Самый первый в мире робот


Первые роботы и история развития робототехники

В массовом сознании слово «робот» ассоциируется в основном с научными достижениями и идеями 20-21 веков. Особенно часто этот термин мало разбирающийся в технических областях человек встречает в произведениях научной фантастики – романах Айзека Азимова, сериях фильмов «Терминатор», «Трансформеры» и т.д. Более продвинутые из них еще могут припомнить советские «Луноходы», промышленные или медицинские аппараты, зверо- или человекоподобных роботов из рекламных роликов компании Boston Dynamics. Однако, как и многие другие великие идеи человечества, концепция автоматизированных механизмов, способных самостоятельно выполнять различные операции, появилась гораздо раньше и прошла длительный путь своего развития.

Определение понятия

Прежде, чем говорить о том, какими были самые первые роботы, следует определить, что именно подразумевается под данным понятием. Это имеет важное значение для понимания развития данной технологии и ее уникальности. Первое появление слова «робот» относится к 1920 году, когда чешский писатель Карел Чапек употребил его в фантастической пьесе «Rossumovi univerzální roboti (R.U.R)». Там оно обозначало искусственно созданного человека, чей труд использовался на тяжелых и опасных производствах взамен человеческого (robota в переводе с чешского – каторга). И хотя в этом произведении роботы изготавливались на фабриках из выращенных органических тканей, само понятие впоследствии было популяризировано именно в отношении механических устройств.

Робота следует отличать от простых механизмов и автоматов. Это устройство обладает способностью к более тесному и комплексному взаимодействию с оператором и внешней средой. Если простой автоматический механизм при выполнении определенного действия слепо следует заранее заложенному в нем алгоритму, то робот способен воспринимать внешние сигналы и в соответствии с ними адаптировать свои действия. Таким образом его взаимодействие с внешней средой становится более гибким, точным и универсальным. Даже самые первые в мире роботы, о которых будет сказано далее, имели примитивные аналоги органов чувств, без которых это принципиальное отличие было бы невозможным.

У истоков: первые прообразы роботов

Однако история создания роботов тесно переплетается с развитием механики и логически из нее проистекает. Поэтому для ее понимания необходимо углубиться на несколько веков назад, а именно в эпоху античности, когда процветала колыбель наук – Древняя Греция. В этой стране появились автоматические устройства, созданные для выполнения практических задач и развлечения. В качестве примера можно привести описанную Филоном Византийским механическую женщину-слугу, которая наливала из кувшина вино во вставленный в ее руку стакан. Древнегреческий математик и изобретатель Архит Тарентский еще в 5 веке до н. э. изобрел деревянного голубя, который запускался в небо с помощью паровой катапульты. Многие историки технологий считают, что первый робот в истории был создан именно в этот момент, хотя корректнее считать его прототипом крылатой ракеты или реактивного снаряда.

Еще более сложное и грандиозное автоматическое устройство существовало в научной столице античного мира – великом городе Александрия. На расположенном здесь в начале нашей эры знаменитом Фаросском маяке были размещены величественные женские фигуры. Они могли указывать направление ветра и движение небесных светил (Солнца и Луны), отсчитывать время и даже сигнализировать морякам об опасности во время шторма или тумана с помощью громкого трубного звука. В древнегреческом городе Сиракузы на острове Сицилия жил великий греческий изобретатель и ученый Архимед, также прославившийся созданием автоматических механизмов. В частности, ему приписывается создание первого прообраза настоящего боевого робота. Устройство под названием «коготь», устанавливаемое на крепостной стене, захватывало длинным крюком осаждавшие город римские корабли, поднимало их в воздух и переворачивало, стряхивая экипаж за борт.

Другой гениальный грек, Герон Александрийский, изобрел первый в истории программируемый автомат. Тележка, вывозившая на сцену механизированные марионетки, управлялась с помощью веревки и колышков. Изменяя положение последних, Герон регулировал наматывание тросиков на независимые оси повозки, тем самым задавая ей траекторию движения. Этот принцип в чем-то похож на перфорированные ленты и карты – средства записи и хранения информации, используемые в автоматических станках и ЭВМ вплоть до 80-х годов ХХ века.

История робототехники была бы неполной без достижений других государств того времени. Так, еще в конце 2 тысячелетия до н. э., задолго до древнегреческих механизмов, в Древнем Египте жрецы изготовили статую, которая поднятием руки указывала на наследника фараона во время религиозных церемоний. А в Китае примерно в это же время местные мастера создавали первые прототипы роботов, приводимые в действие силой пороховых взрывов. Великий мудрец Лао-Цзы упоминал о механическом человеке, разработанном для императора на рубеже 1 и 2 тысячелетия до н. э.

И все же именно Древнюю Грецию можно считать родиной робототехники, потому как здесь были не просто построены многие автоматические устройства, но теоретизированы принципы их создания и функционирования.

Античные изобретатели и ученые разработали многие виды передач и двигателей (в том числе паровой, гидравлический и пневматический), сформулировали основные законы классической механики, благодаря чему последующие поколения смогли воспроизвести и развить их опыт.

«Роботы» Средневековья

Вопреки распространенному мнению, Средние века не были эпохой всеобщего упадка и технологического регресса. Наука, в том числе механика, хотя и с некоторой задержкой в первые века после падения античных держав, продолжала свое развитие. Удивительно, но многие сложные устройства появились на свет благодаря силе, которая в массовом сознании ассоциируется только с мракобесием – а именно Церкви. В те времена католические монастыри были одним из центров научной и инженерной мысли. В частности, легенды приписывают виднейшему ученому и теологу Альберту Великому создание «механической служанки», которая умела самостоятельно передвигаться и даже воспроизводить речь. Задокументированным, и, следовательно, более достоверным, выглядит свидетельство средневекового архитектора Виллара де Онекура (13 век н. э.), который в своем труде описал зооморфные механизмы, а также фигуру ангела, поворачивающуюся вслед за движением солнца. К тому же 13 веку относится увеселительный сад в поместье графа Роберта II д’Артуа, заполненный автоматическими обезьянами, птицами и механизированными фонтанами.

Большое развитие механика получила в это время и на Востоке. Византия, практически не затронутая потрясениями Раннего Средневековья, славилась автоматонами, встречавшими иностранных гостей в императорском дворце. Согласно свидетельствам, около царского трона были расположены два металлических льва, которые умели реветь и бить хвостами, а в кронах деревьев находились механизированные птицы, певшие и щебетавшие на разные голоса. В мусульманских странах того времени механика и математика вышли на качественно новый уровень, благодаря чему их мастера создавали удивительные устройства. Так, братья Бану Муса в 9 веке н. э. изобрели искусственного флейтиста, а видный ученый того времени Али ибн Халаф аль-Маради, живший в 11 веке, в своей «Книге тайн» описал около 30 сложных автоматонов.

Здесь же следует упомянуть и легенду о «железном мужике», созданном придворными мастерами Ивана Грозного. Согласно ей, человекоподобный механический слуга при дворе русского царя подавал ему чашу с вином и кафтан, подметал пол, кланялся гостям и даже «побивал медведя». Звучит фантастично, но следует учитывать, что эта легенда основана на письмах голландского купца Йохана Вема – человека крайне прагматичного и не склонного к фантазиям.

На закате эпохи Средневековья автоматические устройства, воспроизводящие достаточно сложные действия, популяризировались и легендарным Леонардо да Винчи.

Леонардо да Винчи, будучи гением инженерной мысли, в своих зарисовках предложил схемы самых разных механизмов, одним из которых является фигура закованного в латы рыцаря, которая могла двигать руками и шеей, садиться и даже открывать рот. Собранный образец демонстрировался изобретателем при дворе Людовика Сфорца, герцога Миланского, в 1495 году. В 20 веке по сохранившимся чертежам была воспроизведена точная и функциональная копия этого устройства, сегодня хранящаяся в Миланском музее.

Новое время: золотой век автоматонов

Однако настоящую популярность и бурное развитие автоматические механизмы получили с началом эпохи Возрождения. Наука, вырвавшись из монополии Церкви, получила дополнительный импульс к развитию, в том числе за счет переосмысления достижения античных ученых. И на первую роль в новой волне старинной робототехники вышли часовщики. Здесь стоит упомянуть о двух важных изобретениях, которые способствовали развитию технологии автоматонов – пружинному и маятниковому заводным механизмам. До этого подобные устройства приводились в движение гирями, что позволяло создавать только крупные и относительно несложные изделия. Новые накопители энергии (пружина и маятник) стали настоящим прорывом в миниатюризации автоматических механизмов.

Особенно прославился на этом поприще мастер Жак де Вокансон, который жил в 18 веке – к слову, в детстве обучавшийся в иезуитской школе. Особенную популярность получили два его изобретения:

  • механическая утка, способная взмахивать крыльями, клевать зерно с руки и даже испражняться;
  • автоматический музыкант, умеющий наигрывать различные мелодии на флейте и свирели.

Другим известным мастером был швейцарец Пьер Жаке Дро, живший в том же 18 веке и основавший знаменитую часовую компанию Jaquet Droz. В то время он прославился не только своими хронометрами, но и множеством сложнейших устройств, среди которых особенно известно три его творения:

  • «Писарь» – автоматическая фигура мальчика, содержащая около 4 000 деталей, была способна написать любой текст из 40 знаков, самостоятельно макая перо в чернильницу;
  • «Художник» – похожий автомат, только вместо текста наносивший на бумагу различные рисунки, например портреты людей, изображения животных и т. д.;
  • «Девушка-музыкант» – автомат в виде органистки, который умел наигрывать на небольшом органе 5 различных мелодий, при этом двигая головой и телом, а в конце выступления изящно кланяясь.

Отличительной чертой этих автоматонов была возможность их программировать, для чего использовались барабаны или диски с насечками, в которых была закодирована последовательность действий. Поменяв их расположение, мастер мог заставить свои устройства написать различные тексты, сыграть другую мелодию и т. д. И все же утверждать, что именно он создал первого робота, нельзя – его механизмы еще слишком мало взаимодействовали с внешней средой, а их функции были сугубо развлекательными.

Технология создания подобных устройств получила широкое распространение не только в Европе, но и мире. В конце 18 века в Японии была создана автоматическая девушка, способная стрелять из лука. В Эрмитаже выставлены знаменитые часы с павлином, купленные Екатериной Великой в Британии. Вклад российских мастеров здесь тоже есть – при перевозке в Россию механизм сильно повредился, но знаменитый изобретатель Кулибин смог полностью восстановить его.

Изготовление автоматонов развивалось по пути не только усложнения, но и миниатюризации устройств. Если первые образцы таких механизмов занимали достаточно много места, то к 19 веку их часто умещали в карманные часы. В основном это были сугубо развлекательные устройства, изготавливаемые для аристократов, передвижных цирков, выставок и т. д. Однако пройдет совсем немного времени, и автоматы начнут помогать людям.

Современный этап развития робототехники

Механические игрушки-автоматоны изготавливались часовщиками вплоть до начала 20 столетия. Их главным недостатком был сильно ограниченное время действия и слабость из-за особенностей пружинного заводного механизма. Однако развитие технологии электричества дало человечеству новый источник энергии, которым можно было питать устройства гораздо более продолжительное время. В то же время начинаются и первые попытки заставить сложные механизмы работать на человека, заменяя его труд на производстве. Уже в 1808 году французский ткач Жозеф Мари Жаккар изобрел ткацкий станок, программируемый с помощью перфокарт. Пока это был еще не робот – скорее, аналог современных автоматизированных линий. Но именно в нем впервые в промышленности был реализован принцип программирования, на котором держится современная робототехника.

Параллельно совершенствовались и способы управления – в частности проводной и радиоволновой. В 1898 году Никола Тесла впервые продемонстрировал самоходную лодку, управляемую дистанционно с помощью радио. Одновременно вместо сложных механических приводов устройства начали обзаводиться более простыми, мощными и миниатюрными электрическими двигателями.

Уже к началу 20 века сформировались все условия, обусловившие создание первых роботов. Электрический ток стал не только источником питания, но и средством получения, передачи и обработки информации. Сложно сказать, когда появился первый робот в современном понимании этого слова. Многие компании и отдельные разработчики тех времен вели работу в области создания подобных машин. В 20-30-е годы прошлого века было разработано более 30 механизмов, соответствующих требованиям полноценной робототехники.

И все же считается, что человек, создавший первого действующего робота – американский инженер Рой Уэнсли из корпорации Westinghouse Electric Company. Разработанный им в 1928 году механизм под названием «Герберт Телевокс» представлял собой человекоподобную машину, способную открывать двери и окна, отключать духовку, электродвигатели и т. д. Важнейшим отличием этого изобретения от автоматонов являлось умение отвечать и реагировать на команды, подаваемые ему по телефону. При этом робот был не подключен к линии напрямую – он, подобно человеку, с помощью встроенного микрофона слушал приказания. Из-за несовершенства технологий того времени эти команды представляли собой не обычную речь, а определенную последовательность гудков, писков, скрежетов и других звуков различной тональности.

Первенство Роя Уэсли оспаривает Макото Нисимура – японский ученый-биолог, создатель первого действующего робота в Японии (1929 год). Этот управляемый по проводам антропоморфный механизм был способен по командам выполнять различные манипуляции руками, в частности писать. Еще одним претендентом на роль родоначальника роботов был Эрик, разработанный в том же 1928 году британским военным Уильямом Ричардсом. Механизм мог не только двигать конечностями, но и «осмысленно» отвечать на ряд вопросов, при этом даже умудряясь отпускать шутки.

Однако эти и многие другие роботы предназначались для демонстрации научных достижений, но не для практической деятельности. Возникновение робототехники в производстве или сельском хозяйстве произошло позже, потому как такая работа требовала качественно нового уровня технологий. Хотя стоит отметить, что первый прообраз промышленного робота появился еще в 1898 году – это был созданный американским инженером Бэббитом манипулятор, с помощью которого выхватывались заготовки из раскаленной печи.

Полноценное развитие робототехники в промышленности произошло лишь после окончания Второй мировой войны.

В 1948 году в США компанией General Electric был создан первый промышленный робот для работы на атомном реакторе. Его особенностью было наличие обратной связи – оператор мог не только видеть его перемещение в рабочем пространстве, но и чувствовать силу, которую развивал захват манипулятора, что позволяло управлять механизмом более точно. В середине 50-х годов американец Джордж Девол основал компанию Unimation, которая занималась выпуском первых серийных промышленных роботов, программируемых с помощью перфокарт. Уже к середине 60-х годов в развитых странах насчитывалось несколько десятков компаний, наладивших выпуск подобных машин. Особенно в этом преуспела Япония – закупив у «Юнимейшн» первые роботы в 1968 году, уже через 10 лет эта страна стала мировым лидером по выпуску собственных аналогов и оснащения ими производств.

Сегодня роботы проникли практически во все сферы деятельности. Промышленность, научные исследования, энергетика, медицина, развлечения, военные действия и даже космос – современные автоматические или дистанционно контролируемые механизмы используются очень широко и даже постепенно вытесняют человеческий труд. Развитие роботов идет по нескольким направлениям – улучшение механизмов и приводов, совершенствование алгоритмов, внедрение самообучающихся систем управления (слабого искусственного интеллекта), а также разработка новых интерфейсов «человек-компьютер». Роботизация тесно переплетается с биотехнологиями и кибернетикой, результатом чего является создание кибернетических организмов (киборгов), функциональных бионических протезов, полностью автономных автомобилей, кораблей, космических и летательных аппаратов (в том числе военных). Так наше общество незаметно для себя вошло в будущее, которое всего лишь век назад описал в своей пьесе Карл Чапек.

robo-sapiens.ru

Человекоподобные роботы: история

Андроиды прошли долгий путь — от огромных стальных людей до роботов на орбите.

Роботы уже давно стали частью нашей жизни, внешне они все больше похожи на людей, а их функционал с каждым днем расширяется до невероятных масштабов. А ведь само слово «робот» впервые прозвучало меньше века назад в пьесе «Россумские универсальные роботы» чешского писателя Карела Чапека.

Первые андроиды были огромными существами из стали, весившими более 120 кг и способными только двигать некоторыми конечностями благодаря электрическому управлению.

В 1928 году были выпущены сразу три человекоподобных робота. В США инженер Дж. Уэнсли создал Мистера Телевокса – своеобразный автоответчик, которому было придано схематическое сходство с человеком. Мистер Телевокс управлялся с помощью свистков и работал благодаря громкоговорителю и микрофону, расположенному рядом с телефоном. В том же году в Японии был разработан Естествоиспытатель – андроид, который при помощи электропривода мог двигать руками и ногами. А в английской деревне Гомшелл капитан Уильям Ричардс и инженер-механик Алан Реффел в это время сконструировали робота Эрика, на корпусе которого было написано «R.U.R» – название фабрики из пьесы Карела Чапека. Эрик умел двигать головой и руками, садиться и вставать на ноги. Но не мог ходить. Зато разговаривал и отвечал на вопросы. Впрочем, последняя его функция – лишь уловка инженера, который общался с изумленными зрителями с помощью радиоприемника. Вслед за Мистером Телевоксом, Естествоиспытателем и Эриком в разных странах велась работа над тем, чтобы снабдить больших железных «людей» все большим рядом функций.

В 1937 в штате Огайо построили большого робота Электро, который с помощью электропривода мог выполнять 26 разных движений, в том числе делать шаги (очень медленные) и разговаривать. Его словарный запас состоял из 700 слов и помещался на нескольких проигрывателях с пластинками. Создатель Джозеф Бернетт мог управлять Электро при помощи голосовых команд, которые робот получал благодаря подключенному к нему телефону. Ходил Электро благодаря резиновым роликам под его ногами. А еще этот андроид умел надувать шарики! Впрочем, для этого ему нужна была помощь человека. В 1940 году для Электро разработали друга – пса Спарко, который также запускаясь по голосовой команде, мог лаять, сидеть и ласкаться к людям.

Робот Электро и его пес Спарко

Все разработки в области роботов в первой половине ХХ века носили, скорее, развлекательный характер. Человекоподобные Мистер Телевокс или Электро с его собачкой были очень милы, но не могли принести ни доход своим создателям, ни практической пользы владельцам. В то же время, несмотря на «обаятельность» этих разработок, в середине ХХ века общественность была поглощена идеей, что роботы будущего будут опасны и смогут поработить человечество. Идеей, рожденной еще Карелом Чапеком.

Сдвиг в осмыслении передовых технологий произошел опять же благодаря искусству, а не науке. В 1942 году писатель Айзек Азимов задался вопросом: как нужно программировать роботов, чтобы они приносили людям только пользу? Фантаст попытался ответить на него в своих рассказах и создал знаменитые три закона робототехники. Этот труд оказался не менее значим для мира роботов, чем работа Норберта Винера, скорректировавшего термин «кибернетика» и наделившего его современным значением.

Во второй половине ХХ века мир робототехники сосредоточился на создании промышленных роботов. Они работали с радиоактивными материалами, транспортировали тяжелые грузы и были задействованы в других сложных для человека задачах. Именно на производстве робототехника сделала несколько огромных шагов на пути к современным технологиям еще до начала 2000-х – благодаря развитию системы сенсоров и языков программирования, использованию новых контроллеров и прочим дарам прогресса.

Так, в 1960-х был запатентован первый программируемый промышленный робот и только в 1970-х в Японии создали WABOT-1, первого антропоморфного робота, который мог ходить, общаться и поднимать предметы. Впрочем, его ходьбу нельзя было назвать свободной: дистанция была ограничена кабелем питания.

В середине 1980-х годов ученые сильно озадачились созданием робота, который мог бы ходить свободно. Первая из таких машин была представлена миру в 1986 году в Японии, и на один шаг ей требовалось 5 секунд. Впрочем, с человеком этот робот имел сходство более чем условное: его «тело» состояло практически из одних «ног». Около 15 лет потребовалось японцам на то, чтобы создать Asimo – андроида, который свободно ходил, мог открывать двери, вступать во взаимодействие с людьми и выполнять бытовые задачи. В течение 2000-х роботы менялись, совершенствовались и приобретали все более разнообразный функционал. В 2005 году был создан RoboThespian – настоящий механизированный актер, годом позже изобрели ICub – обучаемый андроид, в 2008-м разработали Nao, дружелюбного гуманоида, который способен помогать в работе сотрудникам банков, университетов и лабораторий, и даже в домашних делах. В 2011 году Робонавт-2 стал первым человекоподобным роботом, запущенным на орбиту. Он отправился на МКС 24 февраля и до сих пор там работает. Тремя годами позже в одном из торговых центров Токио на стойке информации появилась Айко Чихира – гуманоид в облике молодой женщины, которая разговаривает на японском и немножко на английском, а также знает язык жестов. Айко помогает покупателям ориентироваться в большом здании и отвечает на их вопросы. А совсем недавно, в конце октября этого года, андроиду впервые дали гражданство – робот София стала полноправным жителем Саудовской Аравии. А еще роботы бывают детскими. Наука и техника История андроидов Человекоподобные роботы Длиннопост

pikabu.ru

История робототехники

История автоматизированных механизмов насчитывает тысячи лет, от роботов — слуг богов, упоминаемых в греческой мифологии, до сложных китайских астрономических водяных башенных часов XI века. Даже Леонардо да Винчи разработал ряд автоматов, включая самоходные тележки и роботов-рыцарей. Итак, когда же автоматизированные машины стали роботами?

Современная эпоха робототехники началась во время промышленной революции, с началом использования пара и электричества, проложившими дорогу силовым двигателям и механизмам. Изобретения и открытия, сделанные Томасом Эдисоном и Николой Тесла, способствовали переходу в новую эру робототехники. В 1898 году Тесла представил свою радиоуправляемую лодку, похваставшись, что стал первым в будущей гонке роботов. Многие считают это событие датой рождения робототехники.

Тем не менее слово «робот» не использовалось вплоть до 1920 года, когда чешский драматург Карел Чапек написал научно-фантастическую пьесу «R. U. R.», описывающую восстание роботизированных рабочих фабрики против людей-владельцев. А в 1941 году не менее известный писатель-фантаст Айзек Азимов придумал термин «робототехника», упомянув его в коротком рассказе «Лжец!».

Спустя полгода Азимов написал рассказ «Хоровод», в котором с оптимизмом характеризовал роботов как полезных слуг человека. В этом же рассказе впервые упоминаются «три закона робототехники» Азимова, которые продолжают влиять на литературу, кино и науку по мере продолжения исследований в области искусственного интеллекта.

Ключевые изобретения XX века, включая цифровой компьютер, транзистор и интегральную схему, привели к тому, что ученые смогли начать разработку электронного, программируемого мозга для роботов. Промышленные роботы сейчас — обычное явление на современном производстве. Они используются для решения самых разнообразных задач — от транспортировки материалов до сборки деталей.

В биомедицинской, обрабатывающей, транспортной, космической и оборонной промышленности роботы используются намного чаще, чем раньше. Значительные достижения в области программного обеспечения и искусственного интеллекта (ИИ) привели к созданию роботов, имитирующих базовую форму и взаимодействие людей, таких как двуногий «Асимо» корпорации Honda. Суперкомпьютер IBM Watson, оснащенный продвинутой системой ИИ, был первоначально разработан для соревнования с людьми на американской викторине Jeopardy!, в которой победил, а затем поступил в коммерческую эксплуатацию в качестве врача-диагноста онкологических заболеваний.

Четырехногий робот «БигДог» компании Boston Dynamics создан для перемещения по пересеченной местности и способен перевозить тяжелые грузы. Современные системы автопилотирования, интегрированные в самолеты, беспилотные автомобили и даже космические планетоходы, такие как «Кьюриосити», блуждавший по поверхности Марса, демонстрируют, насколько сложными стали программируемые роботы.

Робот «БигДог»

Роботы больше не ассоциируются с греческими мифами или голливудскими блокбастерами. Дроиды, беспилотные летательные аппараты и роботы теперь широко распространенная и важная часть нашего общества.

Первый медицинский робот

Первое официально зарегистрированное применение медицинского робота относится к 1984 году, когда «Артробот», разработанный в Ванкувере Джефом Окинлеком и доктором Джеймсом Мак-Уэном в сотрудничестве с хирургом Брайаном Дэйем, использовался при проведении ортопедической операции.

Роботизированный хирургический комплекс «да Винчи» позволяет выполнять сложнейшие операции в больницах по всему миру.

«Артробот» — небольшой робот для выполнения артропластики тазобедренного сустава (операции по восстановлению функции сустава). Он был спроектирован для точного сверления тазобедренных суставов, с возможностью программирования для создания полостей в определенных позициях и под определенным углом для последующей имплантации протезов.

Несмотря на то что небольшие и относительно простые усовершенствования и модификации оригинального «Артробота» привели к использованию роботов в более сложных хирургических операциях, таких, как полная замена коленного сустава, подобные новаторские решения в области медицинской робототехники таковыми и оставались вплоть до 1997 года, пока медицинские роботы не получили распространение.

Система «да Винчи» корпорации Intuitive Surgical Inc стала первым хирургическим роботом, получившим одобрение Управления по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных препаратов США. Робот «да Винчи» представляет собой полноценный хирургический комплекс с набором инструментов, камерами, датчиками и прочими принадлежностями.

Знаете ли вы? В 1998 году в Лейпциге было осуществлено первое в мире аортокоронарное шунтирование сердца с использованием хирургического комплекса «да Винчи».

Первый военный робот

Изобретенная в 1898 году Николой Тесла радиоуправляемая лодка, предназначенная для использования в военных целях и предлагаемая США с Великобританией, так и не была разработана.

Танк Т-26,набазе которого был создан телетанк ТТ-26

Во Второй мировой войне впервые были применены военные роботы в виде дистанционно управляемых беспилотных машин — немецкой самоходной мины «Голиаф» и советского танка «Телетанк». Телетанки были созданы на базе легких танков T-26, оснащенных гидравликой и аппаратурой телеуправления. Телетанки несли пулемет, огнемет, а также оборудование для установки дымовой завесы и использования химического оружия, что означало, что они были грозным орудием на поле боя. Немецкие «Голиафы», с другой стороны, были спроектированы как мобильные наземные мины, которых на удаленном управлении можно было подвести к вражеской технике или пехоте и детонировать.

Хотя и «Голиаф», и «Телетанк» были разработаны в одно и то же время, советские безэкипажные танки стали использоваться первыми и применялись во время Советско-финской войны (1939– 1940) в Восточной Финляндии.

Первый гуманоидный робот

Человекоподобные роботы, часто называемые андроидами в научной фантастике, проектируются с учетом человеческих форм. Простые гуманоидные автоматоны создавались испокон веков и постепенно совершенствовались для более точной имитации внешнего вида и поведения человека. Одним из первых задокументированных примеров является механический рыцарь Леонардо да Винчи.

Робот-рыцарь Леонардо управлялся комбинацией шкивов и тросов, которые позволяли ему стоять, сидеть и независимо двигать руками. Он имел человеческую форму и даже был одет в доспехи, словно рыцарь. Хотя механизм да Винчи примитивен по сегодняшним меркам, ему не хватает искусственного интеллекта и дистанционного управления, но он опережал свое время в XV веке.

Да Винчи использовал во многих своих изобретениях шкивы, гири и шестерни, в том числе и в самоходной тележке, которую многие считают первым роботом. Позже он занялся дизайном робота-рыцаря для королевского театрализованного представления в Милане, которое состоялось в конце 1490-х годов.

Чертежи робота-рыцаря Леонардо да Винчи до сих пор используются современными робототехниками и даже вносят свою лепту в разработку роботов для NASA.

Первый роботизированный транспорт

После Всемирной выставки 1964 года писатель-фантаст Айзек Азимов в своих записях предсказал, что спустя 50 лет автомобили будут управляться «робомозгами». В течение многих лет после этого беспилотные транспортные средства существовали лишь в виде теоретических концепций и исследовательских проектов.

Компания Mercedes-Benz с 1980-х годов занимается исследованиями в области беспилотных транспортных средств

Настоящий прогресс начался в 1986 году, когда в Мюнхенском университете был запущен проект PROMETHEUS под управлением Европейского агентства координации исследований (EUREKA, European Research Coordination Agency). В течение почти десятилетия команда разработчиков трудилась над проектом беспилотного автомобиля под названием VITA, оборудованного датчиками, позволяющими регулировать скорость машины при обнаружении опасности.

В 1994 году автомобиль VITA совершил 1000-километровую поездку по парижскому шоссе в условиях плотного трафика, достигнув скорости в 128 километров в час. Позднее некоторые аспекты VITA были учтены при конструировании будущих автомобилей Mercedes-Benz.

Первый космический робот

Можно сказать, что «Спутник-1», запущенный СССР в 1957 году, стал первым роботом в космосе. А «Робонавт», разработанный в сотрудничестве General Motors с NASA, получил звание первого гуманоидного робота в космосе и первого робота для работы с инструментами, созданными для людей, в космосе. В настоящее время он трудится на Международной космической станции (МКС).

Проект «Robonaut 2» нацелен на создание гуманоидной машины, способной на совместную работу с космонавтами, чтобы выполнять трудные и опасные задачи по обслуживанию и ремонту техники в открытом космосе.

«R1», первый вариант «Робонавта», был прототипом, разработанным с целью исследовать, как гуманоидные роботы могли бы помочь астронавтам в открытом космосе. Его преемник «R2» оборудован полноценным роботизированным экзоскелетом, современной системой технического зрения, программным обеспечением для распознавания изображений, датчиками и алгоритмами управления, а также роботизированными руками. Он помогает в работе космонавтам, чтобы сэкономить их силы. Кроме того, «Робонавт» проходит в Хьюстоне подготовку к выполнению медицинских процедур, включая использование шприцев и проведение ультразвукового сканирования.

«Робонавт 2» покрыт мягким материалом и запрограммирован на остановку в случае касания человека, чтобы избежать его травмирования.

Первый промышленный робот

Первый промышленный робот был внедрен на производственной линии завода General Motors в 1961 году. «Юнимейт» представлял собой мощную роботизированную руку для установки литых металлических изделий и сварных компонентов на шасси автомобиля. Это был первый робот-манипулятор, который помог ускорить производственные линии на заводах по всему миру.

Первоначальная стоимость манипулятора «Юнимейт» составила 25 000 долларов. У робота было шесть программируемых осей движения, а конструкция позволяла работать с тяжелыми объектами на высокой скорости. Манипулятор весом 1,8 тонны оказался чрезвычайно универсальным и вскоре стал одним из самых популярных промышленных роботов в мире.

«Юнимейт» стал популярным и вне промышленного производства, приняв участие в «Вечернем шоу Джонни Карсона», в котором он разливал пиво и даже дирижировал оркестром.

Джордж Девол, первым разработавший промышленного программируемого робота в 1954 году, основал первую в мире компанию по производству роботов, Unimation. Роботы стали обычным явлением на современных сборочных линиях, так как их способность выполнять повторяющиеся задачи на высокой скорости превращает их в идеальные средства производства.

Первый беспилотный робот

Дроны, или беспилотные летательные аппараты (БПЛА), использовались в течение сотен лет. Первое задокументированное применение датируется 1849 годом, когда австрийская армия запустила аэростаты, оснащенные бомбами, в сторону осажденной Венеции. Военные исследования в XX столетии привели к появлению ряда технологических инноваций, включая систему глобального позиционирования (GPS) и Интернет.

Это привело к созданию первого полностью автономного беспилотного летательного аппарата в 1973 году. Израильский дрон Tadiran Mastiff был оборудован системой передачи данных, позволяющей в автоматическом режиме и реальном времени вести высококачественную видеосъемку места полета и транслировать ее оператору. Эти БПЛА предварительно программировались на траекторию полета и широко использовались армией обороны Израиля.

Современные военные беспилотники, такие как «Предатор» и «Таранис», играют ключевую роль на поле боя.

Поделиться ссылкой

sitekid.ru

История роботов. Хронология развития роботов

1500 год. Франция поражена механизированным львом Леонардо да Винчи. Когда король посещал Милан, этот механизм двигался и представлял герб государства.

1617 год. Джон Непер разрабатывает элементарное вычислительное устройство.

1623 год. Вдохновлённый разработками Непера, Вильгельм Шиккард из Германии создаёт счётную машину, работающую с  шестиразрядными десятичными числами.

1642 год. Паскаль излагает видение механизированной машины, способной слагать и вычитать числа самостоятельно.

1878 год. На Всемирной выставке в Париже Пафнутий Чебышев презентует стопоходную машину, движения которой подобны шагам лошади. Этот механизм даёт новый толчок развития технологий роботостроения.

1891 год. Мечта о беспроводной электрификации города привела Николу Тесла к изобретению катушки, производящей напряжение высокой частоты. Принцип действия объяснял природу возникновения электричества и возможности его использования.

1893 год. Тесла создаёт асинхронный двигатель, питающийся от сети переменного тока. Опираясь на различая в скорости движения и направления вращения магнитных полей статора и ротора, достигается вращение ротора.

1894 год. Никола Тесла патентует электродинамическую индукционную лампу, обладающую рядом конкурентных преимуществ, по сравнению с аналогами того времени.

1898 год. Научная мысль Теслы привела его к открытию первого в мире пульта дистанционного управления. Он был установлен на лодке, винт и руль которой контролировались при помощи радиоволн.

История развития роботов (XX век)

1913 год. Создание Чарльзом Маколи машины, находящей решения логических проблем.

1921 год. Первое упоминание слова «робот» (robota с чешского) в пьесе «R.U.R.» Карела Чапека.

1934 год. Создание индустриального конвейерного робота для покраски поверхностей.

1946 год. Презентация механизма управления машинами посредствам магнитного записывающего устройства.

1950-е года Активная разработка механических манипуляторов, которые копировали движение человеческих рук для внедрения на радиоактивные производства.

1963 год. На выставке в Калифорнии представлена искусственная рука Rancho Arm, сопоставимая с человеческой.

1971 год. Изобретение первого в мире микропроцессора.

1980 год. Сильнейший скачок роста рынка робототехники, произошедший благодаря коммерческой реализации японских роботов, производимых на базе высоких технологий.

1992 год. К Марку Торпу, в ходе разработки робота-пылесоса, приходит мысль организовать бои роботов.

Роботы XXI века

2000 год. Фирма Electrolux в эфире телеканала BBC представила робот-пылесос Trilobite, который самостоятельно передвигался по помещению и собирал пыль. Через 4 года на свет вышло второе поколение этой модели. Усовершенствования коснулись не только дизайна, но и функционала: он «научился» объезжать препятствия, «знал» когда нужно возвращаться к зарядному устройству, при этом уровень шума был значительно снижен.

2001 год. Изобретение гибкого дисплея FOLED, в котором был использован гибкий пластик (или металлическая пластина) в качестве подложки.

2002 год Ознаменовался началом эры планшетов, у истоков которой стоял Microsoft Tablet PC – первый планшетный компьютер.

2003 год. В свет выходит QRIO. Детский робот, в котором заложена основа адаптивного поведения, может держать равновесие, стоя на одной ноге, использует в речи более 60 000 слов и танцует.

2004 год. Марк Тилден создает первую коммерчески успешную игрушку робота Robosapien.

2005 год. Военная робототехника прославилась изобретением PackBot с системой REDOWL. Противоснайперская программа различала звук выстрела среди всех остальных и точно определяла координаты стрелявшего. Затем, производилось наведение лазерного прицела на цель.

2006 год. Лаборатория NEC System Technologies представила робота-дегустатора. Помимо возможности распознать продукт, он давал советы по сочетанию закусок и напитков менее чем за полминуты.

2007 год. Испытания тестового робота-милиционера Р-БОТ 001, проводимые МВД России в городе Пермь.

2008 год. В Европейском совете ядерных исследований разработали проект Большого андронного коллайдера, предназначенного для изучения продуктов соударений на высокой скорости протонов и тяжёлых ионов.

2009 год. Создание первого биологического 3D-принтера, способного на микроуровне воссоздавать архитектуру ткани организма.

2010 год. Корейская фирма Ilshim Global презентует первого в мире робота для мойки окон Windoro, который самостоятельно определяет размер поверхности и выстраивает маршрут

2011 год. Доставлен на МКС робот НАСА Робонавт-2

2011 год. Компания Inventist под началом Шейна Чена патентует первое моноколесо Solowheel, отличающееся от более ранних аналогов отсутствием сиденья и наличием системы гироскопов. Новшества позволили наладить массовое производство устройства.

2012 год. Военные научные разработки в области взрывчатых веществ привели к открытию самой мощной на сегодняшний день взрывчатки - гексанитрогексаазаизовюцитан.

2013 год. На Международную Космическую Станцию прибывает робот-астронавт японского производства.

2013 год. Запатентовано первое двухколёсное самобалансировочное средство передвижения – гироскутер.

2014 год. Беспроводная электроэнергия. Первые удачные испытания катушки, генерирующей электрическое поле. Это изобретение позволяет в радиусе 2,5 метров заряжать электронные устройства, освобождая их от розетки и проводов.

2015 год. Настоящим переворотом в электрическом автомобилестроении стала презентация внедорожника Tesla Model X, который  способен без подзарядки преодолеть 402 км. А разгон до 100 км/ч осуществляется за 3 секунды.

2016 год. Исследования в области медицины, направленные на помощь людям, страдающим когнитивными расстройствами, привели к появлению коллекции посуды Eatwell Assistive Tableware. Она разработана с учётом всех особенностей приёма пищи людей с болезнью Альцгеймера.

2017 год. Основное направление робототехники текущего года – это прогресс искусственного интеллекта. Главная цель разработок – приучение ИИ к саморазвитию, мгновенному приспосабливанию к изменяющимся факторам внешней среды и поиск оптимального решения поставленных задач.

В течении ближайших 10 лет планируется выход на глобальный рынок сразу нескольких разрабатываемых проектов:

  • AEROWORKS – роботы-квадрокоптеры, контролирующие работу производственных объектов;
  • FLOBOT – улучшенная модель уборщиков, предназначенная для эксплуатации в огромных промышленных помещениях;
  • Робот-сиделка для больных в период реабилитации после сложных операций;
  • EurEyeCase – высокоточные хирурги, специализирующиеся на операциях сетчатки глаза;
  • Роботы-фермеры, выполняющие полный спектр сельскохозяйственных операций, начиная с подготовки грунта, заканчивая сбором урожая.

xn--80abmurblt.xn--p1ai

Великие робототехники (кто стоит за созданием роботов)

Наибольшее развитие робототехники, как и ее популяризация, приходятся на последние десятилетия, но это не означает, что такого направления до нулевых не существовало. Великие робототехники прошлого развивали его еще задолго до современности. О тех, кто стоял у истоков, об «отце» промышленных роботов, открытиях и  ведущих компаниях — будем говорить дальше.

Умные машины тоже имели предков

В истории практически каждого народа есть легенды о том, как мастера прошлых веков использовали человекоподобные технические устройства. Есть записи от 2 тыс. до н.э. о создании в Древнем Египте статуи, которая во время обрядов могла указывать, поднимая робо-руки, на наследника правителя.

В начале второго тысячелетия до н.э. в Китае были созданы прототипы роботов, которые запускались под воздействием силы пороховых взрывов, а для развлечения императора умельцы создали механического андроида.

Древнегреческому ученому Архимеду приписывают создание первой военной машины «Коготь». Её закрепляли на оборонной стене, и, пользуясь длинным крюком, подцепляли осаждавшие корабли соперников и переворачивали их.

Наибольшего внимания заслуживали записи Леонардо да Винчи, который создал достаточно подробные схемы нескольких человекоподобных механизмов. По одному из таких вариантов в 1495 году была собрана фигура рыцаря, который мог двигать шеей, конечностями, открывать рот, присаживаться. Кстати, чертежи сохранились, и по ним рыцарь был воспроизведен. Сегодня его можно увидеть в Миланском музее.

Основной сдерживающей силой робототехники и автоматизированных механизмов была церковь, считавшая любые проявления «на тему» ересью, поэтому по-настоящему развиваться направление начало только к 18 веку. Одними из выдающихся изобретателей того времени были:

  • Жак де Вокансон, создавший механическую утку (умела клевать, двигать крыльями) и музыканта (играл на флейте и свирели);
  •  Пьер Жаке Дро (основатель часовой компании Jaquet Droz). Стал известен не только часовыми механизмами, но и созданием механического писаря, художника, музыканта.

Отличительной особенностью этих вариантов, от других дорогостоящих игрушек, была возможность управлять ими. Правда, для этого использовалось не ПО, а пружины, насечки, меняя последовательность которых, меняли текст, изображение, музыку.

Технология создания механических моделей (с часовыми механизмами) использовалась вплоть до 19 века, когда появилась недостающая деталь – электричество, которое обеспечивало устройство питанием на продолжительное время.

Изобретатели стали постепенно внедрять механизмы в производственные этапы, чтобы облегчить и ускорить процесс.

Прототипом первой автоматизированной линии в 1808 году был ткацкий станок французского ткача Жозефа Мари Жаккара, который программировался при помощи специальных перфорированных карт. Конечно, это не манипулятор Kuka, но здесь использован главный принцип программирования, на котором до сих пор базируется робототехника.

Еще один изобретатель и новатор Никола Тесла в 1898 году представил свою разработку – лодку, которая управлялась дистанционно (при помощи радио). Так постепенно освоилось не только использование различных источников питания, но и управления (проводные и радиоволновые устройства).

Знаете ли вы, что первым программистом была женщина.

Математик Ада Лавлейс написала первую в мире программу для вычислительной техники в 1842 году.

Она работала в проекте по запуску аналитической машины Бэббиджа, и хотя при жизни Ады ВУ так и не заработало, именно ее наработки и созданный ею алгоритм и терминология, а именно «рабочая ячейка» и «цикл» используются в каждой современной программе.

Однако, несмотря на весь успех прошлых веков, человеком, впервые изобретшим действующий робот, считается Рой Уэнсли. Именно его принято считать одним из самых великих робототехников.

В 1928 году он разработал конструкцию «Герберт Телевокс», которая управлялась посредством команд, подаваемых по телефону. Конечно, это было не управлением голосом, как в Alexa, а определенная последовательность щелчков, скрежетов и гудков. Машина могла открыть окно или дверь, отключить духовку или электродвигатель.

Примерно в это же время появились другие антропоморфные механизмы: Макото Нисимура создал механическую систему, умеющую выполнять ряд задач руками (писать и т.п), Уильям Ричардсон создал приспособление, двигающее конечностями и отвечающее на вопросы (список был небольшой).

Девол и Эленберг — это «Джобс и Возняк» в мире робототехники

Когда прозаик Карел Чапек, работая над своей пьесой «Rossumovi univerzální roboti» в 1921 году, придумал слово «робот» (определение для искусственно созданных людей), Джорджу Деволу было всего 9 лет, но, несмотря на это, именно Девол станет человеком, который перенесет понятие из фэнтези в реальность.

На счету Джорджа Девола около 40 патентов на различные технические устройства. Он участвовал в создании микроволновой печи «Спиди Унни», разрабатывал системы радиолокации, но главной его разработкой стал манипулятор (патент США 1961 года). Придуманная им технология сегодня используется практически на всех производственных площадках мира.

Вместе с инженером Джозефом Эленбергом, Девол в 1962 году создал первую компанию, производившую промышленные роботы, Unimation. Манипуляторы программировались при помощи все тех же перфокарт. Джозеф отвечал за разработку, в то время как Эленберг занимался привлечением инвесторов и всячески популяризировал использование техники в производственном процессе. С их легкой руки робоманипуляторы распространились по всему миру, в том числе и в Японию.

Первые роботы Unimation появились в Японии в 1968 году, а спустя лишь одно десятилетие страна заняла лидирующие позиции по производству и оснащению роботизированных линий, как впрочем, и других технически совершенных устройств.

Современными лидерами по созданию домашних  и коммерческих роботов являются японские компании FANUC Robotics, Kawasaki Robotics, Sony, Panasonic, Honda. Достойную конкуренцию составляют ABB (Швеция — Швейцария), KUKA (Германия), однако в стране восходящего солнца робототехника практически возведена в культ, поэтому в ближайшие десятилетия едва ли кто-то сможет сравниться с ними в производительности.

mentamore.com

10 роботов, больше всех повлиявших на историю

Было бы неправильно, если GeekTech ничего не написал бы для Недели робототехники, и если есть вещь, которую этот блог любит, то это роботы. Роботы постоянно вокруг нас, начиная от кофеварки на кухне, заканчивая сборочными линиями на работе. Но откуда пришли первые роботы? Кто были основоположниками тех роботов, которых мы видим сейчас?

Существуют сотни невероятных роботов, но мы выбрали несколько наиболее значимых и памятных в хронологическом порядке.

Around 350 BC: The Pigeon

Этот первый «робот» по-настоящему очень старый. Архит, греческий философ, астроном, математик и государственный деятель, изложил принципы механики. Одним из его проектов была деревянная механическая птица. Она приводилась в движение паром и могла взлетать на высоту до 200 метров. Это изобретение, возможно, не просто первый робот на планете, но и первое летающее приспособление.

1495: Leonardo's Robot

Леонардо да Винчи тоже поучаствовал в истории роботов. Он сконструировал первого человекоподобного робота. В 1495 году он создал робота-рыцаря, который, судя по эскизам, мог стоять, сидеть, поднимать забрало и двигать руками. Используя оригинальные эскизы, современным дизайнерам удалось воссоздать робота. Копия может выполнять все вышеперечисленные движения.

1738: The Duck

Французский изобретатель Жак де Вокансон в свое время создал несколько автономных роботов, но The Duck — это одна из его самых выдающихся работ. Механическая утка имела более 400 различных частей, что не слишком удивительно, учитывая, что она могла делать. Утка могла махать крыльями, есть, переваривать пищу, а затем испражняться. Это был довольно внушительный робот! Вокансону удалось «научить» робота переваривать пищу, благодаря установке отсеков для химического разложения зерна.

Только сейчас, спустя 274 года, появились современные роботы с похожими возможностями, например, Ecobot, хотя он только умеет переваривать, в отличие от утки, которая могла выполнять другие забавные «задачи».

К сожалению, никто не знает, что случилось с оригиналом утки. Однако, в музее в Гренобле есть копия утки, созданная часовщиком.

1898: Tesla's Remote-Controlled Boat

Возможно, вы знаете Николу Тесла из-за его электрических катушек, однако у него есть еще одно достижение в области роботов. Когда Никола искал способ продемонстрировать свою беспроводную систему передачи (то, что мы теперь знаем как радиоволны), в ходе конференции он поставил железную лодку в воду в Мэдисон Сквер Гарден и контролировал её с помощью пульта дистанционного управления, лодка принимала сигналы и выполняла команды Николы. В то время никто не понимал, как лодка на дистанционном управлении скажется на будущем роботов, игрушек, радио и других устройств, которыми мы пользуемся сейчас.

1962: The Unimate

В 60-е годы 20 века изобретатели вложили много сил в разработку роботов-манипуляторов, но одним из самых важных изобретений было The Unimate arm. Это был один из первых промышленных роботов, был установлен на сборочном конвейере компании General Motors, чтобы уменьшить вероятность получения травм и смертей на производстве. Приспособление могло складывать части горячего литого металла и сваривать части кузова. Unimate в настоящее время находится в Зале славы с такими роботами, как R2-D2 и HAL.

1966: Shakey the Robot

Shakey the Robot был одним из первых по-настоящему успешных роботов с искусственным интеллектом. Он мог понимать свои собственные действия. Если бы вы дали Shakey задание, то он бы проанализировал его, в отличие от других роботов, которым были нужны определенные инструкции. Shakey продемонстрировал свою способность думать и реагировать, передвигаясь по комнатам и коридорам, включая и выключая свет, открывая и закрывая двери, передвигая предметы. В настоящее время робот на пенсии и находится в музее в Маунтин-Вью.

1989: Genghis

Вы когда-либо задумывались, какой робот был одним из первых, кто научился ходить? Это Genghis. Этот шестиногий автономный робот, созданный Mobile Robots Group в лабораториях Массачусетского технологического института, был не только известен своей способностью ходить, но и тем, как быстро и дешево он был произведен. Тем не менее, ему нужно 4 микропроцессора, 22 датчика и 12 сервомоторов, чтобы функционировать. Его походка была названа «the Genghis Gait». Первые шаги робота:

1997: NASA Mars Pathfinder and Sojourner

NASA тоже внесло вклад в развитие невероятных роботов, но робот, который действительно выделяется — это Mars Pathfinder and Sojourner. Его главной целью было продемонстрировать технологии, необходимые для эффективной и экономически приемлимой отправки робота на Марс. Роботу удалось войти в атмосферу Марса и отправить много полезных данных о Красной планете на Землю для дальнейшего изучения.

1998: Lego Mindstorms

Не было бы GeekTech без упоминания о LEGO. Наборы серии Mindstorms, содержащие программируемое программное и аппаратное обеспечения, были одними из самых дешевых и простых способов для тех, кто хотел сделать своего робота. Создание этой серии было вдохновлено книгой Сеймура Паперта «Штурм разума: дети, компьютеры и плодотворные идеи», в которой математик предлагал простую теорию обучения на практике.

2000: ASIMO

Еще в 1986 году Honda объявила о своем намерении принять участие в проекте создания человекоподобного робота, способного не только существовать с людьми, но и превосходить их способности. Немного позже Honda объявила об ASIMO, одном из самых впечатляющих роботов. Он может эмулировать походку человека, использовать свои руки, говорить и слушать, видеть и узнавать людей и объекты. Конечно, ASIMO есть к чему стремиться, прежде чем он сможет превзойти человеческие способности, но у Honda уже есть много идей для будущего развития этого робота. Теги:

habr.com


Смотрите также