Краткая история робототехники
История развития и становления робототехники взаимосвязана с возникновением механики и логически из нее вытекает. Первые труды по механике были созданы в Древней Греции – прародительницы всех наук. В этом государстве впервые, появились механические устройства, сконструированные для выполнения практических заданий и развлечений.[1]
Первый античный робот: механический голубь Архита Тарентского
Первые робототехнические устройства появились еще во времена древней Греции. Древнегреческий изобретатель зодчества Архит Тарентский в Ⅴ веке до н. э. сконструировал голубя, материалом для изготовления которого послужило преимущественно дерево. [1]
Он запустил игрушку в небо с помощью паровой катапульты. Когда давление в котле повышалось, голубь взлетал и на паровой тяге мог пролететь несколько сотен метров.[1]
Робот-служанка Филона Византийского
Еще один известный греческий изобретатель Филон Византийский написал множество научных трудов по механике. В описании Филона находим упоминание женщины-слуги, наливающей вино из кувшина в стакан, который крепился к её руке. Внутри у служанки был установлен механизм, перегоняющий воду и вино из резервуаров по специальным трубкам. Механизм активировался, когда кто-то ставил пустую чашу в свободную руку. [2]
Робот расцвета мусульманской науки
Робот Аль -Джазари «слоновые часы», сконструированный в 12 веке, являются самыми знаменитыми часами времен расцвета мусульманской науки. Эти часы состояли из индийского слона, египетской птицы- феникса, восточных фигур людей и китайских драконов.[3]
В них применялся сложные технические решение с применением воды. Механизм этих часов представлял собой чашу с отверстиями, расположенный в резервуаре с водой, который находился в животе слона. Через каждые полчаса чаша наполняясь, погружался в воду, что приводил в движение металлические шарики. Нити идущие от трона на спине слона в свою очередь, вызывали различные сложные движение. В протяжении дня, когда получасовой цикл движений этих сложных механизмов заканчивался, чаша автоматически поднимался на поверхность и процесс начинался снова. [3]
Леонардо да Винчи и его вклад в историю робототехники
Оставил свой след в деле роботостроения и Леонардо да Винчи. Он разработал чертеж человекоподобного робота в 1495 году. В найденных документах изображён каркас робота-рыцаря, который запрограммирован выполнять человеческие движения.[4]
Он обладал анатомически правильной моделью челюсти, мог сидеть и ходить, двигать руками, поднимать забрало, размахивать мечом. Внутри было две системы — программируемый контроллер обеспечивал работу рук с помощью троса и шестерёнок, а ноги работали за счёт кривошипно-шатунного механизма. Некоторые исследователи утверждают, что рука робота могла рисовать. В записях также сказано, что поверх каркаса должна быть надета рыцарская броня. [4]
Деревянный жук Джона Ди
Ученый из Англии Джон Ди продолжил идею по разработке летающих механизмов и создал деревянного жука, способного подниматься в воздух. [5]
Автоматический монах
В XVI—XVIII веках в Западной Европе получило значительное распространение конструирование автоматонов — заводных механизмов, внешне напоминающих человека или животных и способных иногда выполнять достаточно сложные движения.[6]
В коллекции Смитсоновского института имеется один из наиболее ранних образцов таких автоматонов — «испанский монах» (примерно 40 см в высоту), способный прогуливаться, ударяя себя в грудь правой рукой и кивая головой; периодически он подносит находящийся в его левой руке деревянный крест к губам и целует его. Считается, что этот автоматон был изготовлен примерно в 1560 году механиком Хуанело Турриано для императора Карла V. [6]
Альбом Виллара де Оннекура
Виллар де Оннекур – автор «Книги рисунков», ныне хранящейся в парижской Национальной библиотеке. Этот дневник архитектора поры «классической» готики, образная фиксация его опыта и мыслей, создан около 1235 г. В небольшой книге на 33 пергаменных заключено очень много полезного для каменщиков и плотников, скульпторов и архитекторов. Обведенные пером контурные рисунки и надписи к ним позволяют оценить объем теоретических и практических знаний тех великих мастеров, которые возводили готические соборы.[7]
Механизм в виде Девы Марии
В средневековье были распространены «религиозные» автоматы, которые использовались на праздниках и в церковных ритуалах. Особенно часто встречались автоматоны Девы Марии. Одним из таких автоматов была la Virgen de los Reyes — деревянная фигура Марии и младенца, способная артикулировать и поворачивать голову. Внутри Марии и младенца тоже установлены часовые механизмы.[8]
Японские куклы Каракури
Каракури-нингё — это заводные механические куклы, которые изготавливались в эпоху Эдо (1603-1868) .В переводе с японского «каракури» – это «сложное механическое устройство», а «нинге» («кукла») обозначается двумя японскими символами и означает «человек» и «форма».[9]
Самый известный домашний робот - «Чахакоби нингё».Робот был создан для обслуживания гостей во время чайной церемонии. Когда хозяин ставил чашку с чаем на поднос, робот разворачивался и относил её к гостю. Когда тот допивал чай и возвращал кружку на поднос, робот доставлял её обратно хозяину. «Чахакоби нингё» можно было программировать — хозяин мог заранее установить место, где автомат должен развернуться.[4]
Интересный образец японского роботостроительства — «Юми-ири-Дойи»
Ещё один японский инженер Танака Хисасиге создал японского робота «Юми-ири-Дойи» примерно в 1840 году.«Юми-ири-Дойи» — это маленький лучник, расположенный на подставке высотой 30 см. Робот берёт стрелу из колчана, натягивает тетиву и стреляет в цель. Он повторяет это действие четыре раза, пока в колчане не заканчиваются стрелы. Автомат устроен так, что один раз из 10 приходится на промах, это сделано для большей реалистичности.[8]
Знаменитая «механическая утка» Жака де Вокансона
В 1738 году французский механик Жак де Вокансон создаёт андроидов, принесших ему всемирную славу.
Шедевром Жака Вокансона была кукла в виде утки, которая умела ходить, плавать, крякать, отряхивать крылья.Утка умела заглатывать зерна и даже переваривать пищу. В её брюшке находился сосуд с химическими реактивами, которые разлагали зерна.[10]
Пьер Жаке-Дроз и его куклы-автоматоны
В начале 1770-х годов швейцарский часовщик Пьер Жаке-Дро (Pierre Jaquet-Droz) спроектировал невероятную вещь для своего времени. Мастер создал автоматона — программируемого андроида в образе мальчика-писателя, способного выводить гусиным пером слова и предложения до 40 символов.
После «Мальчика» Дро вместе с сыном Анри сделал еще две куклы — «Рисовальщика» и «Музыкантшу». «Рисовальщик» почти ничем не отличался от «Пишущего мальчика». Он также сидел за деревянной конторкой, одетый в красный камзол, штанишки и белую рубашку с жабо. Однако «Рисовальщик» писал не фразы, а рисовал карандашом на бумаге собачку и подписывал свой рисунок — «Моя Туту».
Музыка тоже была настоящей – она не была записана и не проигрывалась музыкальной шкатулкой: кукла в самом деле касалась пальцами клавиш инструмента, изготовленного по специальному заказу и состоящего из 24 труб. [11]
Поэт-автоматон Анри Мелларде
В 1805 году изобретателем Анри Мелларде бал изобретен автоматон, который писал стихи на французском и английском.[12]
Герберт Телевокс
Современным «папой» робота принято считать американского инженера Роя Уэнсли из корпорации Westinghouse Electric Company. «Герберт Телевокс» появился на свет в 1928 году и представлял собой человекоподобную машину. Он мог открывать двери и окна, реагировал на команды.[13]
Главным отличием изобретения Уэнсли от автоматов являлась способность робота реагировать и отвечать на команды, сообщаемые ему по телефону. При этом робот не был подключен к линии напрямую – он, благодаря встроенному микрофону, аналогично человеку, слушал приказания.[14]
Средство бескровного решения конфликтов
Профессором Арчи Кемпионом на Международной колумбийской выставке представлен опытный образец робота Boilerplate.
Робот был задуман как средство бескровного решения конфликтов — иными словами, это был опытный образец механического солдата. Робот существовал в единственном экземпляре, но у него была возможность осуществить предложенную функцию — Boilerplate неоднократно участвовал в боевых действиях.
24 июня 1898 года механический солдат Boilerplate Арчи Кемпиона впервые участвует в бою, во время атаки обратив противника в бегство. [15]
Электро, умнейший робот Всемирной выставки 1939 года
Электро — это робот, построенный в 1939 году компанией Westinghouse, которая хотела продемонстрировать всему миру свое технологическое мастерство. Он мог ходить, говорить (словарный запас около 700 слов), крутить головой и махать руками, шевелить губами и пальцами, отличать красный цвет от зелёного глазами и надувать воздушные шарики или нервно курить (с человеческой помощью).[4]
Почти в самом начале карьеры Электро обзавелся четвероногим другом, собачкой Спарко. Робо-питомец мог двигаться вперед-назад, садиться, выполнять стойку, вертеть головой, вилять хвостом и даже лаять.
Walker X также может сжимать предметы и даже выполнять задачи, которые считаются достаточно трудными для роботов, например, открывать крышку бутылки. В целом робот может держать в руках до 3 кг груза. Особо быстрым его не назовешь - максимальная скорость передвижения составляет прогулочный человеческий шаг 3 км/ч.[16]
Китайские подвижные гуманоиды
Китайская компания UBTECH Robotics представила робота-гуманоида Walker X. Устройство обладает искусственным интеллектом. С помощью него робот взаимодействует с людьми, выбирает предметы и обходит препятствия на своем пути.Walker X также может сжимать предметы и даже выполнять задачи, которые считаются достаточно трудными для роботов, например, открывать крышку бутылки. В целом робот может держать в руках до 3 кг груза. Особо быстрым его не назовешь - максимальная скорость передвижения составляет прогулочный человеческий шаг 3 км/ч
Робот может общаться с людьми двумя способами. Во-первых, у него есть система распознавания речи и синтеза голоса. А во-вторых, в голове на уровне глаз установлен большой экран, имитирующий мимику глаз — всего робот сможет выражать 28 видов эмоций. Также на корпусе есть световые индикаторы, которые активируются при определенных взаимодействиях.[17]
Четвероногие роботы ANYmal
Исследователи ETH Zurich разработали новый подход к управлению, который позволяет роботу на ногах под названием ANYmal быстро и надежно передвигаться по труднопроходимой местности.
Команда обучила четвероногого взбираться на гору Этцель, скромную вершину, которая возвышается на 1098 метров (3600 футов) над уровнем моря. Робот без усилий преодолевает 120 метров по вертикали за 31-минутный поход — это на 4 минуты быстрее, чем расчетная продолжительность для людей — и без падений или оплошностей.[18]
РОБОТ AMECA
В начале декабря прошлого года британский производитель роботов-гуманоидов Engineered Arts представил новую разработку – робота Ameca, искусно копирующего человеческую мимику.
Инженеры компании Engineered Arts привезли рабочий прототип робота Ameca на выставку, где посетители мероприятия смогли вживую посмотреть на гуманоидного робота, а также задать ему разного рода вопросы, но самое удивительное, что робот смог ответить на них смелыми шутками, например, когда ему задали вопрос про бойфренда.[19]
Робот, который сражался с пожаром в Нотр-Дам
В борьбе с огнем, уничтожавшем собор Нотр-Дам, принял участие современный робот, предназначенный для тушения пожаров в экстремальных условиях – Colossus.
Температура внутри собора была настолько высока, что пожарные не могли принять непосредственное участие в пожаротушении. Пришлось использовать робот, разработанный французской компанией Sharks Robotics. Управляемый удаленно специально обученным оператором робот оснащен пожарным шлангом и специализированными устройствами, приспособленными к выполнению нужных при тушении работ. Робот даже способен транспортировать пострадавшего человека.[20]
Марсоход Curiosity
Самый совершенный на сегодняшний день марсоход третьего поколения. На его разработку NASA потратили 10 лет и 2,5 млрд. долларов. По сути это автономная химическая лаборатория на колёсах, размером с небольшой автомобиль. Его создали специально для исследования кратера Гейла. Curiosity буквально напичкан всевозможными приборами и датчиками, которые умеют делать практически всё от съёмки фото в высоком разрешении до спектрального анализа твёрдых грунтовых пород.[21]
Источники:
1 - Развитие современной робототехники–https://tainy.net/53508-razvitie-sovremennoj-robototexniki.html.
2 - Естественная история. Книга vii
- https://cyberleninka.ru/article/n/razvitie-tehnicheskih-sposobnostey-shkolnikov.
3 - Слоновые часы - уникальное наследие эпохи Исламского Возрождения- https://kulturologia.ru/blogs/050617/34817.
4- Краткая история роботосоздания - https://habr.com/ru/post/553598/
5- История робототехники: с древности до наших дней // Хронология робототехники. - http://myrobot.ru/articles/hist.php.
6- Робот - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D1%82.
7- Альбом Виллара де Оннекура- http://www.libma.ru/istorija/argonavty_srednevekovja/p6.php#metkadoc3
8 - Механическая служанка и вендинговая машина из Древней Греции: как создавали роботов до распространения электричества - https://vc.ru/tech/89646-mehanicheskaya-sluzhanka-i-vendingovaya-mashina-iz-drevney-grecii-kak-sozdavali-robotov-do-rasprostraneniya-elektrichestva.
9 - Первые японские роботы: механические куклы «каракури-нингё» - https://www.livemaster.ru/topic/1869115-pervye-yaponskie-roboty-mehanicheskie-kukly-karakuri-ninge-samye-populyarnye-kukly-epohi-edo.
10 - Роботы французского механика Жак де Вокансона - https://bstudy.net/939759/tehnika/roboty_frantsuzskogo_mehanika_vokansona_fleytist_utka
11 - Пишущий мальчик – «принтер» XVIII века
- https://hystory.mediasole.ru/per_zhakedro_i_ego_kuklyavtomaton
12 - Старинные роботы и викторианские андроиды - https://rodich2007.livejournal.com/1839980.html
13 - Автоматоны — роботы прошлого. Лучшие из них сделали еще в XVII веке
- -https://disgustingmen.com/history/avtomatony-roboty-proshlogo/
14 - Гридин С. Будущее робототехники: перспективы, большие надежды и развитие технологий –http://kip-world.ru/ budushhee-robototehniki-perspektivy-bolshie-nadezhdy-i-razvitie-tehnologij.html.
15 -ИСТОРИЯ РОБОТОТЕХНИКИ :: XIX ВЕК - https://myrobot.ru/articles/hist_19.php
16 - Электро, умнейший робот Всемирной выставки 1939 года
- -https://habr.com/ru/company/cloud_mts/blog/530302/
17 - Китайская компания представила человекоподобного робота Walker X- http://edurobots.ru/2021/07/walker-x/
18 - Разработчики Швейцарии учат роботов ходить
- https://android-robot.com/razrabotchiki-shvejcarii-uchat-xodit-robotov/
19 Робот Ameca с выразительной человеческой мимикой побывал на выставке электроники СES 2022
- https://mobile-business.by/nowosti/tekhnologii/robot-ameca-s-vyrazitelnoi-chelovecheskoi-mimikoi-pobyval-na-vystavke-elektroniki-ses-2022
20 Colossus – робот, который сражался с пожаром в Нотр-Дам
- https://hi-tech.news/robot/793-colossus-robot-kotoryj-srazhalsja-s-pozharom-v-notr-dam.html
21Самые продвинутые современные роботы
- https://ribalych.ru/2016/03/11/samye-prodvinutye-sovremennye-roboty/