История появления и развития роботов

Несмотря на бытующее мнение, история появления первых роботов уходит в далекое прошлое. Первыми автоматическими, помогавшими выживать человеку, стали ирригационные системы и водоканалы. В I в н. э. Герон Александрийский придумал устройство, автоматически поворачивавшее сцены храма. Изобретение первого манипулятора можно записать на счет Леонардо да Винчи, который разработал схему машущего крыла (аналог имеется в греческой мифологии – Дедал и его сын Икар бежали с Крита, используя примитивные манипуляторы – крылья). До наших дней сохранилось множество образцов механических роботов, выполненных по образцу и подобию человеческому и предназначенных для увеселения светской публики XVII—XVIII вв. Эти роботы не умели совершать никакой полезной работы, а только пели, танцевали, издавали какие-либо звуки или причудливым образом двигались.

Однако «звездный час» механических помощников человека настал только в XX веке, и, как это часто бывает в нашей жизни, появление нового типа механизмов сначала состоялось в фантастической литературе. Произведение «Россумские универсальные роботы» Карла Чапека дало название целому классу новых машин. Именно Чапек придумал слово «робот», которое затем вошло во все языки мира. Впрочем, не надо считать будто бы Чапек совершил «маленькую революцию», предсказав появление интеллектуальных машин, на самом деле роботы были известны и до него, а, во-вторых, фантасты часто предсказывают появление или направление совершенствования техники. Типичный пример – Жюль Верн и его «20 тысяч лье под водой», где капитан Немо бороздил океаны на прообразе современных подводных лодок. В-третьих, фантасты также часто ошибаются в своих прогнозах, как и оказываются «провидцами». Тот же Жуль Верн не наделил детище Немо торпедами, которые появились еще до того, как книга была описана!

В XX в появилось целое научное направление – бионика, поставившее целью своего изучения механики движения человеческих конечностей, с целью проектирования на основе полученных результатов более совершенных роботов манипуляторов. Развитие и распространение роботов стало возможным по мере совершенствования вычислительной техники. Хотя автоматические устройства были хорошо известны и до фон Неймана. Например, компания IBM начала свое существование с производства перфорационных машин, весов и некоторых других типов устройств, использовавшихся для автоматизации некоторых процессов (например, шитья или подсчета отдельных объектов).

Зачем человеку нужны роботы?

Может показаться странным, зачем вообще человеку нужны роботы. Причин тому несколько:

возрастающая трудоемкость основных производственных процессов, при том, что процессы эти довольно монотонны и однообразны, не требуют проявления инициативы, интеллекта, творческих способностей.Типичный пример – конвейер Генри Форда. С точки зрения простого человека (работника) выполнять подобную работу неприятно, утомительно и скучно. С точки зрения владельца предприятия (работодателя) – дешевле поставить на производство бездушную машину, не требующую зарплаты и социальных отчислений и не стремящуюся в профсоюз;

непрерывно повышающаяся опасность производства и многих технологических циклов.Радиация, запыленность, недостаточная освещенность рабочего места – все это либо ограничивает использование человеческого труда (по времени нахождения в опасной зоне, что было хорошо показано, например, в фильме «К—19», и/или заставляет использовать специальное оборудование, одежду, защитные приспособления);

увеличивающийся объем и вес объектов манипулирования и обработки. Например, в 70-х годах прошлого века произошла так называемая третья промышленная революция, контейнерная. Появились универсальные 20-и футовые контейнеры. Сегодня основная масса грузов перевозится уже в 40-футовых контейнерах, и на очереди – 45-и футовые. Разумеется, столь крупными объектами в портах, на терминалах и складах нужно чем-то манипулировать. И на помощь приходят краны, козловые и портальные. Суть – те же манипуляторы, только гораздо больше и с меньшим числом степеней свободы. Аналогичная ситуация складывается и в других отраслях, например, в строительстве многоэтажных зданий;

увеличивающаяся потребность в работе в местах и условиях, недоступных homo sapiens (на большой глубине, высоте, в условиях высокого радиационного заражения, в космосе и т.д.). Все эти требования времени, брошенные человечеству, могут быть удовлетворены при использовании современных научных и промышленных роботов. При этом перед каждой машиной ставится уникальный перечень требуемых к выполнению задач, а в конструкцию закладывается функционал достаточный для удовлетворения именно этих требований.

Что должен уметь современный робот?

Уже Чапек сумел сформулировать основной принцип совершенствования робототехники: машина должна быть совершеннее человека во всем, что касается ее функционала, и ни в чем более. Таким образом, были сформулированы два основных принципа промышленной робототехники (если не принимать во внимание законов робототехники Айзека Азимова):

добиваться превосходства;

избегать избыточности.

Лишний функционал машины, который никогда не будет задействован, никому не нужен. Он приводит лишь к перерасходу ограниченных материальных и интеллектуальных ресурсов. При этом механизм должен быть сильнее, выносливее и гораздо менее уязвимее человека. Машина должна быть готова работать в режиме 24х7.