Robotika: zgodovina in modernost. Prvi robot. Uporaba robotov na različnih področjih dejavnosti

Različne avtomatske naprave zasedajo tako trdno mesto v človekovem življenju, da je brez njih skoraj nemogoče zamisliti sodobno civilizacijo. Vendar je zgodovina robotike zelo dolga, ljudje so se naučili ustvariti različne stroje praktično skozi celotno zgodovino. Seveda starodavni stroji ne morejo primerjati s sodobnimi, ampak bolj kot njihova podobnost. Vendar pa dokazujejo, da so ideje o ustvarjanju strojev, zlasti umetne imitacije človeka, mogoče najti v najstarejših slojih človeške zgodovine.

Pojav besede "robot"

Ta beseda je predstavila slavno Češki pisatelj Karel Capek. Ta izraz je prvič uporabil v naslovu svoje igre "Rossum Universal Robots", ki je bil objavljen leta 1920. Vendar pa ga ne moremo obravnavati kot avtor besede "robot", ampak le iz češke robote, kar pomeni le "delo". Po besedah ​​samega pisatelja je besedo predlagal njegov brat Josef, medtem ko se sam Czapek ni mogel odločiti, kako naj imenuje svoje znake.

Ploskanje igre v pokrajini se bo zdelo veliko ljudi znano: najprej ljudje izkoriščajo svoje mehanične služabnike na različnih težkih delovnih mestih, potem se upirajo in po drugi strani zasičijo ljudi.

V sodobnem smislu je "robot" mehanska naprava, ki deluje neodvisno na določenem programu, brez človeške pomoči.

Koncept robotike in njenih zakonov

Leta 1941 so v zgodbi "Liar" oblikovali znane zakone robotike Isaac Asimov, ki so namenjeni uravnavanju vedenja teh strojev.

1. Robot ne more povzročiti škode na osebi ali zaradi nedejavnosti, da bi povzročil škodo.
2. Robot mora poslušati osebo, če ne nasprotuje prvemu zakonu.
3. Robot se lahko zaščiti, če ne nasprotuje prvima dvema zakonoma.

Kasneje, od teh zakonov, sam Azimov in drugi avtorji ustvarijo ogromen sloj del, posvečenih razmerju med ljudmi in stroji.

Azimov je predstavil sam pojem "robotike". Beseda, ki je bila nekoč uporabljena v fantastični zgodbi, je zdaj resna znanstvena podružnica, ki se ukvarja z razvojem in oblikovanjem različnih mehanizmov, avtomatizacije procesov itd.

Stroji antičnega sveta

Zgodovina robotike sega v antične čase. Nekateri roboti so bili izumljeni tudi v starejšem Egiptu pred več kot štiri tisoč leti, ko so se duhovniki skrili v kipe bogov in se od tam pogovarjali z ljudmi. Kipi premaknejo roke in glave.

Če podate nekaj volje fantazije, lahko najdete sklicevanje na robote, na primer v mitih stare Grčije. Homer omenja tudi mehanične služabnike, ki jih je sam ustvaril stari grški bog Hephest, velikanski Talos, ki ga je ustvaril iz bronaste barve za zaščito Kreta pred sovražnikom. Platon pove o uglednem arhitektu Tarentuma, ki je naredil umetni golob, ki je sposoben leteti.

Arhimed je v III. Stoletju pred našim štetjem izdelal aparat, ki spominja na sodobni planetarij: prozorna krogla, ki se giblje z vodo, ki prikazuje gibanje vseh nebesnih teles, ki so bili takrat znani.

V srednjem veku so ljudje že začeli ustvarjati prave stroje, ki lahko naredijo veliko zanimivih stvari. V srednjem veku so poskusi ustvariti prve humanoidne stroje.

Albert Veliki, slavni alkimist iz XIII stoletja, je ustvaril Android, ki je opravil varuh, odpira vrata, da knock in pentlje gostov (Android - robota, da kopira človeški videz in vedenje). Prav tako je zgradil mehanizem, ki bi lahko govoril v človeškem glasu, tako imenovani govorni glavi.

Kdo je najprej ustvaril robota?

Projekt prvega robota, ki je ohranil zanesljive informacije, je ustvaril Leonardo da Vinci. Bila je android, ki je izgledal kot vitez v oklepu. Po risbah Leonarda je lahko premikal roke in glavo. Še vedno ostaja odprto vprašanje, zakaj slavnega izumitelja svojega viteza ni dobil z zmožnostjo premikanja nog, to je, da hodijo. Morda je to štel za tehnično težko težavo (kar je povsem res). Ali pa je bilo predvideno, da mora vitez voziti konja in mobilnost nog ni potrebna zanj.

Ni znano, ali je bil da Vinci sposobni zgraditi svojo "Terminator", vendar pa je zasnoval robota leva, da ko kralj se je strgal kremplji prsih, ki prikazuje njen skrit v grbu Francije.

Poleg tega je imel Leonardo tudi ideje o medsebojnem delovanju mehanizmov s človeškimi organi, to je na prelomu 15. in 16. stoletja, pričakoval razvoj sodobnih protez, ki jih neposredno nadzira človeški živčni sistem.

Strokovni glasbeniki in hojaške lokomotive

V 16. stoletju so v Evropi ustvarili številne naprave, predvsem z mehanizmi za uro. Na primer, v Nemčiji je bila izdelana umetna muha in orla, ki so sposobni leteti, v Italiji pa ženski robot, ki igra lutnjo.

V XVII. Stoletju Evropejci razvijajo in izboljšujejo prve mehanične "kalkulatorje". Sprva lahko dodajo in odštejejo le, vendar so do konca stoletja že zmožne deliti in množiti.

Ta trenutek se lahko šteje za prelomnico v zgodovini robotike, saj se vzporedno razvijajo dve veji znanja, ki se bodo v prihodnosti uporabljali za ustvarjanje sodobnih robotov:

• razvoj strojev, ki posnemajo in nadomeščajo človeka in njegove dejavnosti;
• ustvarjanje naprav za shranjevanje in obdelavo informacij.

Hkrati se še naprej ustvarjajo mehanske človeške naprave, ki so sposobne igrati glasbene inštrumente, pisati in risati.

Pojav devetnajstega stoletja je zaznamoval začetek "prijateljstva" med ljudmi in električno energijo. Začne se hitro širiti in prodirati na več področij človeške dejavnosti. Hkrati se izboljšujejo različni mehanski računski in analitični stroji, izumili so telefon in telegraf.

Obstajajo zgodbe o različnih humanoidnih strojih, domnevno izumljenih in uporabljenih v ZDA v XIX stoletju:

• leta 1865 je oblikovalec Johnny Breynard ustvaril tako imenovani parni človek, ki je bil namesto konja pritrjen v voziček. Dejansko je bila lokomotiva, ki je izgledala kot moški (le veliko večja). Moral je nenehno "utopiti", in bil je vladal kot konj, vzvodi. Trdil je, da bi lahko "hodil" s hitrostjo do 50 km / h.
• Čez nekaj časa Frank Reed že doživlja "električnega človeka", vendar je malo manj znan o tem izumu.
• Leta 1893 je Archie Kempion predstavil vzorec umetnega vojaka na parnik pod imenom Boilerplate, ki naj bi ga večkrat uporabljali v praksi, to je v bitkah.

Vse te informacije so zanimive, vendar vzbujajo nekaj dvomov, ker kljub navidezno izjemnim značilnostim ti izdelki nikoli niso šli v množično proizvodnjo, za razliko od lokomotiv, parnikov in tako naprej. Najverjetneje so obstajali le v obliki prototipov in nikoli niso našli svoje vloge, ki so v resnici igrače za odrasle.

Dvajsetega stoletja - doba robotike

V XX. Stoletju zgodovina robotike vstopa v svojo končno fazo, kar je pripeljalo do ustvarjanja tistih robotov, ki jih zdaj človeštvo ve.

Na področju elektronike so narejeni prodori, pojavijo se diode in triode. Prvi cevni računalniki so najprej razviti v teoriji, nato pa realizirani.

Hkrati je prvi elektronski antropoidni robot, pod nadzorom, ki se lahko premika in govori. Potem se pojavi elektronski pes, reagira na svetlobo in laja.

Do konca prve tretjine XX. Stoletja se radio-nadzorovani androidi naučijo govoriti po telefonu, sprehoditi, celo delati kot predavatelji na razstavi, kaditi cigarete in tako naprej. V tem trenutku so mnogi že mislili, da ni bilo veliko več - in roboti bi nadomestili ljudi. Vendar kasneje postane jasno, da takratnih inroidov ne bi bilo mogoče uporabiti za kakršno koli delo, ker v tem času ni bil dovolj razvit tehnologij.

Toda te ugotovitve ne ustavljajo izumiteljev - androids se še naprej pojavljajo in se do zdaj razvijajo.

V letih 1940-1950 se nadaljuje izboljšanje elektronike, računalnikov in računalniškega programiranja, pojavi se "umetna inteligenca", po kateri je velik napredek pri razvoju robotike roboti hitro "pametni".

In končno, od začetka šestdesetih let se je sanje o človeštvu začelo uresničevati - avtomobili začenjajo zamenjati ljudi na težkih, nevarnih in nezanimivih delovnih mestih. Pojavljajo se prvi robotski manipulatorji sodobnega tipa. Najprej opravljajo le najbolj neprijetne za operacije osebe, nato pa ustvarijo avtomatske linije za montažo.

Sčasoma se začne čudak za robote. Za otroke se odpre veliko krogov in šol robotike, izdelajo se različne izobraževalne igrače in oblikovalci. Zabavna industrija prav tako ne stoji - leta 1986 je bil izdan prvi del filma "Terminator", ki je postal resničen občutek po vsem svetu.

Domača robotika

Zgodovina robotike v Rusiji, pa tudi v Evropi, ima več kot eno stoletje. Za nekaj časa, ruski znanstveniki ne zaostajajo za svojimi evropskimi kolegi v oblikovanju različnih strojev: zadnja tretjina XVIII stoletja v Rusiji, ki je računalniški stroj, ki se imenuje Jacobson je stroj, in leta 1790 Ivan Kulibin ustvarja svojo slavno "jajce" uro. Zgrajeni so bili v številnih človeških figurah, ki so izvajali določene akcije, tudi uro so igrali himno in druge melodije.

Ruski znanstveniki so naredili nekaj pomembnih odkritij za zgodovino robotike. Semen Nikolayevich Korsakov je leta 1832 postavil temelje računalništva. Razvil je več strojev, ki so sposobni proizvajati inteligentne izračune z uporabo punch kartic.

Boris Semenovich Jacobi je leta 1838 izumil in preizkusil prvi elektromotor, katerega glavna zasnova je še danes pomembna. Jacobi, ki ga je postavil na čolnu, je s svojo pomočjo naredil sprehod po Nevi.

Akademik PL Chebyshev Leta 1878 je predstavil prvi prototip hoje - stoječi avto.

MA Bonch-Bruevich je izumil leta 1918 sprožilec, ki je omogočil nastanek prvih računalnikov, in VK Zvorykin kasneje prikazuje elektronsko cev, ki je začela televizijo.

Prvi računalnik se je pojavil v ZSSR leta 1948, že leta 1950 pa je bil MESM (majhen elektronski računski stroj) sproščen, v tistem času najhitrejši v Evropi.

Uradno se lahko zgodovina robotike v Rusiji šteje od leta 1971. Nato v Moskovski višji tehnični šoli poimenovane po Baumanu ustvarja poseben robotski in mehatronski stol, ki ga vodi akademik EP Popov. Postal je ustvarjalec nacionalne šole za inženirsko robotiko.

Domača znanost je ustrezno tekmovala s tujo znanostjo. Nazaj leta 1974 Sovjetski računalnik postal svetovni prvak na šahovskem turnirju med stroji. In superračunalnik "Elbrus-3", ki je bil ustanovljen leta 1994, je bil dvakrat hitrejši kot najmočnejši ameriški računalnik tistega časa. Vendar pa ni bil vključen v množično proizvodnjo, morda zaradi težkih razmer v državi v tistem času.

Ruski avtomatski kozmonavti

Uradno, začetek robotike v Rusiji sega v leto 1971. Takrat je bilo uradno priznano kot znanost v ZSSR. Čeprav so bili takrat ruski avtomati, ki so bili že v polnem zamahu v širinah vesolja.

Leta 1957 je na svetovni prvi umetni Zemljin satelit vstopil v orbito. Leta 1966 postaja Luna-9 prenaša radijski signal na Zemljo s površine Lune, aparat Venera-3 pa je uspešno dosegel planet in postavil zastavo za ZSSR.

V samo štirih letih smo začeli še dve lunarni postaji in uspešno opravili svojo nalogo. Naprava "Lunokhod-1", ki jo je dostavila postaja "Luna-17", je delala trikrat daljše od načrtovane in dala sovjetskim znanstvenikom veliko dragocenih informacij.

Leta 1973 je druga postaja iste serije na lunu dostavila še en lunin rover, ki se je odlično ukvarjal s svojo nalogo.

Robotika v našem času

Sodobni roboti so prodrli na toliko področij človeškega življenja. Njihova raznolikost je neverjetna: otroške igrače in cele avtomatske rastline, kirurški kompleksi, umetni hišni ljubljenčki, vojaška in civilna vozila brez posadke so samo otroške igrače. Veliko organizacij na svetu se ukvarja z nenehnim razvojem in izboljševanjem. V Rusiji je osrednji raziskovalni inštitut za robotiko in tehnično kibernetiko vodilni položaj na področju znanstvene robotike v Sankt Peterburgu, ustanovljen leta 1961 kot projektno biro na Politehničnem inštitutu. V tem največjem centru so bili razviti elektronski sistemi za Buran, serijo Luna in mednarodno vesoljsko postajo.

Posebnost "Mehatronika in robotika" in podobno so prisotni na številnih tehničnih univerzah na svetu. Strokovnjaki s takšnim izobraževanjem so na trgu dela veliko povpraševanja, saj avtomatizacija prodre globlje v več področij človeške dejavnosti. Za tiste, ki se zanimajo za temo v prostem času, je bilo v Rusiji in v drugih državah izdelanih veliko knjig o robotiki.

Kljub dejstvu, da je sedanja tehnologija dosegla neverjetne višine, roboti pa aktivno uporabljajo ljudje, njihovi humanoidni predstavniki - androidi - zaenkrat ostajajo "brez službe". Izboljšujejo se, razvijajo se vedno bolj kompleksni modeli, vendar v praksi še vedno brezupno izgubljajo svoje koleščke, gosenice in celo stacionarne "kolege" in ostajajo v glavnem igrače. Dejstvo je, da je človekova hoja zelo zapleten proces, da ni enostavno posnemati tega stroja.

Poleg tega je s praktičnega vidika v humanoidnih robotih, da ni akutne potrebe. V industriji stacionarni manipulatorji, združeni v avtomatske proizvodne linije, uspešno delujejo. Na istem mestu, kjer se želite premakniti - ali je to nakladanje v skladišču, razminiranje bomb, pregledovanje uničenih zgradb, - pogon koles in goseničarjev je veliko lažji in učinkovitejši od imitacije človeških nog.

Kljub temu ljudje ne zavračajo dela na androidsih, redno potekajo svetovni tekmi, na katerih predstavniki različnih šol robotike dokazujejo svoje sposobnosti pri upravljanju svojih izdelkov. Nenehno urejeni turnirji in neposredno med stroji, na primer v šahu ali nogometu.

Razvrstitev robotov

Obstaja več metod klasifikacije. Glede na vrsto opravljenega dela so avtomati razdeljeni na industrijske, gradbene, kmetijske, transportne, domače, vojaške, varnostne, medicinske in raziskovalne namene.

Po vrsti upravljanja so razdeljeni v operativno nadzorovane, polavtonomne in popolnoma avtonomne.

Stroji prvega tipa so preprosto daljinsko krmiljeni stroji (najpreprostejši primer je otroški radio-nadzorovan avtomobil ali helikopter). Polavtonomno lahko samostojno opravlja nekatere operacije, vendar v ključnih trenutkih še vedno zahteva človeško posredovanje. Popolnoma avtonomni roboti neodvisno izvajajo celoten spekter operacij (na primer manipulatorji avtomatskih montažnih linij).

Glede na stopnjo mobilnosti se izstopajo naslednji razredi robotov: stacionarni in mobilni. Stacionarni - to so zelo manipulatorji, ki se vsi uporabljajo za videnje, na primer, v avtomobilskih rastlinah. Mobilni telefon je nadalje razdeljen na hojo, kolo ali goseničar.

Bobni sodobne proizvodnje

Različne industrijske produkcije so podružnica, v kateri je glavni del sodobnih avtomatskih naprav praktična uporaba.

Zgodovina industrijske robotike se prične leta 1725, ko je v Franciji izumil lomljen trak, ki se uporablja za programiranje statve.

Začetek avtomatizacije proizvodnje je prišel v 19. stoletju, ko se je v Franciji začela množična proizvodnja avtomatskih statve na udarnih kartah.

Henry Ford je leta 1913 namestil prvo transportno linijo za sestavljanje avtomobilov. Sestava enega avtomobila je trajala približno eno uro in pol. Seveda ta vrstica še ni popolnoma avtomatizirana, kot je zdaj, vendar je bila pot do kakovostne nove ravni proizvodnje.

Uradno se uporaba robotov v proizvodnji začne leta 1961, ko je bil v tovarni General Motors v New Jerseyju nameščen prvi uradno izdelani manipulator. Ta stroj je deloval na hidravličnih pogonih in je bil programiran z magnetnim bobnom.

Razcvet razvoja na področju industrijske avtomatizacije je prišel v sedemdesetih letih 20. stoletja. Leta 1970 so ZDA izdelali prvi sodobni tip manipulatorja za industrijsko uporabo: imeli so električne pogone s šestimi stopnjami svobode in so bili nadzorovani z računalnika. Hkrati so se dogajanja odvijala v Švici, Nemčiji in na Japonskem. Leta 1977, prvi Japonski robot proizvodnjo.

V zgodnjih 80. letih je General Motors začel avtomatizirati svojo proizvodnjo, že leta 1984 pa se je začel in Rusija - AvtoVAZ je pridobil licenco za samostojno proizvodnjo robotov nemškega podjetja KUKA Robotics. Vendar pa je dlan prvenstva še vedno za Japoncem, sredi devetdesetih na Japonskem pa je bila koncentrirana dve tretjini celotnega števila robotov na svetu, zdaj pa približno polovica.

Danes si predstavljamo avto, katera koli druga proizvodnja brez mehaničnih pomočnikov je skoraj nemogoča. Prvo mesto zasedajo avtomatski varilni aparati. Točnost robotske laserske varjenja je desetina milimetrov. Takšna naprava se lahko hkrati ukvarja z razrezom kovine v dele.

Naslednji so mehanizmi, ki izvajajo nakladanje in razkladanje, dobavo praznih delov na strojih in skladiščenje končnih izdelkov.

Tretje mesto v stopnji avtomatizacije je kovačnica. Do danes so skoraj vsi takšni trgovini v Evropi robotični, saj so pogoji za delo zelo težki za ljudi.

Druge operacije, pri katerih se najpogosteje uporabljajo avtomatski stroji, so upogibne cevi, vrtalne luknje, mletje in mletje.

Kje lahko stroji zamenjajo ljudi?

Odgovor na vprašanje, ali mora oseba ali robot opravljati določeno delo, je razlika med ljudmi in napravami. V tem trenutku tudi najbolj dovršeni stroji delujejo na določenih algoritmih, ki so vnaprej programirani v program (tudi včasih zelo težko). Nimajo svobode volje, svobode izbire, želje, impulzov, ničesar, ki določa ustvarjalno komponento osebe.

Robot lahko opravi delo velike kompleksnosti in natančnosti, lahko to delo opravi pod pogoji, v katerih oseba ne bi živela eno uro. Vendar ne bo mogel napisati knjige ali scenarija za nov film, ustvariti sliko, razen če jo oseba vnaprej določi v svojem spominu.

Zato je kreativni poklic, kjer je nestandardno pomembno, nekonvencionalno razmišljanje, seveda, ostati za ljudi. Robot je lahko varilec, nakladač, slikar, celo astronavt, vendar ne more postati (vsaj v tej fazi razvoja) pisatelj, pesnik ali umetnik.

Ali je vredno, da se boji robotov?

Najpomembnejši strah človeštva v zvezi s stroji je strah, da bodo nekoč popoln, nekega dne več ne bodo več poslušali in začeli živeti svoje življenje tako, da bi ljudi postali sužnji. Ta strah je šel z roko v roki z razvojem robotike. Izraža svoj izraz tako v mitologiji (na primer, judovskemu mitu o velikem upiranju proti svojemu ustvarjalcu) in v umetnosti. Najbolj znani filmi so "The Matrix", "The Terminator", veliko knjig, ki govorijo o uporu avtomobilov. Predstava Karel Capek, ki je rodila besedo "robot", se konča tudi z zasužnjom človeštva s strani njegovih nekdanjih služabnikov.

Vendar pa so na sedanji stopnji razvoja znanosti ti strahovi nesmiselni. Roboti manjkajo zavest, podobno človeški, zato ne morejo imeti nobenih želja, da ne omenjam želje, da bi ujeli svet.

Da se pokažejo zavest v avtu, mora oseba najprej razumeti, kaj je njegova lastna zavest, kako in iz katerih je nastala. Odgovor na to vprašanje se skriva v globinah človeških možganov, ki je študiral še zdaleč ni končan.

Da bi "dvignejo", roboti morajo razumeti, kaj se svetovno nadvlado in zakaj jih potrebujejo.

Do takrat, koli, tudi najbolj kompleksne in sofisticirane stroj v bistvu ne razlikuje od multipraktiku ali kavni mlinček. Zato se bo vprašanje, kdo na koncu je glavna stvar na svetu - robot ali človek, še ni nujno.