весит 43 кг.
- Над разработкой механических людей, которые умеют выражать, как люди, эмоции, продолжает работать американец Д. Хэнсон. Ему принадлежат создание головы, лицом внешне похожей на Альберта Эйнштейна. Он «научил» голову улыбаться, хмуриться, подмигивать и смеяться именно так, как это делал сам ученый. Глаза-камеры реагируют на эмоциональное состояние окружающих и «отвечают» соответствующей реакцией.
- Разработан уже целый оркестр из роботов-музыкантов. Они умеют играть на музыкальных инструментах: флейте, электрооргане, барабане и при этом способны «прислушиваться» к мелодии и корректировать свои действия, подстраиваясь под звучащую мелодию.
- Жителям и гостям Швейцарии знаком необычный уличный художник Сальвадор Дабу с усами и беретом на голове. Это робот, который делает фото, а затем, используя специальный алгоритм, пишет портрет. При этом он достаточно разговорчив.
- Давно известны показательные шахматные сражения, проходящие между гроссмейстерами и электронным мозгом. Но сегодня российские ученые разработали механического человека, который сможет играть в эту мудрую игру, находясь с мастером за одним столом и передвигая фигуры трехпалой рукой.
- Для будущих родителей японские роботостроители подготовили робот-тренажер, который выглядит как маленький ребенок и создает маме и папе такие же проблемы, как и настоящий младенец. Он требует аккуратного ухода и нежного обращения, а если родители не уделяют ему должного внимания, он начинает безутешно плакать, и успокоить его не так-то просто.
- Там же собран самый маленький робот, похожий на человека. Рост этой крошки — всего 15см, а механизм, благодаря которому он ходит, танцует, отжимается и даже демонстрирует некоторые приемы борьбы тай-чи, не превышает одного сантиметра. Управляют им голосом или пультом.
В определенных ситуациях роботы могут использоваться и в качестве продавцов. С этой функцией прекрасно справляется робот удаленного присутствия от российской компании Ucan. При этом человеку не обязательно находиться рядом: он может наблюдать картину происходящего по монитору и управлять действиями механического продавца. Эти устройства появились на рынке робототехники одними из первых и постоянно совершенствуются и расширяют свои функции.
Робототехнические решения Ucan и ее новейшие разработки в этом направлении позволяют перевести обслуживание клиентов на новый уровень и придать этой деятельности динамичность и более высокое качество.
Трудно сказать, чего больше — рационализма или веселого хулиганства в изобретении робота, который, по замыслу его создателей, должен уничтожать полчища тараканов на кухнях. Трудились над этим роботом-тараканом ученые Франции, Бельгии и Швейцарии. Их разработка выглядит и пахнет как таракан, а передвигается на маленьких колесиках.
В разработках и апробации находятся роботы-поводыри и пастухи.
- Человеко-машинное взаимодействие — раздел робототехники, изучающий взаимодействия между людьми и машинами. Если беспилотный автомобиль увидит знак стоп и нажмет на тормоза в последний момент, он напугает и пешеходов, и пассажиров. Изучение человеко-машинного взаимодействия помогает инженерам создавать мир, где люди и машины живут в гармонии и не мешают друг другу.
- Сингулярность — гипотеза о том, что однажды машины станут настолько умнее людей, что настанет экзистенциальный кризис.
- Мультипликативность — идея, согласно которой искусственный интеллект не заменит людей, а будет их дополнять.
- Привод — обычно комбинация электрического двигателя и коробки передач. Большинство роботов работает на приводе.
- Мягкие роботы — вид роботов, сделанных не из традиционных, а более мягких материалов. Двигаются такие роботы благодаря закачке воздуха или масла.
- Лидар — специальная система, которая создает 3D-карту окружения с помощью лазеров и позволяет роботу ориентироваться в пространстве. Крайне важна как для беспилотных автомобилей, так и для рабочих роботов.
- Гуманоидный робот — классический робот из научной фантастики. Сделать такого робота, пожалуй, сложнее всего, из-за того что подобной конструкции тяжело ходить и балансировать на двух ногах. Однако гуманоидные роботы могут пригодиться при выполнении спасательных операций в опасных для людей зонах, например, внутри ядерного реактора.
Технологии
Советский
Луноход-1
Робот на гусеничном ходу
Будущее роботов
В нашем мире появляется все больше продвинутых машин, но на самом деле, чтобы роботы были действительно полезными, им нужно стать более самодостаточными. Невозможно научить домашнего робота правильно обращался с любым объектом, который ему может попасться. Для этого нужно, чтобы робот мог учиться всему сам, а значит развивать его искусственный интеллект.
Возьмем, к примеру, робота по имени Brett. Ученые из лаборатории Калифорнийского университета в Беркли научили его решать детские головоломки, где нужно подбирать предметы нужной формы. Никто не объяснял ему, что квадратная деталь помещается только в квадратное отверстие. Робот научился выполнять эту задачу методом проб и ошибок. Да, этот метод очень медленный, но позволяет роботам приобретать новые навыки и адаптироваться к меняющимся условиям.
Промышленные роботы
Появление станков с числовым программным управлением (ЧПУ) 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.
Бытовые роботы
Одним из первых примеров удачной массовой промышленной реализации бытовых роботов стала механическая собачка AIBO корпорации Sony.
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
Swords
— боевая система наблюдения и разведки.
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. 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).