В Японии разработка роботов с внешне неотличимой от человека внешностью продолжается неустанными темпами. В настоящее время разрабатываются методы имитации эмоций и выражений лица роботов.
Робот что это такое
За последние 100 лет роботы не только эволюционировали, но и стали частью нашей повседневной жизни. Термин «робот» начал использоваться, когда театральные пьесы искусственного человека Карла Чапека увидели свет. Это очень символично, поскольку 1920-е годы были временем экономического бума и технологических достижений.
Следующие несколько десятилетий ознаменовались выдающимися открытиями в области государственного управления, машиностроения, информатики, электроники, инженерии и многих других областях. Робототехника — это основа робототехники. Примерно в 1930-х годах появился первый Android, который мог двигаться и создавать простые фразы.
Первый программируемый механизм с оператором был разработан в США в 1930-х годах. Толчком послужила работа Генри Форда по созданию автоматизированных производственных линий. В спине 1930-х и 40-х годов в СССР были установлены автоматические линии по производству лайнеров, а в конце 1940-х годов — первая интегрированная линия по производству тракторов-поршней.
В 1950 году в книге «Вычислительная техника и интеллект» Тьюринг описал, как проверить, является ли машина интеллектуальной (тест Тьюринга). В 1950-х годах первые станки могли имитировать движение рукоятки оператора и использовать радиоактивные материалы. В 1956 году американские инженеры Джозеф ДеВолл и Джозеф Энгельберг организовали первую в мире вспышку (Universal Automation), а в начале 1960-х годов первые в мире промышленные роботы начали работать на производственных линиях заводов General Motors.
Робот-одушевитель отправлен на завод General Motors
В 1960-х годах в университетах появились лаборатории искусственного интеллекта, а в 1970-х годах были созданы микропроцессоры, которые заменили специализированные блоки управления роботами на программируемые аудиторы. Это позволило снизить стоимость роботов примерно в три раза и получило широкое распространение во многих отраслях промышленности. В 1982 году IBM разработала формальный язык для программирования роботизированных систем, а два года спустя компания Adept представила Scara, первого электрического робота. В 1986 году роботы впервые были использованы для уборки радиоактивных отходов в Чернобыле.
Первое столетие 20-го века ознаменовалось беспрецедентным прогрессом в области робототехники. В 2000 году, по данным Организации Объединенных Наций, в мире использовалось около 742 500 промышленных роботов. Невозможно перечислить все новые модели и открытия в робототехнике за последние два десятилетия. Вот лишь некоторые из них.
В начале 2000-х годов ряд компаний представили новых человекоподобных роботов, включая Asimo от Honda и SDR -3X от Sony. Канадский космический оператор Canadarm2 был использован для завершения сборки МКС, а первый в мире нейротейп был создан в Институте Макса Планка в Мюнхене. Появился первый бытовой пылесос (Electrolux) и первый Sanyo Electric. Компания Bandai представила оригинального робота, способного распознавать человеческие лица и голоса, а ученые из Стэнфордского университета представили робота Stanford (Stanford Artificial Intelligence Robot). Вокруг него. Военный робот был способен распознавать и преодолевать препятствия; NASA взяло на вооружение робота класса люкс X1. Роботы широко используются в медицине для проведения операций.
Три поколения роботов
- Роботы первого поколения, освоенные промышленностью в 1960-х годах, работали по жесткой программе, не могли адаптироваться к изменяющимся условиям производства и внешней среды, а на входе требовали упорядоченного размещения ориентированных деталей в накопителе. Некоторые из первых промышленных роботов «Версатран» и «Юнимейт» функционируют до сих пор, преодолев порог в 100 тысяч часов рабочего времени.
- Роботы второго поколения работают по гибкой программе и используются для выполнения сложных производственных задач, например, для сборки прецизионных изделий. Прецизионный — обладающий высокой точностью или созданный с соблюдением высокой точности параметров. У таких роботов более развитый сенсорный аппарат, который обеспечивает работу по принципу «ситуация — действие» и способен выбрать оптимальный алгоритм функционирования в зависимости от хода производственного процесса.
- Роботы третьего поколения — это уже интегральные или интеллектуальные системы, оснащенные новейшими средствами адаптации. Они имеют способность к самообучению и распознаванию образов, которая является важным элементом искусственного интеллекта. С развитием ИИ роботы получают возможность моделировать внешнюю среду, анализировать производственную обстановку, принимать решения и планировать собственные действия.
В зависимости от общего применения роботы можно разделить на промышленные и сервисные. Сегодня в мире становится все больше промышленных роботов, в то время как позиции сервисных роботов растут огромными темпами.
Что такое промышленный робот
Промышленные роботы состоят из оператора, включая активатор, и контроллера, включая обучающую консоль и аппаратный или программный интерфейс связи. Роботизированная рука может быть запрограммирована с тремя или более степенями подвижности, в зависимости от задачи автоматизации. Проще говоря, промышленная робототехника предназначена для выполнения основных и вспомогательных функций производственного цикла без вмешательства человека. Согласно отчету аналитиков Сбербанка, сегодня в промышленности насчитывается около 2 миллионов роботов.
Общая классификация промышленных роботов включает от семи до 12 классификационных функций (в зависимости от источника информации). Ниже приведены примеры некоторых классификаций в соответствии с наиболее важными функциями.
В зависимости от характера выполняемой задачи промышленные роботы могут быть разделены следующим образом
- технологические (выполняют основные операции — обработку, сборку, сварку, окраску);
- вспомогательные (используют для обслуживания основного технологического оборудования: установка — снятие заготовок, транспортно-складские и другие операции);
- универсальные (сочетают признаки первых двух групп).
В зависимости от характера обработки программы промышленные роботы бывают
- жесткопрограммируемые (программа действий содержит информацию, не меняющуюся в процессе работы);
- адаптивные (содержат информацию об объектах и условиях внешней среды. Сенсорное оснащение позволяет таким роботам корректировать управляющую программу);
- гибкопрограммируемые (способны формировать программу своих действий на основе поставленной цели и информации об объектах и условиях внешней среды).
Области применения промышленных роботов
Промышленные роботы позволяют автоматизировать все типы задач. Спектр применения очень широк. Они находятся в производстве продукции, машин, сварочном производстве, сборочном производстве, термообработке, гальванике, окрашивании, системах транспортировки и хранения. В обрабатывающей промышленности лидеры рынка робототехники остаются неизменными уже более пяти лет: это автомобильная и электронная промышленность.
Как будут развиваться роботы
Трудно представить, что роботы не смогут делать в ближайшие десятилетия. Уже созданы роботизированные мышцы, которые в 1000 раз сильнее человеческих и могут поднимать вес, в 50 раз превышающий вес их тела. Дальнейшее развитие роботов требует открытия новых материалов и свойств, а также прогресса в компьютерных технологиях.
Управляющее программное обеспечение со временем улучшает функциональность техники и датчиков. Например, роботизированная рука, захватывающая груз, может сообщить оператору точный вес или размер, а новые компьютерные технологии могут обеспечить более сложные траектории движения. Нейронные сети могут быть более эффективными за счет повышения архитектурной сложности и снижения энергопотребления. Массовое внедрение облачных сервисов для машинного обучения будет продолжаться, расширяя кинетическую энергию роботов.
Алгоритмы действий — роботы используют их для выполнения желаемых действий в различных условиях в зависимости от заданной цели (сегодня это обычно программа, в прошлом это мог быть механизм).
Происхождение понятия
Концепция «роботов» принадлежит художнику Юзефу πεapek, брату известного чешского писателя. Когда Чапек в 1920 году писал научно-фантастическое произведение под названием R.U.R. («Универсальные роботы Россума»), он не мог найти это слово. («Универсальные роботы Россума»), не было слов, чтобы описать искусственных людей, производимых на фабриках. Труд этих существ заменил человеческий труд и использовался в тяжелой промышленности.
Происхождение термина связано с чешским словом «робот». Оно подразумевает усердие или рабство.
В сценарии искусственные люди были созданы из органических тканей, но позже это название было применено к специальным механическим устройствам. Хотя автор не был доволен своей версией («laborji»), слово «робот» стало частью литературного произведения и вошло в мировой лексикон.
Один из первых роботов Televox, созданный почти 100 лет назад (1927 год), представлял собой автоматический телефонный коммутатор, соединенный с различными электродвигателями.
Появление первых в мире роботов
Искусственные мифические существа относятся к древнегреческим, еврейским и скандинавским легендам. Египетские жрецы использовали механические статуи в религиозных церемониях в конце II тысячелетия до н.э.
Китайские мастера создавали для императоров искусственные машины, приводимые в действие управляемыми взрывами пороха.
Письменные упоминания об использовании современных прототипов роботов можно найти в источниках, датируемых 5 и 2 веками до нашей эры.
В начале нашей эры на маяках в Александрии были установлены механические статуи женщин, которые могли определять время, а также движение луны и солнца и направление ветра. В случае шторма они предупреждали моряков об опасности громкими звуками.
Считается, что знаменитый греческий математик Архимед построил первый прототип боевого робота. Механические «суппорты», установленные на стенах крепостей, использовали систему рычагов для ловли и опрокидывания вражеских кораблей.
Древнегреческие ученые не только разработали удивительное устройство, но и теоретически задокументировали принципы его работы. Знания и опыт ученых помогли следующему поколению изобретателей.
Робототехника как наука быстро развивается, и возможности современных роботов поражают воображение.
Как развивалась робототехника
Средневековье считается самым мрачным периодом в истории Европы. Однако в католических монастырях жили ученые и инженеры-механики, создавшие множество сложных машин. Сохранились картины Леонардо да Винчи, на которых подробно изображены механические человекоподобные устройства (15 век).
На востоке развивались различные науки, включая математику, физику и инженерное дело. Аль-Джазари, арабский ученый, живший в XII веке, создал фигуру с автоматическим управлением, которая играла на различных музыкальных инструментах.
Механические мастера 16-го и 17-го веков создали заводики, напоминающие людей и животных. Устройства выполняли сложные движения и воспроизводили звуки.
История российской робототехники началась в конце 19 века, когда инженер Пафнутий Чебышев сконструировал высокопроизводительный механизм — стопоход.
Легенда гласит, что во времена правления Ивана IV придворные мастера строили механических слуг, доставляли царю кафтаны, протирали полы и сражались с медведями.
Часовщики создавали миниатюрные механизмы. Необыкновенные автономные часы, украшенные золотом и драгоценностями, заказывали богачи.
Появление нового источника энергии — электричества — послужило толчком к разработке устройств, которые могли бы работать в течение длительного времени. Индустрия робототехники начала развиваться в начале 19 века, с появлением ткацких станков с перфокарточками.
Промышленные роботы занимаются производством, рутинными задачами и выполнением опасных или невыносимых для человека задач.
Принцип восстановления информации с помощью программирования лежит в основе современной робототехники. В начале 20 века появились гуманоидные (антропоморфные) конструкции, которые могли двигаться и создавать слова и фразы по желанию человека. Первый робот «Телевокс» был создан американским инженером Р. Венсли в 1927 году для Всемирной выставки в Нью-Йорке.
С развитием отдельных отраслей промышленности возникла потребность в роботах-операторах, способных заменить человека при работе с радиоактивными материалами.
Знаменитый «Луноход-1», созданный советским инженером и конструктором Г. Н. Бабакиным, стал первым в мире роботом, покорившим спутник Земли в ноябре 1970 года.
Ключевые характеристики, определяющие роботов:.
- запрограммированное устройство выполняет прямые команды человека либо самостоятельно решает предусмотренные оператором задачи;
- механизм способен перемещаться или передвигать предметы.
Антропоморфные роботы, созданные как модели человека (например, робот София), вызывают у людей бессознательный страх, часто называемый феноменом «Темной долины».
Основное применение роботы находят в автомобильной и электронной промышленности, где наиболее популярными задачами являются погрузка/перемещение и сборка.
Что такое робот? Основные понятия
Слово «робот» происходит от чешского слова «robota» — «рабство, принудительный труд». От этого же слова происходит этимологическое происхождение старого русского слова «рабство» и старого рабского слова «работа». Впервые слово «робот» было упомянуто в пьесе, написанной Карелом Чапеком в 1920 году, а изобрел его брат Йозеф.
Первое появление слова робот
R.U.R. (от чешского: Rossomovi Universalna Roboti, «Россумский универсальный робот») — научно-фантастическая пьеса Карела Чапека, написанная в 1920 году. Его первое выступление состоялось 25 января 1921 года в Праге.
Основная задача роботов — помогать и облегчать задачи человека, дополняя или заменяя определенные физические, иногда умственные, обязанности и даже деятельность человека.
Робот, это:
В современном понимании робот — это устройство с антропоморфным поведением (похожее на человека), предназначенное для выполнения определенной функции. Робототехника призвана облегчить человеку выполнение производственных задач и выполнять опасные, утомительные и болезненные задания.
Изначально концепция робототехники предполагала наличие человекоподобного устройства, внешне похожего на человека.
Составные части робота:
- Голова — CPU — процессор, главный интеллект робота; датчики зрения, слуха и динамики для возможности речи робота;
- Руки-манипуляторы — с захватывающими кистями манипуляторами;
- Торс — туловище, эндоскелет робота с часто расположенным в нём блоком питания;
- Ноги-шагоход — обеспечивают шаговое движение, а также другие модели: шасси и гусеничный ход.
(Одним словом: робототехника)
Устройство может быть дистанционно управляемым или автономным, в зависимости от программирования.
Ключевые даты в развитии роботов:
В 1500 году Франция поражена механическим львом Леонардо да Винчи, который представлен в виде движущегося герба государства.
1617 г. Джон Неппер разрабатывает элементарное вычислительное устройство.
1878. Пафнутий Чебышев представляет свою машину стоп-кадра на Всемирной выставке в Париже.
1891 г. Никола Тесла изобретает катушку, вырабатывающую высокочастотное напряжение.
1893 г. Тесла создает индукционный двигатель переменного тока.
1898. Тесла изобретает первый в мире пульт дистанционного управления.
1921. Первое упоминание слова «робот» в произведении Карела Чапека «R.U.R.».
1950s. Быстрое развитие механических рук, имитирующих движения человеческой руки.
1971 г. Изобретение первого в мире микропроцессора.
1980s. Сильный рост рынка робототехники, обусловленный коммерческим использованием роботов в Японии.
2000-Electrolux запускает робот-пылесос Trilobite на BBC.
2004. Марк Тилден создал первую коммерчески успешную игру про роботов — Robosapien.
2010.Корейская компания IlshimGlobal представила Windoro, первого в мире робота для мытья окон.
2017.Основной тенденцией в робототехнике является эволюция искусственного интеллекта.
Используемые технологии
Искусственный интеллект
Способность механизма самостоятельно выбирать путь решения для каждой поставленной задачи, основываясь на информации из базы данных. Наиболее важным аспектом этой системы является самообучение, когда робот создает план действий.
Искусственный интеллект был использован для создания Deep Blue, шахматного аналитика, обыгравшего чемпиона мира Каспарова MYCIN, который может точно диагностировать пациентов после оценки состояния их здоровья, и ViaVoice, выступающего в роли консультанта, который может вести конструктивный диалог с потребителями.
