Robotika: historie a modernost. První robot. Použití robotů v různých oblastech činnosti

Různé automatické přístroje zaujímají v životě člověka takové pevné místo, že bez nich je téměř nemožné představit si moderní civilizaci. Nicméně, historie robotiky je velmi dlouhá, lidé se naučili vytvářet různé stroje prakticky po celou svou historii. Samozřejmě, starověké stroje se nemohou srovnávat s moderními, bylo to spíš jejich podobnost. Ukazují však, že myšlenky vytváření strojů, zejména umělé imitace člověka, lze vysledovat v nejstarších vrstvách lidských dějin.

Vzhled slova "robot"

Toto slovo představilo slavné Český spisovatel Karel Čapek. Nejprve použil tento výraz v názvu své hry "Rossum Universal Robots", která vyšla v roce 1920. Nemůže být považován za autora slova "robot", pochází pouze z české roboty, což znamená jen "práce". Podle samotného spisovatele to slovo navrhl jeho bratr Josef, zatímco Czapek sám se nemohl rozhodnout, jak pojmenovat své postavy.

Děj hry Capeky se bude zdát známému mnoha lidem: nejprve lidé využívají svých mechanických služebníků na různých těžkých zaměstnáních, pak se vzbouří a naopak zotročují lidi.

V moderním smyslu je "robot" mechanickým zařízením, které působí na daný program nezávisle, bez pomoci člověka.

Koncept robotiky a jeho zákonů

V roce 1941, v příběhu "Liar", byly formulovány slavné zákony robotiky Isaac Asimov, které jsou navrženy tak, aby regulovaly chování těchto strojů.

1. Robot nemůže způsobit škodu osobě nebo její nečinnosti, aby bylo možné toto poškození způsobit.
2. Robot musí poslouchat osobu, pokud to není v rozporu s prvním zákonem.
3. Robot se může chránit sám, pokud to není v rozporu s prvními dvěma zákony.

Následně, počínaje těmito zákony, sám Azimov a další autoři vytvořili obrovskou vrstvu prací věnovaných vztahu mezi lidmi a stroji.

Azimov představil samotný koncept "robotiky". Slovo, kdysi použité ve fantastickém příběhu, je nyní názvem seriózní vědecké oborové skupiny zabývající se vývojem a konstrukcí různých mechanismů, automatizace procesů atd.

Stroje starověkého světa

Historie robotiky se datuje do dávných dob. Nějaký druh robotů byl vynalezen i ve starověkém Egyptě před více než čtyřmi tisíci lety, kdy se kněží ukrývali uvnitř soch bohů a mluvili odtamtud s lidmi. Sochy posunuly ruce a hlavy.

Pokud dáte nějakou vůli fantazie, najdete odkazy na roboty, například v mýtech starého Řecka. Homer také hovoří o mechanických sluhách, které pro sebe vytvořil starý řecký bůh Hephaestus, obrovský Talos, který z něj vytvořil z bronzu pro ochranu Kréty před nepřítelem. Platón vypráví o učeném architektu Tarentum, který vytvořil umělý holub schopný létat.

Archimedes v III. Století před naším letopočtem údajně vytvořil přístroj, který se podobá modernímu planetáriu - průhledné kuličce, která se pohybuje vodou a která zobrazuje pohyb všech tehdejších nebeských těles.

Ve středověku lidé již začali vytvářet skutečné stroje schopné dělat mnoho zajímavých věcí. Ve středověku jsou pokusy vytvořit první humanoidní stroje.

Albert Veliký, slavný alchymista z XIII století, vytvořil androida, který plnil funkci vrátný otevírá dveře zaklepat a luky návštěvníků (Android - robot, který kopíruje lidský vzhled a chování). Vytvořil také mechanismus schopný mluvit lidským hlasem, takzvanou mluvicí hlavou.

Kdo nejprve vytvořil robota?

Projekt prvního robota, který byl zachován spolehlivou informací, vytvořil Leonardo da Vinci. Byl to android, který vypadal jako rytíř v brnění. Podle výkresů Leonarda mohl posunout ruce a hlavu. Zůstává otevřenou otázkou, proč slavný vynálezce nedodal rytíře schopnost pohybovat se nohama, tedy chodit. Možná to považoval za technicky obtížný problém (což je zcela pravda). Nebo se předpokládalo, že rytíř by měl jet na koni a pohyb nohou není pro něj nezbytný.

Není známo, zda da Vinci byl schopný postavit „Terminator“, ale navrhl robot lev, že když král odtrhl drápy hrudník, ukazující její skryté v erbu Francii.

Kromě toho, Leonardo také měl představy o mechanismech interakce v lidských orgánů, tj. E je již na přelomu XV-XVI století předpokládaných moderní vývoj protéz, je řízena přímo v lidském nervovém systému.

Mechanické hudebníky a pěší lokomotivy

Během 16. století bylo v Evropě vytvořeno mnoho zařízení, které využívaly převážně strojní mechanismy. Například v Německu byla vyrobena umělá muška a orlice schopná létat a v Itálii ženský robot hrající loutnu.

Během století XVII. Evropané vyvíjejí a zlepšují první mechanické "kalkulačky". Zpočátku mohou jen přidat a odečíst, ale do konce století jsou již schopni rozdělení a množení.

Tento bod lze považovat za zlomový bod v historii robotiky, protože souběžně začnou vyvíjet dvě větve znalosti, které v budoucnu budou použity pro vytvoření moderních robotů:

• vývoj strojů, které napodobují a nahrazují člověka a jeho činy;
• vytvoření zařízení určených k ukládání a zpracování informací.

Souběžně se vytvářejí mechanická zařízení podobná člověku, schopná hrát hudební nástroje, psaní a kreslení.

Příchod devatenáctého století byl poznamenán začátkem "přátelství" mezi lidmi a elektřinou. Začíná se rychle šířit a pronikat do mnoha oblastí lidské činnosti. Současně se vylepšují různé mechanické výpočetní a analytické stroje, vynalezl se telefon a telegraf.

Existují příběhy různých humanoidních strojů údajně vynalezených a používaných v USA během XIX století:

• v roce 1865 vytvořil návrhář Johnny Breynard tzv. parní muže, který byl postaven na vozík místo koně. Byla to vlastně lokomotiva, která vypadala jako muž (jen mnohem větší). Potřeboval neustále "utopit" a byl ovládnut jako koně, otěže. Bylo tvrzeno, že by mohl "chodit" rychlostí až 50 km / h.
• Po nějaké době už Frank Reed zažívá "elektrického muže", ale o tomto vynálezu je málo známo.
• V roce 1893 představil Archie Kempion na parníku ukázku umělého vojáka pod názvem Boilerplate, který byl údajně opakovaně používán v praxi, tedy v bitvách.

Všechny tyto informace jsou zajímavé, ale vyvolávají určité pochybnosti, protože navzdory zdánlivě vynikajícím vlastnostem tyto výrobky nikdy nepřišli do sériové výroby, na rozdíl od lokomotiv, parníků a podobně. S největší pravděpodobností existovaly pouze ve formě prototypů a nikdy nebyly uplatněny, protože byly ve skutečnosti hračky pro dospělé.

20. století - doba rozkvětu robotiky

Ve 20. století proniká do své poslední fáze dějiny robotiky, což vedlo k vytvoření těch robotů, které nyní lidstvo ví.

Průlomy se dělají v oblasti elektroniky, diod a triod. První trubkové počítače se poprvé vyvinuly teoreticky a pak si uvědomily.

Současně první elektronická antropoidní robot, ovládán na dálku, schopný se pohybovat a mluvit. Pak se objeví elektronický pes, reagující na světlo a schopný štěkat.

Do konce první třetiny XX století, Rádiem řízené androidi naučit se mluvit o telefonu, chodit, dokonce působit jako lektoři na výstavě kouřit cigarety, a tak dále. V té chvíli mnozí už mysleli, že zbylo moc - a roboti by nahradili lidi. Ale pak je zřejmé, že použití androidů, že čas pro jakýkoli druh práce nebyla ještě pracovat z důvodu nedostatečné v době technologického rozvoje.

Ale tato zjištění nezastaví vynálezce - androidy se nadále objevují a dosud se vyvíjejí.

V letech 1940-1950 pokračuje zdokonalování elektroniky, počítačů a počítačového programování, objevuje se pojem "umělá inteligence", po němž je významný krok ve vývoji robotiky, roboty rychle "inteligentní".

A konečně od počátku šedesátých let se začal projevovat sen o lidstvu - automobily začínají nahradit lidi těžkými, nebezpečnými a nezajímavými pracemi. Objevují se první robotické manipulátory moderního typu. Nejprve provádějí pouze nejnepříznivější operace pro člověka a pak vytvářejí automatické montážní linky.

Během času začíná lidská šílenství robotů. Pro děti je otevřeno mnoho kruhů a škol robotiky, vyrábí se různé vzdělávací hračky a návrháři. Zábavní průmysl také nezůstává stranou - v roce 1986 byla vydána první část filmu "Terminator", který dělal skutečný pocit po celém světě.

Domácí robotika

Historie robotiky v Rusku, stejně jako v Evropě, má více než jedno století. Na nějakou dobu, ruští vědci nemají zaostávají za svými evropskými protějšky v konstrukci různých strojů: v poslední třetině XVIII století v Rusku, výpočetní stroj, nazvaný Jacobsonovu stroj, a v roce 1790 Ivan Petrovič Kulibin vytváří jeho slavný „vejce“ hodiny. Byly postaveny v několika lidských postupech, které prováděly určité akce, také hodiny hrály hymnu a další melodie.

Právě ruští vědci provedli několik důležitých objevů pro historii robotiky. Semeno Nikolayevich Korsakov v roce 1832 položil základy počítačové vědy. Vyvinul několik strojů schopných vytvářet inteligentní výpočty tím, že jim na ně použil děrovací karty.

Boris Semenovič Jacobi v roce 1838 vynalezl a testoval první elektromotor, jehož principiální konstrukce zůstává relevantní dodnes. Jacobi, instaloval ho na lodi a vyrobil s jeho pomocí procházku po Nevě.

Akademik PL Chebyshev V roce 1878 představil první prototyp projíždějícího vozidla - stojícího vozu.

MA Bonch-Bruevich vynalezl v roce 1918 spoušť, který umožnil vytvoření prvních počítačů a VK Zvorykin později ukázal elektronickou trubku, která zahájila televizi.

První počítač se objevil v roce 1948 v SSSR a již v roce 1950 byl vydán MESM (malý elektronický počítací stroj), v té době nejrychlejší v Evropě.

Oficiálně se děje robotika v Rusku od roku 1971. Pak na moskevské vyšší technické škole pojmenované podle Baumana vzniká speciální robotika a mechatronická židle, vedená akademikem EP Popovem. Stal se tvůrcem národní školy inženýrské robotiky.

Domácí věda přiměřeně konkurovala zahraniční vědě. V roce 1974 Sovětský počítač se stal mistrem světa na šachovém turnaji mezi stroji. A superpočítač "Elbrus-3", vytvořený v roce 1994, byl dvakrát rychlejší než nejmocnější americký počítač té doby. Nicméně, nebyl zařazen do sériové výroby, možná kvůli těžké situaci v zemi v té době.

Ruské automatické kosmonauty

Oficiálně začátek robotiky v Rusku pochází z roku 1971. Tehdy bylo oficiálně uznáno jako věda v SSSR. Ačkoli tehdejší ruské automaty byly již v plném proudu po celém prostoru kosmu.

V roce 1957 vstoupila na trh první umělá zemská družice na světě. V roce 1966 stanice Luna-9 vysílá na Zemi rádiový signál z povrchu Měsíce a přístroj Venera-3 úspěšně dorazil na planetu a vytvořil pro SSSR vlajku.

Za pouhé čtyři roky byly spuštěny další dvě lunární stanice a úspěšně splnily svou misi. Přístroj "Lunokhod-1", dodávaný stanicí "Luna-17", pracoval třikrát déle, než bylo plánováno, a dávalo sovětským vědcům mnoho cenných informací.

V roce 1973 další stanice stejné série dodala Měsíci dalšího měsíčního rovera, který dokonale zvládl svůj úkol.

Robotika v naší době

Moderní roboty pronikly do tolika oblastí lidského života. Jejich rozmanitost třese: tady a jen hraček, a celá automatizované továrny, chirurgických center, umělá zvířata, vojenské i civilní letouny. Mnoho organizací na světě se zabývá jejich neustálým rozvojem a zlepšováním. V Rusku, lídr v oblasti robotiky výzkumu bere RTC (Central Research Institute of robotiky a technická kybernetika) v Petrohradu, která byla založena v roce 1961 jako konstrukční kancelář na Polytechnickém institutu. V tomto největším středisku byly vyvinuty elektronické systémy pro Buran, řadu Luna a mezinárodní vesmírnou stanici.

Specializace "mechatronika a robotika" a podobně jsou přítomny v mnoha technických univerzitách na světě. Specialisté s takovým vzděláním jsou na trhu práce velkou poptávkou, protože automatizace proniká hlouběji do mnoha oblastí lidské činnosti. Pro ty, kteří se ve volném čase zajímají o předmět, bylo v Rusku a v jiných zemích vytvořeno mnoho knih o robotice.

Navzdory tomu, že současná technologie dosáhla nebývalé výšky, a roboti jsou široce používány lidmi, jejich humanoid zástupci - Androids - zůstane „bez práce“. Oni jsou lepší, vyvinuli sofistikovanější modely, ale v praktickém používání jsou stále beznadějně nižší než jejich kolových, pásových, a dokonce i stacionární „kolegy“ a je tím, že i velké hračky. Faktem je, že lidská chůze je velmi složitý proces, není to snadné napodobit ten stroj.

Kromě toho je z praktického hlediska v humanoidních robotech, že neexistuje žádná akutní potřeba. V průmyslu stacionární manipulátory kombinované do automatických výrobních linek úspěšně pracují. Na stejném místě, kam chcete přesunout - ať už je to načítání operací ve skladu, důlních bomby, průzkum zničených budov - Kolová a pásovém pohonu mnohem jednodušší a efektivnější než imitaci lidské nohy.

Lidé však neodmítají práci s androidy, pravidelně se konají celosvětové soutěže, na kterých zástupci různých robotických škol demonstrují své schopnosti při řízení svých výrobků. Neustále uspořádané turnaje a přímo mezi stroji, například v šachu nebo fotbalu.

Klasifikace robotů

Existuje několik metod klasifikace. Podle povahy provedené práce jsou automaty rozděleny na průmyslové, stavební, zemědělské, dopravní, domácí, vojenské, bezpečnostní, lékařské a výzkumné.

Podle typu hospodaření, které jsou rozděleny do zvládnutelné pomocí operátora, semi-autonomní a zcela samostatně.

Stroje prvního typu jsou jednoduše dálkově řízené stroje (nejjednodušším příkladem je dětský dálkově řízený vůz nebo helikoptéra). Semi-autonomní může provádět nezávisle některé operace, ale v klíčových okamžicích to vyžaduje i zásah člověka. Úplně autonomní roboty vykonávají nezávisle celé spektrum operací (například manipulátory automatických montážních linek).

Podle stupně mobility se vyznačují následující třídy robotů: stacionární a mobilní. Stacionární - to jsou řadiče, které se používají k vidění například v automobilkách. Mobile se dále dělí na chůzi, kolečko nebo prolézací stroj.

Bubny moderní produkce

Různé průmyslové výroby jsou odvětví, ve kterém je hlavní část moderních automatických přístrojů praktická.

Historie průmyslové robotiky začíná v roce 1725, kdy byla ve Francii vynaleznutá děrovaná páska, používaná k programování stavů.

Začátek automatizace výroby přišel v 19. století, kdy ve Francii začala hromadná výroba automatických tkalcovských stavů na děrovaných kartách.

Henry Ford nainstaloval první dopravní linku pro montáž automobilů v roce 1913. Sestavení jednoho vozu trvalo asi jednu a půl hodiny. Samozřejmě, že tato linka nebyla dosud plně automatizovaná, jak tomu je nyní, ale byla to cesta ke kvalitě nové úrovně výroby.

Oficiálně začne výroba robotů v roce 1961, kdy byl v závodě General Motors v New Jersey instalován první oficiálně vyráběný manipulátor. Tento stroj pracoval na hydraulických pohonech a byl naprogramován pomocí magnetického bubnu.

Rozmach vývoje v oblasti průmyslové automatizace vznikl v 70. letech 20. století. V roce 1970 USA vytvořily první moderní manipulátor pro průmyslové použití: měl elektrické pohony se šesti stupni volnosti a byl řízen z počítače. Souběžně se vývoj ve Švýcarsku, Německu a Japonsku. V roce 1977, první Japonský robot výroby.

V počátku 80. let General Motors začíná automatizovat jejich výrobu, a v roce 1984 jeho začátek a Rusko - „AvtoVAZ“ dostane licenci pro nezávislou výrobu robotů od německé firmy KUKA Robotics. Nicméně, palma je stále pro Japonce - v polovině 90. let dvě třetiny z celkového počtu robotů byla soustředěna v Japonsku na světě, nyní - asi polovina.

Dnes si představte auto a jakákoli jiná výroba bez mechanických asistentů je téměř nemožná. První místo zaujímá automatické svařovací stroje. Přesnost robotického laserového svařování je desetiny milimetru. Takové zařízení je schopno současně zapojit řezání kovu do částí.

Dále jsou mechanismy, které provádějí operace nakládky a vykládky, dodávky polotovarů do strojů a skladování hotových výrobků.

Třetí místo ve stupni automatizace je slévárna. K dnešnímu dni jsou téměř všechny takové obchody v Evropě robotické, protože pracovní podmínky jsou pro lidi velmi obtížné.

Další operace, na které se nejčastěji používají automatické stroje, jsou ohýbací trubky, vrtací otvory, frézovací a brousicí plochy.

Kde mohou stroje vyměnit lidi?

Odpověď na otázku, zda osoba nebo robot mají vykonávat určitou práci, je rozdíl mezi lidmi a stroji. V současné době fungují i ​​ty nejdokonalejší stroje na určitých algoritmech předprogramovaných do programu (i když někdy velmi obtížně). Nemají svobodu vůle, svobodu volby, touhy, impulsy, nic, co určuje tvůrčí součást člověka.

Robot může vykonávat práci s velkou složitostí a přesností, bude schopen tuto práci vykonávat za podmínek, kdy by člověk nepřežil hodinu. Ale nebude schopen napsat novou knihu nebo scénář pro nový film, nevytvořil obraz, ledaže by ho v jeho paměti pamatoval člověk předem.

Proto je kreativní profese, kde je neštandardní důležitá, nekonvenční myšlení samozřejmě i nadále pro lidi. Robot může být svářeč, nakladač, malíř, dokonce i astronaut, ale nemůže se (alespoň v této fázi vývoje) stát spisovatelem, básníkem nebo umělcem.

Stojí to za to, že se bojí robotů?

Nejdůležitějším strachem lidstva ve vztahu k strojům je strach, že jednou, dokonalí, jednoho dne přestanou poslouchat a začnou žít svůj život tím, že změní lidi na otroky. Tento strach šel ruku v ruce s vývojem robotiky. Najde jeho výraz jak v mytologii (například v židovském mýtu o golemu, který se vzbouří proti jeho tvůrci), tak v umění. Nejslavnějšími filmy jsou "Matrix", "The Terminator", mnoho knih o povstání automobilů. Hra Karel Čapek, která porodila slovo "robot", končí také zotročením lidstva jeho bývalými sluhy.

Nicméně, v současné fázi vývoje vědy tyto obavy nemají smysl. Roboty postrádají vědomí podobně jako lidé, takže vůbec nemají žádnou vůli, nemluvě o touze zachytit svět.

K tomu, aby reprodukoval vědomí stroje, musí člověk nejprve pochopit, co je jeho vlastní vědomí, jak a od toho, co se tvoří. Odpověď na tuto otázku spočívá v hloubkách lidského mozku, která ještě nebyla plně prozkoumána.

K tomu, aby se "vzbouřili", musí roboti pochopit, co je nadvláda světa a to, odkud to potřebují.

A až do tohoto bodu, každý, dokonce i nejkomplexnější a nejdokonalejší stroj, se zásadně neliší od kuchyňského robotu nebo mlýna na kávu. Proto otázka, kdo nakonec bude hlavní věcí na Zemi - robot nebo osoba, ještě není životně důležité.