Robotica: istorie și modernitate. Primul robot. Utilizarea roboților în diverse domenii de activitate

Diferitele automate ocupă un loc atât de solid în viața unei persoane, încât fără ele este aproape imposibil să ne imaginăm o civilizație modernă. Cu toate acestea, istoria roboticii este foarte lungă, oamenii au învățat să creeze diferite mașini practic pe parcursul întregii lor istorii. Desigur, mașinile antice nu se pot compara cu cele moderne, era mai mult ca similitudinea lor. Cu toate acestea, ele demonstrează că ideile de a crea mașini, în special imitația artificială a omului, pot fi urmărite în cele mai vechi straturi ale istoriei umane.

Apariția cuvântului "robot"

Acest cuvânt a introdus celebrul Scriitorul ceh Karel Capek. El a folosit mai intai acest termen in titlul piesei sale "Rossum Universal Robots", publicata in 1920. Cu toate acestea, el nu poate fi considerat autorul cuvântului "robot", tocmai vine de la robotul ceh, care înseamnă doar "muncă". Potrivit scriitorului însuși, cuvântul a fost sugerat de fratele său Josef, în timp ce Czapek însuși nu putea decide cum să-și numească personajele.

Terenul de joc va fi familiar pentru multe Čapek: La inceput, oamenii exploatează servitorii lor mecanice la diferite munci grele, apoi se ridică în sus și, la rândul său, atrage oameni în sclavie.

În sensul modern, "robotul" este un dispozitiv mecanic care acționează într-un anumit program independent, fără ajutor uman.

Conceptul de robotică și legile sale

În 1941, în povestea "Liar", au fost formulate celebra legi a roboticii Isaac Asimov, care sunt proiectate pentru a reglementa comportamentul acestor mașini.

1. Robotul nu poate provoca daune unei persoane sau prin inacțiunea ei pentru a permite provocarea acestei pagube.
2. Robotul trebuie să se supună persoanei, atât timp cât nu contravine primei legi.
3. Robotul se poate proteja, dacă nu contravine primelor două legi.

Ulterior, pornind de la aceste legi, Azimov însuși și alți autori au creat un imens strat de lucrări dedicate relației dintre oameni și mașini.

Azimov a introdus conceptul de "robotică". Cuvântul, folosit odată într-o poveste fantastică, este acum numele unei ramuri științifice serioase angajate în dezvoltarea și proiectarea diferitelor mecanisme, automatizarea proceselor etc.

Masini din lumea antica

Istoria roboticii datează din antichitate. Un fel de robot inventat în Egiptul antic în urmă cu mai mult de patru mii de ani, când preoții se ascund în interiorul statuile zeilor, și a vorbit cu oamenii de acolo. Statuetele își mișcau mâinile și capul.

Dacă vă dați voie de fantezie, puteți găsi referințe la roboți, de exemplu, în miturile Greciei antice. Chiar și Homer a menționat agenți mecanici, care au fost create pentru el însuși vechi zeu grec Hefaistos, gigantul Taloș, creat de el în bronz pentru protecția Creta de la inamic. Platon spune despre arhitectul învățat al lui Tarentum, care a făcut un porumbel artificial capabil să zboare.

Arhimede în secolul III î.Hr., ar fi fost realizat dispozitivul, acesta amintește de un planetariu modern: o minge transparent, este propulsat de apă, care arată mișcarea tuturor corpurilor cerești, cunoscute la momentul respectiv.

În Evul Mediu, oamenii au început deja să creeze mașini reale capabile să facă multe lucruri interesante. În Evul Mediu se încearcă crearea primelor mașini umanoide.

Albert cel Mare, celebrul alchimist al secolului al XIII-lea, a creat un android care a efectuat funcția de ușier, se deschide ușa să bat și arcuri oaspeții (Android - un robot care copiază aspectul și comportamentul uman). El a construit de asemenea un mecanism capabil să vorbească într-o voce umană, așa-numitul cap de vorbire.

Cine a creat primul robotul?

Proiectul primului robot, care a păstrat informații fiabile, a fost creat de Leonardo da Vinci. Era un android care arăta ca un cavaler în armură. Conform desenelor lui Leonardo, el putea să-și miște mâinile și capul. Ramane o intrebare deschisa de ce faimosul inventator nu-si inzestra cavalerul cu abilitatea de a-si misca picioarele, adica sa mearga. Poate că a considerat aceasta o problemă dificilă din punct de vedere tehnic (care este în întregime adevărată). Sau se presupunea că cavalerul ar trebui să călărească un cal, iar mobilitatea picioarelor nu este necesară pentru el.

Nu se știe dacă da Vinci a fost capabil să construiască lui „Terminator“, dar el a proiectat un leu robot care, atunci când un rege însuși rupt ghearele în piept, arătându-i ascuns în stema Franței.

În plus, Leonardo a avut, de asemenea, idei despre mecanismele de interacțiune în organele umane, adică. E. Este deja la rândul său, de secolele XV-XVI anticipate evoluțiile moderne ale protezelor, este gestionat direct de sistemul nervos uman.

Muzicieni mecanici și locomotive de mers pe jos

În timpul secolului al XVI-lea, în Europa au fost create numeroase dispozitive, care folosesc în principal mecanisme de ceasornicărie. De exemplu, în Germania, au fost făcute o zbura artificială și un vultur, capabile să zboare, iar în Italia un robot de sex feminin care juca lutura.

În secolul al XVII-lea, europenii dezvoltă și îmbunătățesc primele "calculatoare" mecanice. La început ele nu pot decât să adauge și să scadă, dar până la sfârșitul secolului ei sunt deja capabili de împărțire și multiplicare.

Acest moment poate fi considerat un punct de cotitură în istoria roboticii, deoarece două ramuri ale cunoașterii încep să se dezvolte în paralel, care în viitor vor fi folosite pentru a crea roboți moderni:

• dezvoltarea de mașini care imită și înlocuiesc omul și acțiunile sale;
• crearea de dispozitive destinate stocării și procesării informațiilor.

În paralel, mecanismele mecanice asemănătoare omului continuă să fie create, capabile să cânte instrumente muzicale, să scrie și să deseneze.

Apariția secolului al XIX-lea a fost marcată de începutul "prieteniei" dintre oameni și electricitate. Începe să se răspândească rapid și să pătrundă în multe sfere ale activității umane. În același timp, se îmbunătățesc diferite mașini mecanice de calcul și analitică, au fost inventate telefon și telegraf.

Există povești despre diferite mașini umanoide despre care se presupune că au fost inventate și folosite în SUA în timpul secolului al XIX-lea:

• în 1865, designerul Johnny Breynard a creat așa-numitul om de aburi, care a fost folosit la cărucior în loc de un cal. A fost, de fapt, o locomotivă care arăta ca un bărbat (doar cu mult mai mare). Avea nevoie să se "înece" în mod constant, iar el era condus ca un cal, răzvrătit. Se presupune că ar putea "merge" la viteze de până la 50 km / h.
• După un timp, Frank Reed se confruntă deja cu un "om electric", dar se știe puțin despre această invenție.
• În 1893, Archie Kempion a prezentat un eșantion de soldat artificial pe vapor, sub numele de Boilerplate, care se presupunea că a fost folosit în mod repetat în practică, adică în bătălii.

Toate aceste informații sunt interesante, dar unele îndoieli, deoarece, în ciuda performanțelor aparent deosebite, aceste produse nu au intrat în producție, spre deosebire de locomotive cu abur, nave și așa mai departe. Cel mai probabil, acestea existau doar sub formă de prototipuri și nu și-au găsit niciodată aplicația, fiind, de fapt, jucării pentru adulți.

Secolul al XX-lea - epoca de glorie a roboticii

În secolul XX, istoria roboticii intră în stadiul final, ceea ce a dus la crearea acelor roboți pe care omenirea le cunoaște acum.

Sunt descoperite progrese în domeniul electronicii, apar diode și triode. Primele calculatoare cu tuburi sunt dezvoltate inițial în teorie și apoi realizate.

În același timp, prima electronică un robot antropoid, controlată la distanță, capabilă să se miște și să vorbească. Apoi apare un câine electronic, care reacționează la lumină și este capabil să latre.

Până la sfârșitul primei treimi a secolului XX, androizi controlate de radio să învețe să vorbească la telefon, mersul pe jos, chiar și acționează în calitate de lectori la expoziție să fumeze țigări, și așa mai departe. În acel moment, mulți s-au gândit deja că nu mai rămăsese mult și că roboții ar înlocui oamenii. Dar, atunci devine clar că utilizarea androizi acel timp pentru orice fel de muncă nu a fost încă funcționează din cauza insuficiente în momentul dezvoltării tehnologice.

Dar aceste descoperiri nu opresc inventatorii - androizii au continuat să apară și se dezvoltă până acum.

În 1940-1950 ani de îmbunătățire continuă a electronicii, calculatoarelor și programarea de calculator, există conceptul de „inteligență artificială“, după care există un salt semnificativ înainte în dezvoltarea de robotica, roboți începe să rapid „obține mai inteligent.“

În sfârșit, de la începutul anilor 1960, visul omenirii a început să se realizeze - mașinile încep să înlocuiască oamenii în locuri grele, periculoase și neinteresante. Primii manipulatori robotici de tip modern apar. În primul rând, aceștia efectuează numai operațiile cele mai incomode pentru o persoană, apoi creează linii automate de asamblare.

De-a lungul timpului, începe nebunia oamenilor pentru roboți. Pentru copii, sunt deschise o mulțime de cercuri și școli de robotică, sunt fabricate diverse jucării educaționale și designeri. De asemenea, industria de divertisment nu se oprește - în 1986 a fost lansată prima parte a filmului "Terminator", ceea ce a făcut o senzație reală în întreaga lume.

Robotica internă

Istoria robotica din Rusia, precum și în Europa, mai mult de un secol. De ceva timp, oamenii de știință ruși nu rămână în urmă omologii lor europeni în proiectarea de mașini diferite: ultima treime a secolului al XVIII-lea în Rusia, o mașină de calcul, numit masina lui Jacobson, iar în 1790 Ivan Kulibin creează celebra sa „ou“ ceas. În aceste câteva figurine umane au fost construite pentru a efectua anumite acțiuni ca ceasul a jucat imnul național și alte melodiile.

Oamenii de știință ruși au făcut câteva descoperiri importante pentru istoria roboticii. Semenul Nikolai Korsakov în 1832 a pus bazele științei informaticii. El a dezvoltat mai multe mașini capabile să producă calcule inteligente prin aplicarea de cărți cu pumn.

Boris Semenovici Jacobi, în 1838, a inventat și testat primul motor electric, a cărui design principală rămâne relevant pentru această zi. Jacobi, instalându-l pe o barcă, a făcut cu ajutorul lui o plimbare de-a lungul Nevei.

Academician PL Chebyshev În 1878, a prezentat primul prototip al unui vehicul de mers pe jos - o mașină în picioare.

MA Bonch-Bruevich a inventat în 1918 un declanșator care a făcut posibilă crearea primelor computere, iar VK Zvorykin mai târziu arată un tub electronic care a început televiziunea.

Primul computer a apărut în URSS în 1948, iar deja în 1950, a fost lansat MESM (o mică mașină de calcul electronic), la acel moment cel mai rapid din Europa.

Oficial, istoria roboticii din Rusia poate fi numărată în 1971. Apoi la școala tehnică superioară din Moscova, numită după Bauman, se creează un scaun special pentru robotică și mecatronică, condus de academicianul EP Popov. A devenit creatorul școlii naționale de robotică inginerie.

Știința internă a concurat în mod adecvat cu știința străină. Înapoi în 1974 Calculator sovietic a devenit campion mondial la turneul de șah printre mașini. Și supercomputerul "Elbrus-3", creat în 1994, a fost de două ori mai rapid decât cel mai puternic computer american de atunci. Cu toate acestea, el nu a fost pus în producție în masă, posibil din cauza situației dificile din țară la acel moment.

Cosmonauturile rusești automate

Oficial, începutul roboticii în Rusia datează din 1971. Atunci a fost recunoscut oficial ca o știință în URSS. Deși în acel moment mașinile automate făcute de ruși erau deja în plină desfășurare în expansiunile cosmosului.

În 1957, primul satelit artificial din lume a intrat pe orbită. În 1966, postul de televiziune „Luna-9“ transmite un semnal radio de pe Pământ de pe suprafața Lunii, și unitatea „Venera-3“, a ajuns cu succes planeta, stabilit acolo fanionul URSS.

În doar patru ani, au fost lansate încă două stații lunare, care și-au îndeplinit cu succes misiunea. Aparatul "Lunokhod-1", livrat de stația "Luna-17", a lucrat de trei ori mai mult decât era planificat și a oferit oamenilor de știință sovietici multe informații valoroase.

În 1973, o altă stație a aceleiași serii a livrat lunetei încă o lună, care și-a îndeplinit sarcina perfectă.

Robotica în timpul nostru

Roboții moderni au pătruns în atâtea zone ale vieții umane. Varietatea lor este uimitoare: există doar jucării pentru copii și plante întregi automate, complexe chirurgicale, animale de companie artificială, vehicule militare și civile fără pilot. Multe organizații din lume sunt implicate în dezvoltarea și îmbunătățirea lor constantă. În Rusia, un lider in cercetare robotica ia RTC (Institutul Central de Cercetare de Robotica și Cibernetică Tehnică) din Sankt-Petersburg, fondat în 1961 ca un birou de proiectare la Institutul Politehnic. În acest centru cel mai mare, s-au dezvoltat sisteme electronice pentru Buran, seria Luna și stația spațială internațională.

Specialitatea "Mechatronică și robotică" și altele asemănătoare sunt prezente în multe universități tehnice din lume. Specialiștii cu astfel de educație sunt foarte solicitați pe piața forței de muncă, deoarece automatizarea penetrează mai adânc în multe sfere ale activității umane. Pentru cei care sunt interesați de acest subiect în timpul lor liber, au fost produse o mulțime de cărți despre robotică, atât în ​​Rusia, cât și în alte țări.

În ciuda faptului că tehnologia actuală a atins înălțimi fără precedent, și roboți sunt utilizate pe scară largă de către oameni, reprezentanții lor umanoide - androizi - rămân „în afara muncii“. Acestea sunt îmbunătățite, dezvoltate modele mai sofisticate, dar în aplicarea practică acestea sunt încă iremediabil inferioare lor cu roți, șenile, și chiar staționare „colegii“ și sunt, de jucării și mari. Faptul este că mersul pe om este un proces foarte complicat, nu este ușor să imităm acea mașină.

În plus, din punct de vedere practic, în roboții umanoizi nu există nici o nevoie acută. În industrie, manipulatoarele staționare, combinate în linii de producție automate, funcționează cu succes. Același loc în care doriți să mutați - fie că este vorba de încărcare operațiuni la depozit, bombe de mină, un sondaj de clădiri distruse - roți și șenile unitate mult mai ușor și mai eficient decât o imitație a piciorului uman.

Cu toate acestea, oamenii nu refuză să lucreze la androizi, în mod regulat sunt organizate competiții la nivel mondial, la care reprezentanții diferitelor școli de robotică își demonstrează abilitățile în gestionarea produselor lor. Turnee aranjate constant și direct între mașini, de exemplu, în șah sau fotbal.

Clasificarea roboților

Există mai multe metode de clasificare. În funcție de natura muncii efectuate, automatele sunt împărțite în industrie, construcții, agricultură, transport, intern, militar, securitate, medical și de cercetare.

Pe tipuri de management, ele sunt împărțite în operatori controlate, semi-autonome și complet autonome.

Mașinile de primul tip sunt mașini controlate de la distanță (cel mai simplu exemplu este o mașină sau un elicopter controlat de copii radio). Semi-autonomul poate efectua independent unele dintre operațiuni, dar în momente-cheie necesită încă intervenția umană. Roboții complet autonomi efectuează independent întregul spectru de operații (de exemplu, manipulatoarele de linii automate de asamblare).

În funcție de nivelul de mobilitate, se remarcă următoarele clase de roboți: staționare și mobile. Staționare - aceștia sunt foarte manipulatorii pe care toți sunt obișnuiți să le vadă, de exemplu, în fabricile de automobile. Mobilul este împărțit în continuare în mers pe jos, pe roți sau pe șenile.

Tobe de producție modernă

Diferite producții industriale sunt sucursala în care partea principală a aparatelor automate moderne găsește aplicații practice.

Istoria roboticii industriale începe în 1725, când a fost inventată o bandă perforată în Franța, programată pentru războaie.

Începutul automatizării producției a avut loc în secolul al XIX-lea, când a început producția în masă a războaielor automate pe carduri perforate în Franța.

Henry Ford a instalat prima linie de transport pentru asamblarea autoturismelor în 1913. Ansamblul unei mașini a durat aproximativ o oră și jumătate. Bineînțeles, această linie nu a fost încă complet automatizată, așa cum se întâmplă acum, dar a fost o cale către un nivel calitativ nou de producție.

Oficial, utilizarea de roboți în producție începe în 1961, când primul manipulator fabricat oficial a fost instalat la uzina General Motors din New Jersey. Această mașină a lucrat pe dispozitive hidraulice și a fost programată printr-un tambur magnetic.

Boom-ul dezvoltărilor în sfera automatizării industriale a apărut în anii 70 ai secolului XX. În 1970, SUA a creat primul manipulator de tip modern pentru uz industrial: avea unități electrice cu șase grade de libertate și era controlat de un calculator. În paralel, evoluțiile au fost efectuate în Elveția, Germania și Japonia. În 1977, primul Robot japonez producție.

La începutul anilor `80, General Motors a început să-și automatizeze producția, iar în 1984 a început și Rusia - AvtoVAZ a obținut o licență pentru producția independentă de roboți de la o companie germană KUKA Robotics. Cu toate acestea, palma campionatului este încă în spatele japonezilor - la jumătatea anilor `90 în Japonia, două treimi din numărul total de roboți din lume au fost concentrate, acum aproximativ jumătate.

Astăzi imaginați-vă o mașină, iar orice altă producție fără asistenți mecanici este aproape imposibilă. Primul loc este ocupat de mașini automate de sudură. Precizia sudurii cu laser robotic este de zeci de milimetri. Un astfel de aparat este capabil să se implice simultan în tăierea metalului în părți.

Următoarele sunt mecanismele care efectuează operații de încărcare și descărcare, furnizarea de semifabricate la mașini și depozitarea produselor finite.

Locul al treilea în gradul de automatizare este forja-turnătorie. Până în prezent, aproape toate astfel de magazine din Europa sunt robotizate, deoarece condițiile de lucru sunt foarte dificile pentru oameni.

Alte operații pentru care mașinile automate sunt cele mai des utilizate sunt tuburile de îndoire, găurile de găurire, suprafețele de frezat și de șlefuit.

Unde mașinile pot înlocui oamenii?

Răspunsul la întrebarea dacă o persoană sau un robot ar trebui să facă un anumit loc de muncă este diferența dintre oameni și mașini. În prezent, chiar și cele mai perfecte mașini funcționează pe anumite algoritmi pre-programate în program (chiar dacă uneori foarte dificile). Ei nu au libertate de voință, libertate de alegere, dorințe, impulsuri, nimic care determină componenta creatoare a unei persoane.

Robotul poate efectua o lucrare de mare complexitate și precizie, va putea să efectueze această lucrare în condiții în care o persoană nu ar fi trăit o oră. Dar nu va putea să scrie o carte sau un scenariu pentru un nou film, să creeze o pictură, dacă nu a fost stabilită în memoria sa de către o persoană în avans.

Prin urmare, profesia de creație, în cazul în care non-standard este important, gândirea neconvențională, desigur, rămâne pentru oameni. Un robot poate fi un sudor, un încărcător, un pictor, chiar un astronaut, dar nu poate deveni (cel puțin în acest stadiu al dezvoltării) un scriitor, un poet sau un artist.

Merită să-ți fie frică de roboți?

Cea mai importantă frică a omenirii față de mașini este teama că, odată perfecți, vor înceta uneori să asculte și să înceapă să-și trăiască viața transformând oamenii în sclavi. Această teamă a mers împreună cu dezvoltarea roboticii. Ea își găsește expresia atât în ​​mitologie (de exemplu, mitul evreiesc despre golemul care se răzvrătește împotriva creatorului său), cât și în artă. Cele mai cunoscute filme sunt "The Matrix", "The Terminator", multe cărți care spun despre revolta mașinilor. Piesa lui Karel Capek, care a dat naștere cuvântului "robot", se încheie și cu înrobirea omenirii de către foștii săi slujitori.

Cu toate acestea, în stadiul actual al dezvoltării științei, aceste temeri sunt lipsite de sens. Roboții nu au o conștiință asemănătoare cu cea a oamenilor, astfel încât nu pot avea deloc dorințe, ca să nu mai vorbim de dorința de a surprinde lumea.

Pentru a reproduce conștiința mașinii, o persoană trebuie să înțeleagă mai întâi ce este propria sa conștiință, cum și de la ceea ce se formează. Răspunsul la această întrebare se află în adâncimile creierului uman, care nu a fost încă investigat pe deplin.

Pentru a se "revolta", roboții trebuie să înțeleagă ce este dominația mondială și de ce au nevoie.

Și până în acest moment, orice mașină, chiar și cea mai complexă și perfectă, nu este în mod fundamental diferită de un procesor de bucătărie sau de o mașină de măcinat cafea. Prin urmare, întrebarea despre cine va fi în cele din urmă principalul lucru pe Pământ - un robot sau o persoană, nu este încă vitală.