Įvairūs automatiniai įrenginiai žmogaus gyvenime užima tokią stiprią vietą, kad be jų beveik neįmanoma įsivaizduoti šiuolaikinės civilizacijos. Tačiau robotikos istorija labai ilga, žmonės beveik visą savo istoriją mokėsi kurti įvairias mašinas. Žinoma, senovinių mašinų negalima lyginti su šiuolaikinėmis, jos greičiau buvo jų panašumai. Tačiau jie parodo, kad mašinų kūrimo idėjos, ypač dirbtinis žmogaus imitavimas, gali būti atsektos iki seniausių žmonijos istorijos sluoksnių.
Žodžio „robotas“pasirodymas
Šį žodį sugalvojo garsus čekų rašytojas Karelis Capekas. Pirmą kartą jis pavartojo šį terminą savo 1920 m. pjesės „Rossum's Universal Robots“pavadinime. Tačiau jo negalima laikyti žodžio „robotas“autoriumi, jis kilęs tik iš čekų kalbos robota, reiškiančio tik „darbas“. Pasak paties rašytojo, žodį pasiūlė jo brolis Josephas, o pats Capekas negalėjo nuspręsti, kaip pavadinti savo veikėjus.
Čapeko pjesės siužetas daugeliuiatrodys pažįstamas: iš pradžių žmonės išnaudoja savo mechaninius tarnus įvairiuose sunkiuose darbuose, paskui maištauja ir savo ruožtu pavergia žmones.
Šiuolaikine prasme „robotas“yra mechaninis įrenginys, veikiantis pagal nurodytą programą savarankiškai, be žmogaus pagalbos.
Robotikos samprata ir jos dėsniai
1941 m. istorijoje „Melagis“buvo suformuluoti garsieji Izaoko Asimovo robotikos dėsniai, skirti šių mašinų veikimui reguliuoti.
- Robotas negali padaryti žalos žmogui arba savo neveikimu leisti, kad ši žala būtų padaryta.
- Robotas turi paklusti žmogui tol, kol jis neprieštarauja pirmajam įstatymui.
- Robotas gali apsiginti tol, kol jis neprieštarauja pirmiesiems dviem dėsniams.
Vėliau, vadovaudamasis šiais dėsniais, pats Asimovas ir kiti autoriai sukūrė didžiulį darbų, skirtų žmonių ir mašinų santykiams, sluoksnį.
Azimovas pristatė „robotikos“sąvoką. Šis žodis, kadaise vartotas fantastinėje istorijoje, dabar yra rimtos mokslo šakos, užsiimančios įvairių mechanizmų kūrimu ir konstravimu, procesų automatizavimu ir kt., pavadinimas.
Senovės pasaulio mašinos
Robotikos istorija yra įsišaknijusi senovėje. Kai kurie robotai buvo išrasti senovės Egipte daugiau nei prieš keturis tūkstančius metų, kai kunigai slėpėsi dievų statulų viduje ir kalbėjosi su žmonėmis iš ten. Tuo pat metu statulų rankos judėjo irgalvos.
Jei leisite šiek tiek valios savo vaizduotei, galite rasti nuorodų į robotus, pavyzdžiui, senovės Graikijos mituose. Net Homeras mini mechaninius tarnus, kuriuos senovės graikų dievas Hefaistas sukūrė sau, milžiną Talosą, kurį jis sukūrė iš bronzos, kad apsaugotų Kretą nuo priešo. Platonas pasakoja apie mokslininką Archytą iš Tarentumo, sukūrusį dirbtinį balandį, galintį skristi.
Archimedas III amžiuje prieš Kristų tariamai pagamino aparatą, labai primenantį šiuolaikinį planetariumą: skaidrų vandens varomą rutulį, kuriame buvo rodomas visų tuo metu žinomų dangaus kūnų judėjimas.
Viduramžiais žmonės jau pradėjo kurti tikras mašinas, galinčias atlikti daug įdomių dalykų. Bandymai sukurti pirmąsias humanoidines mašinas taip pat priklauso viduramžiams.
Albertas Didysis, garsus 13-ojo amžiaus alchemikas, sukūrė androidą, kuris veikė kaip vartų sargas, atverdamas duris beldžiant ir nusilenkus svečiams (androidas yra robotas, kuris kopijuoja žmogų išvaizda ir elgesiu). Jis taip pat sukūrė mechanizmą, galintį kalbėti žmogaus balsu, vadinamąją kalbančią galvą.
Kas pirmasis sukūrė robotą?
Pirmojo roboto projektą, apie kurį buvo išsaugota patikima informacija, sukūrė Leonardo da Vinci. Tai buvo androidas, kuris atrodė kaip riteris su šarvais. Pagal Leonardo piešinius jis galėjo judinti rankas ir galvą. Lieka klausimas, kodėl garsusis išradėjas nesuteikė savo riteriui gebėjimo judinti kojas, t.y. vaikščioti. Galbūt jis manė, kad tai techniškai sudėtinga problema (kuriyra visiškai tiesa). Arba buvo manoma, kad riteris turėtų joti ant žirgo, o kojų mobilumas jam nėra būtinas.
Tikrai nežinoma, ar da Vinci sugebėjo sukurti savo „terminatorių“, tačiau jis sukonstravo liūtą robotą, kuris, karaliui pasirodžius, nagais suplėšė jam krūtinę, parodydamas Prancūzijos herbą. paslėpta jame.
Be to, Leonardo taip pat turėjo idėjų apie mechanizmų sąveiką su žmogaus organais, t. y. jau XV–XVI amžių sandūroje numatė šiuolaikinę protezų, tiesiogiai valdomų žmogaus nervų sistemos, raidą.
Mechaniniai muzikantai ir vaikščiojantys varikliai
XVI amžiuje Europoje buvo sukurta daug įrenginių, daugiausia naudojant apvijų (laikrodžio) mechanizmus. Pavyzdžiui, Vokietijoje buvo gaminama dirbtinė musė ir erelis, galintis skraidyti, o Italijoje – moteriška robotė, grojanti liutnia.
XVII amžiuje europiečiai sukūrė ir patobulino pirmuosius mechaninius „skaičiuotuvus“. Iš pradžių jie gali tik sudėti ir atimti, bet amžiaus pabaigoje jau sugeba dalyti ir dauginti.
Šis momentas gali būti laikomas lūžio tašku robotikos istorijoje, nes lygiagrečiai pradeda vystytis dvi žinių šakos, kurios ateityje bus naudojamos kuriant šiuolaikinius robotus:
- asmenį ir jo veiksmus imituojančių ir pakeičiančių mašinų kūrimas;
- įrenginių, skirtų informacijai saugoti ir apdoroti, kūrimas.
Lygiagrečiai, mechaninishumanoidiniai prietaisai, galintys groti muzikos instrumentais, rašyti ir piešti.
XIX amžiaus pradžia buvo pažymėta žmonių „draugystės“su elektra pradžia. Jis pradeda sparčiai plisti ir skverbtis į daugelį žmogaus veiklos sferų. Tuo pat metu buvo tobulinami įvairūs mechaniniai kompiuteriai ir analizės mašinos, išrastas telefonas ir telegrafas.
Žinomos istorijos apie įvairias humanoidines mašinas, tariamai išrastas ir naudotas JAV XIX amžiuje:
- 1865 m. dizaineris Johnny Brainardas sukūrė vadinamąjį garo žmogų, kuris vietoj arklio buvo pakinktas prie vežimo. Tiesą sakant, tai buvo lokomotyvas, kuris atrodė kaip žmogus (tik daug didesnis). Jį nuolat reikėjo „skęsti“, o valdomas, kaip arklys, vadelėmis. Buvo teigiama, kad jis gali „vaikščioti“iki 50 km/h greičiu.
- Po kurio laiko Frankas Reidas jau išbando „elektriką“, tačiau apie šį išradimą žinoma mažai.
- 1893 m. Archie Campion pristatė dirbtinio garo varomo kareivio modelį, pavadintą Boilerplate, kuris tariamai buvo ne kartą naudojamas praktikoje, t. y. mūšiuose.
Visa ši informacija įdomi, tačiau kelia tam tikrų abejonių, nes, nepaisant iš pažiūros išskirtinių savybių, šie gaminiai niekada nebuvo pradėti masiškai gaminti, kitaip nei garvežiai, garlaiviai ir pan. Greičiausiai jie egzistavo tik prototipų pavidalu ir niekada nerado savo pritaikymo,iš tikrųjų yra žaislai suaugusiems.
XX amžius yra robotikos klestėjimo laikas
XX amžiuje robotikos istorija įžengia į paskutinį etapą, dėl kurio buvo sukurti tie robotai, kuriuos žmonija žino dabar.
Elektronikos srityje daromi proveržiai, atsiranda diodai ir triodai. Pirmieji vamzdiniai kompiuteriai pirmiausia kuriami teoriškai, o vėliau įgyvendinami.
Tuo pačiu metu sukuriamas pirmasis elektroninis humanoidinis robotas, valdomas per atstumą, galintis judėti ir kalbėti. Tada atsiranda elektroninis šuo, kuris reaguoja į šviesą ir gali loti.
XX amžiaus pirmojo trečdalio pabaigoje radijo bangomis valdomi androidai mokosi kalbėti telefonu, vaikščioti, netgi būti lektoriais parodoje, rūkyti cigaretes ir pan. Tuo metu daugelis jau manė, kad liko nedaug – ir žmones pakeis robotai. Tačiau vėliau paaiškėja, kad to meto androidų nebus galima panaudoti jokiems darbams dėl to meto nepakankamo technologijų išsivystymo.
Tačiau šios išvados nesustabdo išradėjų – androidai vis pasirodė ir vis dar kuriami.
1940-1950 metais toliau tobulėja elektronika, kompiuteriai ir kompiuterių programavimas, atsiranda „dirbtinio intelekto“sąvoka, po kurios įvyksta nemažas šuolis robotikos raidoje, robotai pradeda „protėti“ greitai.
Pagaliau nuo septintojo dešimtmečio pradžios pradeda pildytis žmonijos svajonė – mašinos pradeda žmones pakeisti sunkiais, pavojingais irneįdomūs darbai. Pasirodo pirmieji šiuolaikinio tipo robotai manipuliatoriai. Pirmiausia jie atlieka tik pačias nepatogiausias žmogui operacijas, tada sukuriamos automatinės surinkimo linijos.
Laikui bėgant prasideda žmonių su robotais pamišimas. Vaikams atidaroma daug robotikos būrelių ir mokyklų, gaminami įvairūs lavinamieji žaislai, konstruktoriai. Pramogų industrija taip pat neatsilieka nuošalyje – 1986 m. buvo išleista pirmoji filmo „Terminatorius“dalis, sukėlusi akį visame pasaulyje.
Namų robotika
Robotikos istorija Rusijoje, taip pat Europoje, turi daugiau nei vieną šimtmetį. Kurdami įvairius automatus Rusijos mokslininkai jau kurį laiką neatsilieka nuo savo kolegų Europoje: paskutiniame XVIII amžiaus trečdalyje Rusijoje buvo sukurta skaičiavimo mašina, vadinama Jacobsono mašina, o 1790 m. sukūrė Ivanas Petrovičius Kulibinas. jo garsusis „kiaušinis“laikrodis. Juose buvo įmontuotos kelios žmonių figūros, kurios atliko tam tikrus veiksmus, laikrodis taip pat grojo himną ir kitas melodijas.
Būtent Rusijos mokslininkai padarė keletą reikšmingų atradimų robotikos istorijoje. Semjonas Nikolajevičius Korsakovas padėjo kompiuterių mokslo pagrindus 1832 m. Jis sukūrė keletą mašinų, galinčių atlikti intelektualius skaičiavimus, naudodamas joms programuoti perforuotas korteles.
Borisas Semenovičius Jacobi 1838 m. išrado ir išbandė pirmąjį elektros variklį, kurio pagrindinė konstrukcija išlieka aktuali iki šiol. Jacobi,įmontavęs jį į v altį, su jo pagalba pasivaikščiojo palei Nevą.
Akademikas P. L. Čebyševas 1878 m. jis pristatė pirmąjį vaikštančios transporto priemonės prototipą – vaikštančią mašiną.
M. A. Bonchas-Bruevičius išrado gaiduką 1918 m., kurio dėka tapo įmanoma sukurti pirmuosius kompiuterius, o V. K. Zworykinas kiek vėliau demonstruoja elektroninį vamzdelį, dėl kurio atsirado televizorius.
Pirmasis kompiuteris SSRS pasirodė 1948 m., o jau 1950 m. buvo išleistas MESM (mažas elektroninis skaičiavimo aparatas), tuo metu greičiausias Europoje.
Oficialiai robotikos istoriją Rusijoje galima skaičiuoti nuo 1971 m. Tada Maskvos Baumano aukštojoje technikos mokykloje buvo sukurtas specialiosios robotikos ir mechatronikos katedra, kuriai vadovavo akademikas E. P. Popovas. Jis tapo nacionalinės inžinerinės robotikos mokyklos įkūrėju.
Vidaus mokslas pakankamai konkuravo su užsienio. Dar 1974 metais šachmatų turnyre tarp mašinų pasaulio čempionu tapo sovietinis kompiuteris. O 1994 metais sukurtas superkompiuteris Elbrus-3 buvo dvigubai greitesnis už galingiausią to meto amerikietišką kompiuterį. Tačiau jis nebuvo pradėtas masiškai gaminti, galbūt dėl to, kad tuo metu šalyje buvo sudėtinga padėtis.
Rusijos automatiniai kosmonautai
Oficialiai robotikos pradžia Rusijoje datuojama 1971 m. Būtent tada jis buvo oficialiai pripažintas mokslu SSRS. Nors tuo metu rusų gamybos šautuvai jau ryžtingai arė erdvės platybes.
1957 m. – pirmasis pasaulyjedirbtinis žemės palydovas. 1966 metais stotis Luna-9 perdavė radijo signalą į Žemę nuo Mėnulio paviršiaus, o aparatas Venera-3, sėkmingai pasiekęs planetą, ten įrengė SSRS vimpelą.
Vos per ketverius metus buvo paleistos dar dvi Mėnulio stotys ir abi sėkmingai atliko savo misiją. Luna-17 pristatytas Lunokhod-1 veikė tris kartus ilgiau nei planuota ir suteikė sovietų mokslininkams daug vertingos informacijos.
1973 m. kita tos pačios serijos stotis į Mėnulį atgabeno kitą Mėnulio marsaeigį, kuris taip pat puikiai susidorojo su savo užduotimi.
Robotika mūsų laikais
Šiuolaikiniai robotai įsiskverbė į daugelį žmogaus gyvenimo sričių. Jų įvairovė nuostabi: čia tik vaikiški žaislai, ir ištisos automatizuotos gamyklos, chirurginiai kompleksai, dirbtiniai augintiniai, karinės ir civilinės nepilotuojamos transporto priemonės. Jų nuolatinį vystymą ir tobulinimą vykdo daugelis pasaulio organizacijų. Rusijoje mokslinės robotikos lyderio poziciją užima Sankt Peterburgo Centrinis robotikos ir techninės kibernetikos tyrimų institutas (Centrinis Robotikos ir techninės kibernetikos tyrimų institutas), įkurtas 1961 metais kaip Politechnikos instituto projektavimo biuras. Šiame didžiausiame centre buvo sukurtos elektroninės sistemos erdvėlaiviui Buran, Luna serijos stotims ir tarptautinei kosminei stočiai.
Specialybė "Mechatronika ir robotika" ir panašios yra daugelyje techniniųuniversitetai pasaulyje. Tokį išsilavinimą turintys specialistai yra labai paklausūs darbo rinkoje, nes automatika vis giliau skverbiasi į daugelį žmogaus veiklos sričių. Tiems, kurie mėgsta šią temą laisvalaikiu, tiek Rusijoje, tiek kitose šalyse išleista daug knygų apie robotiką.
Nepaisant to, kad dabartinės technologijos yra pasiekusios neregėtas aukštumas, o robotus aktyviai naudoja žmonės, jų atstovai humanoidai – androidai – vis dar yra „be darbo“. Jie tobulinami, kuriami vis sudėtingesni modeliai, tačiau praktiškai jie vis dar beviltiškai pralaimi ratuotiems, vikšriniams ir net stacionariems „kolegoms“ir iš esmės lieka žaislais. Faktas yra tas, kad žmogaus vaikščiojimas yra labai sudėtingas procesas, kurį mašinai nėra taip lengva imituoti.
Be to, praktiniu požiūriu, humanoidinių robotų skubiai nereikia. Pramonėje sėkmingai veikia stacionarūs manipuliatoriai, sujungti į automatines gamybos linijas. Ten, kur reikia judėti, ar tai būtų sandėlio pakrovimas, bombų išminavimas, sugriautų pastatų apžiūra, ratu ir vikšriniu važiavimu daug lengviau ir efektyviau nei imituoti žmogaus kojas.
Vis dėlto žmonės neatsisako dirbti su androidais, visame pasaulyje nuolat vyksta varžybos, kuriose savo gaminių valdymo įgūdžius demonstruoja įvairių robotikos mokyklų atstovai. Turnyrai nuolat organizuojami tiesiogiai tarp mašinų, pavyzdžiui, šachmatuosearba futbolas.
Robotų klasifikacija
Yra keli klasifikavimo metodai. Pagal atliekamų darbų pobūdį mašinos skirstomos į pramonines, statybines, žemės ūkio, transportavimo, buities, karines, apsaugos, medicinines ir tyrimų.
Pagal valdymo tipą jie skirstomi į operatoriaus valdomus, pusiau autonominius ir visiškai autonominius.
Pirmojo tipo automobiliai yra tiesiog nuotoliniu būdu valdomi automobiliai (paprasčiausias pavyzdys – vaikiškas radijo bangomis valdomas automobilis ar malūnsparnis). Pusiau autonominiai gali atlikti kai kurias operacijas patys, tačiau svarbiausiuose taškuose vis tiek reikalingas žmogaus įsikišimas. Visiškai autonomiški robotai savarankiškai atlieka visą spektrą operacijų (pavyzdžiui, automatinių surinkimo linijų manipuliatoriai).
Pagal mobilumo lygį išskiriamos šios robotų klasės: stacionarūs ir mobilūs. Stacionarūs – tai tie patys manipuliatoriai, kuriuos visi įpratę matyti, pavyzdžiui, automobilių gamyklose. Mobilieji telefonai dar skirstomi į vaikščiojančius, su ratukais arba vikšrinius.
Šiuolaikinės produkcijos būgnininkai
Įvairi pramoninė gamyba yra ta pramonė, kurioje praktiškai pritaikoma pagrindinė šiuolaikinių automatinių prietaisų dalis.
Pramoninės robotikos istorija prasideda 1725 m., kai Prancūzijoje buvo išrasta perforuota juosta, naudojama staklėms programuoti.
Gamybos automatizavimo pradžia įvyko XIX a., kaiPrancūzija pradėjo masinę automatinių perforuotų kortelių staklių gamybą.
1913 m. Henris Fordas savo gamykloje įrengė pirmąją automobilių surinkimo liniją. Vieno automobilio surinkimas truko apie pusantros valandos. Žinoma, ši linija dar nebuvo visiškai automatizuota, kaip yra dabar, tačiau tai buvo išėjimas į kokybiškai naują gamybos lygį.
Oficialiai robotai gamyboje pradėti naudoti 1961 m., kai General Motors gamykloje Naujajame Džersyje buvo sumontuotas pirmasis oficialiai pagamintas manipuliatorius. Ši mašina dirbo su hidraulinėmis pavaromis ir buvo programuojama per magnetinį būgną.
Pramonės automatikos bumas prasidėjo aštuntajame dešimtmetyje. 1970 metais JAV buvo sukurtas pirmasis modernaus tipo manipuliatorius, skirtas naudoti pramonėje: jis turėjo šešių laisvės laipsnių elektrines pavaras ir buvo valdomas iš kompiuterio. Lygiagrečiai plėtra buvo vykdoma Šveicarijoje, Vokietijoje ir Japonijoje. 1977 m. buvo išleistas pirmasis Japonijoje pagamintas robotas.
Devintojo dešimtmečio pradžioje „General Motors“pradėjo automatizuoti savo gamybą, o jau 1984 m. pradėjo tai daryti ir Rusija – „AvtoVAZ“iš Vokietijos įmonės „KUKA Robotics“įsigijo licenciją savarankiškai robotų gamybai. Tačiau delnas vis dar priklauso japonams – 90-ųjų viduryje du trečdaliai viso pasaulio robotų buvo sutelkti Japonijoje, dabar – apie pusė.
Šiandien įsivaizduokite automobilius ir bet kurią kitą eilutęgamyba be mechaninių asistentų beveik neįmanoma. Pirmąją vietą užima automatiniai suvirinimo aparatai. Robotinio suvirinimo lazeriu tikslumas yra dešimtosios milimetro. Toks prietaisas gali vienu metu pjaustyti metalą į dalis.
Vėliau mechanizmai, kurie atlieka pakrovimo ir iškrovimo operacijas, tiekia ruošinius į mašinas ir saugo gatavą produkciją.
Trečia vieta pagal automatizavimą yra kalimas ir liejyklos. Šiuo metu beveik visos tokios dirbtuvės Europoje yra robotizuotos, nes ten darbo sąlygos žmonėms labai sunkios.
Kitos operacijos, kurioms dabar dažniausiai naudojamos automatinės mašinos, yra vamzdžių lenkimas, skylių gręžimas, frezavimas ir paviršiaus šlifavimas.
Kur mašinos gali pakeisti žmones?
Atsakymas į klausimą, ar žmogus ar robotas turėtų atlikti tą ar kitą darbą, slypi skirtume tarp žmonių ir mašinų. Šiuo metu net pažangiausios mašinos veikia pagal tam tikrus algoritmus (nors kartais ir labai sudėtingus), kurie yra iš anksto nustatyti programoje. Jie neturi laisvos valios, pasirinkimo laisvės, troškimų, impulsų, nieko, kas nulemtų žmogaus kūrybinį komponentą.
Robotas gali atlikti labai sudėtingą ir precizišką darbą, jis gali atlikti šį darbą tokiomis sąlygomis, kuriomis žmogus negyventų nė valandos. Bet jis negalės parašyti knygos ar scenarijaus naujam filmui, sukurti paveikslo, nebent jį anksčiau žmogus pasodino į atmintį.
Todėl profesijoskūrybingas, kur svarbus originalumas, netradicinis mąstymas, žinoma, lieka žmonėms. Robotas gali būti suvirintojas, krautuvas, dailininkas, net astronautas, bet jis negali tapti (bent jau dabartiniame vystymosi etape) rašytoju, poetu ar menininku.
Ar turėtume bijoti robotų?
Pagrindinė žmonijos baimė mašinų atžvilgiu yra baimė, kad jos, tapusios tobulos, vieną dieną nustos paklusti ir pradės gyventi savo gyvenimą, paversdamos žmones vergais. Ši baimė ėjo koja kojon su robotikos plėtra. Jis pasireiškia tiek mitologijoje (pavyzdžiui, žydų mitas apie golemą, maištaujantį prieš savo kūrėją), tiek mene. Žymiausi filmai yra „Matrica“, „Terminatorius“, daugybė knygų, pasakojančių apie mašinų sukilimą. Karelo Capeko pjesė, suteikusi gyvybę žodžiui „robotas“, taip pat baigiasi žmonijos pavergimu jos buvusių tarnų.
Tačiau dabartiniame mokslo raidos etape šios baimės yra beprasmės. Robotai neturi sąmonės, panašios į žmogų, todėl jie negali turėti jokių troškimų, jau nekalbant apie norą užvaldyti pasaulį.
Norėdamas atgaminti sąmonę mašinoje, žmogus pirmiausia turi išsiaiškinti, kas yra jo paties sąmonė, kaip ir iš ko ji susidaro. Atsakymas į šį klausimą slypi žmogaus smegenų gelmėse, kurios toli gražu nėra iki galo ištirtos.
Norėdami „sukilti“, robotai turi suprasti, kas yra pasaulio viešpatavimas ir kodėl jiems to reikia.
Iki šiol bet koks,net pats sudėtingiausias ir tobuliausias aparatas iš esmės nesiskiria nuo virtuvės kombaino ar kavamalės. Todėl klausimas, kas galiausiai bus pagrindinis Žemėje – robotas ar žmogus, kol kas nėra aktualus.
