Что исследовали первые роботы ученые
История робототехники: как выглядели самые первые роботы?
Вот уже несколько сотен лет подряд человечество хочет максимально облегчить себе жизнь, переложив выполнение сложных задач на плечи роботов. И это у нас весьма хорошо получается, потому что уже сегодня любой желающий может купить робота-пылесоса за не такие уж и большие деньги и забыть о мытье полов. В больницах некоторых стран стран частью персонала являются роботы, предназначенные для ухаживания за пациентами. А на заводах производственные механизмы в автоматическом режиме собирают электронику и даже огромные автомобили. Но когда человечество вообще задумалось о разработке роботов и когда изобретателям удалось их создать? Многие скажут, что первого робота в мире создал всем известный Леонардо да Винчи — ведь неспроста среди его документов имелась схема сборки человекоподобного механизма? Но, на самом деле, первые роботы были созданы задолго до рождения итальянского художника и ученого.
«Мистер Телевокс» — один из первых американских роботов
Какие бывают роботы?
Слово «робот» произошло от слова robota, что можно перевести как «подневольный труд». То есть то, что называется «роботом», вопреки своей воле должно выполнять команды и по своей сути являться рабом. А если быть точнее, термин подразумевает под собой устройство, которое предназначено для выполнения определенного рода действий по заранее заданной инструкции. Обычно роботы получают информацию об окружающей обстановке со встроенных датчиков, которые играют роль органов чувств. А выполнением задач они занимаются либо самостоятельно, следуя заложенной программе, либо повинуясь командам другого человека. Назначение роботов может быть разным, начиная от развлечения людей и заканчивая сборкой сложных устройств.
Роботы бывают разные, но главное, чтобы они не вредили людям
Интересный факт: американский писатель-фантаст Айзек Азимов (Isaac Asimov) является автором трех законов робототехники. Первый — робот не может причинить вред человеку. Второй — робот должен повиноваться всем командам человека кроме тех, которые противоречат первому закону. Третье — робот должен заботиться о себе в ой мере, которая не противоречит первому и второму законам.
Первые роботы в истории
Если верить историческим данным, первые роботы в мире были созданы примерно в 300 году до нашей эры. Тогда, на маяке египетского острова Фарос, были установлены две огромные фигуры в виде женщин. В дневное время они хорошо освещались сами по себе, а ночью загорались искусственным светом. Время от времени они поворачивались и били в колокол, а ночью издавали громкие звуки. И все это делалось для того, чтобы прибывающие корабли вовремя узнавали о приближении к берегу и готовились к остановке. Ведь иногда, при возникновении тумана или кромешной ночи, берег можно было и не заметить. И этих женщин вполне можно назвать роботами, ведь их действия точно соответствуют значению слова «робот».
Маяк на острове Фарос
Робот Леонардо да Винчи
Изобретателем одного из первых роботов считается итальянский ученый Леонардо да Винчи. Судя по документам, обнаруженным в 1950-е годы, художник разработал чертеж человекоподобного робота в 1495 году. В схемах был изображен каркас робота, который был запрограммирован выполнять человеческие движения. Он обладал анатомически правильной моделью челюсти и умел садиться, двигать руками и шеей. Записи гласили, что поверх каркаса должна быть надета рыцарская броня. Скорее всего, идея создать «искусственного человека» пришла в голову художнику в ходе изучения человеческого тела.
К сожалению, ученым не удалось найти подтверждений тому, что робот Леонардо да Винчи действительно был создан. Скорее всего, идея так и осталась на бумаге и так и не была воплощена в реальность. Зато робот был воссоздан в современности, спустя сотни лет после разработки чертежа. Сборкой робота занялся итальянский профессор Марио Таддей, который считается экспертом по изобретениям Леонардо да Винчи. При сборке механизма он строго следовал чертежам художника и в конечном итоге создал то, чего хотел добиться изобретатель. Конечно, широкими возможностями этот робот не блещет, но зато профессор смог написать книгу «Машины Леонардо да Винчи», которая была переведена на 20 языков.
Первый робот-музыкант
Спустя несколько сотен лет после Леонардо да Винчи, попытки создать искусственного человека предпринимал французский механик Жак де Вокансон. Если верить историческим документам, в 1738 году ему удалось создать робота, строение которого полностью копирует анатомию человека. Он не мог ходить, зато отлично играл на флейте. Благодаря конструкции из множества пружин и устройств для вдувания воздуха в различные части механизма, робот-флейтист мог играть на духовом инструменте при помощи своих губ и движущихся пальцев. Демонстрация робота прошла в Париже и была описана в научном труде «Le mécanisme du fluteur automate».
Схема медной утки Жака де Вокансона
Помимо человекоподобного робота, Жак де Вокансон создал роботизированных уток из меди. По своей сути они были механическими игрушками, которые умели двигать крыльями, клевать корм и, как бы странно это не звучало, «испражняться». Сегодня такие технологии выглядели бы крайне странно. К тому же, подобные игрушки уже можно свободно купить в любом детском магазине. Там найдутся как ходячие фигурки, так и сложные роботы с дистанционным управлением. Но сотни лет назад медные утки наверняка казались чем-то волшебным.
Первый советский робот
В XX веке человечество уже осознало перспективы робототехники и всерьез занялось производством роботов. В те времена инженеры хотели создать человекоподобные механизмы, но на настоящих людей они не были похожи. По современным меркам они вовсе были металлическими монстрами, которые практически ничего не умели. Так, в 1928 году, американский инженер Рой Уэнсли показал публике робота «Мистер Телевокс», который умел двигать несколькими конечностями и выполнять простые голосовые команды.
Американский «Мистер Телевокс»
Советский союз тоже не хотел оставаться в стороне. В то время как в других странах разработкой сложных механизмов занимались серьезные дяденьки в толстых очках, в первый советский робот был создан 16-летним школьником. Им оказался Вадим Мацкевич, который в восьмилетнем возрасте создал компактную радиостанцию, а в 12 лет изобрел крошечный броневик, стреляющий ракетами. Он был весьма известным мальчиком и вскоре обзавелся всеми комплектующими, необходимыми для создания полноценного робота.
Первый советский робот «В2М»
Советский робот «В2М» был представлен в 1936 году в рамках Всемирной выставки в Париже. Его рост составлял 1,2 метра, а для управления использовалась радиосвязь. Человекоподобный робот умел выполнять 8 команд, которые заключались в движении разными частями тела. Из-за слабости моторов, робот не мог полноценно понимать правую руку и этот жест был похож на нацистское приветствие. Из-за этого недоразумения, робот «В2М» принес мальчику множество проблем и от репрессии его спасли только юношеский возраст и поддержка со стороны начальства органа СССР по борьбе с преступностью.
Вырезка из зарубежной газеты о новой версии робота «В2М»
В 1969 году юные последователи Мацкевича создали нового робота, основанного на конструкции «В2М». Этот андроид был представлен публике в рамках японской выставки «ЭКСПО-70» и тоже привлек к себе внимание мировой общественности. А сам Вадим Мацкевич все это время занимался созданием «технических» игр для школьников написал две популярные книги: «Занимательная история робототехники» и «Как построить робот». Мацкевич умер в 2013 году и в честь него был снят документальный фильм «Как один лейтенант войну остановил».
Современные роботы
Несмотря на все заслуги, титул «отца робототехники» принадлежит не Вадиму Мацкевичу, не Жаку де Вокансону и даже не Леонардо да Винчи. Этот титул был дан американскому инженеру Джозефу Энгельбергеру (Joseph Engelberger), который в 1956 году познакомился с изобретателем Джорджем Деволом (George Devol). Спустя три года со дня знакомства, они представили миру производственного робота Unimate #001. Впоследствии механизм был несколько раз усовершенствован и появился первый робот для сборки автомобилей. Его установили на одном из заводов General Motors для помощи в литье деталей.
Unimate #001 — первый промышленный робот
На протяжении следующих десятилетий робототехника скакнула далеко вперед. Примерно с 1970 по 2000 годы инженеры придумали множество новых датчиков и контроллеров, которыми можно управлять при помощи разных языков программирования. Роботы в современном обличье появились в 1999 году, когда компания Sony представила робота-собаку по кличке AIBO. Она ведет себя живой организм и умеет выполнять практически все собачьи команды.
История роботов AIBO
Вскоре после этого разработкой роботов занялась компания Boston Dynamics. О ней мы часто рассказываем на нашем сайте, а новости об обновлениях фирменных роботов публикуем в нашем Telegram-канале. Разумеется, до совершенства созданным роботам еще далеко и инженерам предстоит проделать много работы.
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
Тысячи лет назад человек впервые взглянул в небо и, честно говоря, не понял ничего. Возможно, он увидел там бога. Возможно, комету. Пусть разбираются историк…
Android 2.2 Froyo появилась в середине 2010 года. Первым был обновлен Nexus One. В новой версии был пересмотрен дизайн домашнего экрана: в прошлое ушел стары…
В научной фантастике любят изображать роботов в виде автономных машин, способных принимать собственные решения и даже демонстрировать проявления личности. Те…
История развития робототехники
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 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.
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.
История робототехники
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 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.
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.
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.
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.
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 первых роботов
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.
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
«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.
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.
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).
«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.