Робот

Сюда перенаправляется запрос «Роботизация». На эту тему нужна отдельная статья.

Файл:HONDA ASIMO.jpg

Робот-андроид ASIMO, производство Honda

Ро́бот (Шаблон:Lang-cs, от Шаблон:Lang-cs2 — «подневольный труд») — автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма, предназначенное для осуществления производственных и других операций, которое действует по заранее заложенной программе и получает информацию о внешнем мире от датчиков (аналогов органов чувств живых организмов), робот самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком. При этом робот может как иметь связь с оператором (получать от него команды), так и действовать автономно.

Внешний вид и конструкция современных роботов могут быть весьма разнообразными. В промышленном производстве широко применяются различные роботы, внешний вид которых (по причинам технического и экономического характера) далёк от «человеческого».

Термин «роботы» используют также применительно к некоторым интеллектуальным агентам — программам, примерами которых могут служить, например, боты или поисковые роботы.

История возникновения слова

Слово «робот» было придумано чешским писателем Карелом Чапеком и его братом Йозефом и впервые использовано в пьесе Чапека «Р. У. Р.» («Россумские универсальные роботы», 1920). В ранних русских переводах использовалось слово «работарь».

Предыстория

Мифические искусственные существа

Идея искусственных созданий впервые упоминается в древнегреческом мифе о Кадме, который, убив дракона, разбросал его зубы по земле и запахал их, из зубов выросли солдаты, и в другом древнегреческом мифе о Пигмалионе, который вдохнул жизнь в созданную им статую — Галатею. Также в мифе про Гефеста рассказывается, как он создал себе различных слуг. Еврейская легенда рассказывает о глиняном человеке — Големе, который был оживлён пражским раввином Йехудой бен Бецалелем при помощи каббалистической магии.

Похожий миф излагается в скандинавском эпосе Младшая Эдда. Там рассказывается о глиняном гиганте Мёккуркальви, созданном троллем Хрунгниром для схватки с Тором, богом грома.

Технические устройства

Сведения о первом практическом применении прообразов современных роботов — механических людей с автоматическим управлением — относятся к эллинистической эпохе. Тогда на маяке, сооружённом на острове Фарос, установили четыре позолоченные женские фигуры. Днём они горели в лучах солнца, а ночью ярко освещались, так что всегда были хорошо видны издалека. Эти статуи через определённые промежутки времени, поворачиваясь, отбивали склянки; в ночное же время они издавали трубные звуки, предупреждая мореплавателей о близости берегаШаблон:Sfn.

Прообразами роботов были также механические фигуры, созданные арабским учёным и изобретателем Аль-Джазари (1136—1206). Так, он создал лодку с четырьмя механическими музыкантами, которые играли на бубнах, арфе и флейте.

Чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года. Записи Леонардо, найденные в 1950-х, содержали детальные чертежи механического рыцаря, способного сидеть, раздвигать руки, двигать головой и открывать забрало. Дизайн, скорее всего, основан на анатомических исследованиях, записанных в Витрувианском человеке. Неизвестно, пытался ли Леонардо построить робота.

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. 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 Шаблон:Нп5 для императора Карла V.

С начала XVIII века в прессе начали появляться сообщения о машинах с «признаками разума», однако в большинстве случаев выяснялось, что это мошенничество. Внутри механизмов прятались живые люди или дрессированные животные.

Французский механик и изобретатель Жак де Вокансон создал в 1738 году первое работающее человекоподобное устройство (андроид), которое играло на флейте. Он также изготовил механических уток, которые, как говорили, умели клевать корм и «испражняться».

Хронология

• Конец XIX века — русский инженер Пафнутий Чебышёв придумал механизм — стопоход, обладающий высокой проходимостью.
• 1898 — Никола Тесла разработал и продемонстрировал миниатюрное радиоуправляемое судно.

XX век

• 1921 — чешский писатель Карел Чапек представил публике пьесу под названием «Р. У. Р.» («Россумские Универсальные Роботы»), откуда и взяло начало слово «робот» (от Шаблон:Lang-sk).
• 1930-е — появились конструкции внешне напоминающих человека устройств, способных выполнять простейшие движения и воспроизводить фразы по команде человека. Имеются подтвержденные данные о 38 подобных роботах, созданных преимущественно компанией Вестингауз, немецкими и голландскими инженерами в целях рекламы. Первый такой «робот» Televox был сконструирован американским инженером Джеймсом Уэнсли для Всемирной выставки в Нью-Йорке в 1927 году.
• 1950-е — для работы с радиоактивными материалами стали разрабатывать механические манипуляторы, которые копировали движения рук человека, находящегося в безопасном месте.
• 1960 — дистанционно управляемая тележка с манипулятором, телекамерой и микрофоном применялась для осмотра местности и сбора проб в зонах высокой радиоактивности.
• 1968 — японская компания Kawasaki Heavy Industries, Ltd. получила лицензию на производство робота от американской фирмы Unimation Inc. и собрала своего первого промышленного робота. С тех пор Япония начала неуклонное движение к тому, чтобы стать мировой столицей роботов — с более чем 130 компаниями, вовлеченных в их производство. Изначально сконструированные в США, первые роботы Японии импортировались в малых количествах. Инженеры изучали их и применяли в производстве в таких специфических работах, как сварка и распыление. В 70-х годах были разработаны многочисленные возможности практического применения в данной области.
• 1979 — в МГТУ им. Н. Э. Баумана по заказу КГБ был сделан аппарат для обезвреживания взрывоопасных предметов — сверхлёгкий мобильный робот МРК-01.

1980-е

• 1980 — коммерческое начало для роботов, производимых на основе высоких технологий (Япония). С этого момента рынок начал расти.
• 1982 — 18—27 октября 1982 в Ленинграде, в выставочном комплексе в Гавани проходила (вероятно, первая в СССР) Международная выставка «Промышленные роботы-82».
• 1986 — в Чернобыле впервые в СССР применены роботы для очистки радиоактивных отходов.

2000-е

В середине 2000-х Япония занимает первое место в мире и по экспорту промышленных роботов.

• 2005 — ВМФ России в Балтийском море проведены испытания подводного робота-разведчика «Гном»Шаблон:Нет АИ.
• 2007 — МВД России в Перми проводило испытания тестового робота-милиционера Р-БОТ 001.
• 2010 — в США в продажу поступили новые роботы PR2.
• 2011 — доставлен на МКС робот НАСА Робонавт-2.
• 2013 — создан и доставлен на МКС первый японский робот-астронавт.

Типы роботов

Шаблон:Начало цитаты«Современные роботы, созданные на базе самых последних достижений науки и техники, применяются во всех сферах человеческой деятельности. Люди получили верного помощника, способного не только выполнять опасные для жизни человека работы, но и освободить человечество от однообразных рутинных операций». Шаблон:Конец цитаты

По строению:

• Андроид (человекообразный робот);
• Биоробот — человек или животное, у которого вместо мозга вставлен имплантат (процессор), всё остальное тело — органическое.

В зависимости от функционального назначения, выделяют следующие типы роботов:

• Промышленный робот
  • Транспортный робот
• Подводный робот
• Бытовой робот
• Боевой робот
• Зооробот
• Звероробот
• Летающий робот
• Медицинский робот
• Аптечный робот
• Микроробот
• Наноробот
• Персональный робот
• Педикулятор
• Робот-артист
• Робот-игрушка
• Робот-официант
• Робот-программа
• Робот-хирург
• Робот-экскурсовод
• Социальный робот
• Шаробот

Промышленные роботы

Шаблон:Main

Появление станков с числовым программным управлением (ЧПУ) привело к созданию программируемых манипуляторов для разнообразных операций по загрузке и разгрузке станков. Появление в 1970-х годах микропроцессорных систем управления и замена специализированных устройств управления на программируемые контроллеры позволили снизить стоимость роботов в три раза, сделав рентабельным их массовое внедрение в промышленности. Этому способствовали объективные предпосылки развития промышленного производства. И. М. Макаров и Ю. И. Топчеев в книге «Робототехника: История и перспективы» называют основные причины, обуславливающие массовую роботизациюШаблон:Sfn:

• роботы выполняют сложные производственные операции по 24 часа в сутки;
• выпускаемая роботами продукция имеет высокое качество;
• роботы не болеют, не нуждаются в обеденном перерыве и отдыхе;
• роботы не бастуют, не требуют повышения заработной платы и пенсии;
• роботы не подвержены воздействиям окружающей среды, опасных для жизни человека.

Медицинские роботы

Шаблон:Main Роботы находят применение в медицине; в частности, разрабатываются различные модели хирургических роботов. Ещё в 1985 году робот Unimation Puma 200 был использован для позиционирования хирургической иглы при выполнении биопсии головного мозга, проводившейся под управлением компьютера. В 1992 году разработанный в Имперском колледже Лондона робот ProBot впервые осуществил операцию на предстательной железе, положив начало практической роботизированной хирургии. В 2000 году компания Intuitive Surgical начала серийный выпуск роботов Da Vinci, предназначенных для лапароскопических операций.

Бытовые роботы

Шаблон:Main Одним из первых примеров удачной массовой промышленной реализации бытовых роботов стала механическая собачка AIBO корпорации Sony.

В сентябре 2005 года в свободную продажу поступили первые человекообразные роботы «Вакамару» производства фирмы Mitsubishi. Робот стоимостью в 15 тысяч долларов способен узнавать лица, понимать некоторые фразы, давать справки, выполнять некоторые секретарские функции, следить за помещением.

В начале XXI века получили популярность роботы-уборщики, представляющие собой по сути автоматические пылесосы, способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека.

Роботы для обеспечения безопасности

Роботы широко применяются полицией, органами государственной безопасности, аварийно-спасательными службами, силами ведомственной и вневедомственной охраны. В 2007 году в Перми прошли первые испытания российского робота-полицейского Р-БОТ 001, разработанного московской компанией «Лаборатория Трёхмерного Зрения». При тушении пожаров применяют роботизированные установки пожаротушения. Для оперативной разведки агентства по чрезвычайным ситуациям и полиция используют «летающих роботов» — (беспилотные летательные аппараты). При проведении под водой обследования потенциально опасных объектов и поисково-спасательных работ службы МЧС России используют подводные роботы серии «Гном», выпускаемые с 2001 года московской компанией «Подводная робототехника».

Боевые роботы

Файл:SWORDS robot.jpg

SWORDS — боевая система наблюдения и разведки.

Шаблон:Главная Боевым роботом называют автоматическое устройство, заменяющее человека в боевых ситуациях или при работе в условиях, несовместимых с возможностями человека, в военных целях: разведка, боевые действия, разминирование и т. п. Боевыми роботами являются не только автоматические устройства с антропоморфным действием, которые частично или полностью заменяют человека, но и действующие в воздушной и водной среде, не являющейся средой обитания человека (авиационные беспилотные с дистанционным управлением, подводные аппараты и надводные корабли). Большинство боевых роботов являются устройствами телеприсутствия, и лишь очень немногие модели имеют возможность выполнять некоторые задачи автономно, без вмешательства оператора.

В Технологическом институте Джорджии под руководством профессора Хенрика Кристенсена разработаны напоминающие муравьёв инсектоморфные роботы, способные обследовать здание на предмет наличия там врагов и мин-ловушек. Получили распространение в войсках и летающие роботы. На начало 2012 года военными во всём мире использовалось около 10 тысяч наземных и 5 тысяч летающих роботов; 45 стран мира разрабатывало или закупало военных роботов.

В 2015 году на военной базе морских пехотинцев Куантико в США были проведены испытания прототипа робота-собаки Spot, разработанного двумя годами ранее компанией Boston Dynamics для использования в войсках для разведки, патрулирования и переноски грузов. Во время тестов робот обследовал помещения на предмет нахождения в них противника и передавал данные об обнаруженных целях на пульт оператора.

Роботы-учёные

Первые роботы-учёные Адам и Ева были созданы в рамках проекта Robot Scientist университета Аберистуита и в 2009 году одним из них было совершено первое научное открытие.

Шаблон:Нет АИ 2

Роботы-учителя

Один из первых образцов робота-учителя был разработан в 2016 году молодыми учеными Томского политехнического университета. В мае 2016 года пресс-служба университета сообщила, что с помощью мобиробота учащиеся лицея при вузе смогут получать теоретические и практические знания по математике, физике, химии и информатике начиная с осени того же годаШаблон:Значимость факта?.

Технологии

Шаблон:Основная статья

Система передвижения

Файл:Explosieven Opruimingsdienst.jpg

Робот на гусеничном ходу

Шаблон:Основная статья Для передвижения по открытой местности чаще всего используют колёсный или гусеничный движитель (примерами подобных роботов могут служить Warrior и PackBot). Реже используются шагающие системы (примерами подобных роботов могут служить BigDog и Asimo). Для неровных поверхностей создаются гибридные конструкции, сочетающие колёсный или гусеничный ход со сложной кинематикой движения колёс. Такая конструкция была применена в луноходе.

Внутри помещений, на промышленных объектах роботы передвигаются вдоль монорельсов, по напольной колее и т. п. Для перемещения по наклонным или вертикальным плоскостям, по трубам используются системы, аналогичные «шагающим» конструкциям, но с вакуумными присосками. Роботы, предназначенные для обследования высоковольтных линий электропередач, имеют в своей верхней части колёсные шасси, перемещающиеся по проводам. Также известны роботы, использующие принципы движения живых организмов — змей, червей, рыб, птиц, насекомых и других; соответственно, говорят о ползающих, инсектоморфных (от Шаблон:Lang-la — насекомое) и других типах роботов бионического происхождения.

Система распознавания образов

Шаблон:Основная статья Системы распознавания уже способны определять простые трехмерные предметы, их ориентацию и композицию в пространстве, а также могут достраивать недостающие части, пользуясь информацией из своей базы данных (например, собирать конструктор Lego).

Двигатели

В роботах используются двигатели постоянного тока, двигатели внутреннего сгорания, шаговые электродвигатели, сервоприводы. Существуют разработки двигателей, не использующих в своей конструкции моторов: например, технология сокращения материала под действием электрического тока (или поля) (см. электроактивные полимеры), которая позволяет добиться более точного соответствия движения робота натуральным плавным движениям живых существ.Шаблон:Нет АИ

Искусственный интеллект (AI)

Шаблон:Основная статья

Технология подзарядки

Разработаны технологииШаблон:КемШаблон:Когда, позволяющие роботам самостоятельно осуществлять подзарядку, находя стационарную зарядную станцию и подсоединяясь к ней.Шаблон:Нет АИ

Математическая база

Помимо уже широко применяющихся нейросетевых технологий, существуют алгоритмы самообучения взаимодействию робота с окружающими предметами в реальном трёхмерном мире: робот-собака Aibo под управлением таких алгоритмов прошёл те же стадии обучения, что и новорожденный младенец, самостоятельно научившись координировать движения своих конечностей и взаимодействовать с окружающими предметами (погремушками в детском манеже). Это дает ещё один пример математического понимания алгоритмов работы высшей нервной деятельности человека.Шаблон:Нет АИ

Навигация

Системы построения модели окружающего пространства по ультразвуку или сканированием лазерным лучом широко используются в гонках роботизированных автомобилей (которые уже успешно и самостоятельно проходят реальные городские трассы и дороги на пересечённой местности с учётом неожиданно возникающих препятствий).Шаблон:Нет АИ

Внешний вид

В Японии не прекращаются разработки роботов, имеющих внешний вид, на первый взгляд неотличимый от человеческого. Развивается техника имитации эмоций и мимики «лица» роботов.

В июне 2009 года ученые Токийского университета представили человекоподобного робота «KOBIAN», способного выражать свои эмоции — счастье, страх, удивление, грусть, гнев, отвращение — с помощью жестов и мимики. Робот способен открывать и закрывать глаза, двигать губами и бровями, использовать руки и ноги.

Производители роботов

Существуют компании, специализирующиеся на производстве роботов (среди крупнейших — iRobot Corporation). Роботов также выпускают некоторые компании, работающие в сфере высоких технологий: ABB, Honda, Mitsubishi, Sony, MKOIS, World Demanded Electronic, Gostai, KUKA.

Проводятся выставки роботов, напр. самая крупная в мире International robot exhibition (iRex; проводится в начале ноября раз в два года в Токио, Япония)

Моделизм

Существует направление моделизма, которое подразумевает создание как радиоуправляемых, так и автономных роботов.

Проводятся соревнования по нескольким основным направлениям.

• DARPA Grand Challenge — соревнования автоматических автомобилей.
• «Битвы роботов» (англ. Robot Wars) — телешоу соревнований между роботами (Великобритания, 1998—2004).
• Первые Олимпийские игры роботов-андроидов 2010 (21—23 июня 2010 года, Харбин).

Российские соревнования мобильных роботов:

• Молодёжный научно-технический фестиваль «Мобильные роботы»
• Российская национальная лига евробот
• «Робофест» в Москве

К соревнованиям автономных роботов относятся: перемещение по контрастной полосе на скорость, борьба сумо, футбол роботов.

Файл:Bioloid humanoid robot.jpg

Шагающий робот, собранный из набора Robotis Bioloid

Изобретатель Пит Редмонд (Pete Redmond) создал робота RuBot II, который может собрать кубик Рубика за 35 секунд.

Роботы в культуре

Шаблон:Main

Файл:Gort (The Day the Earth Stood Still).jpg

Робот из фильма «День, когда остановилась Земля», ставший прообразом многих роботов в кино-фантастике

Роботы как культурный феномен появились с пьесой Карела Чапека «R.U.R.», описывающей конвейер, на котором роботы собирают самих себя. С развитием технологии люди всё чаще видели в механических созданиях нечто большее, нежели просто игрушки. Литература отразила страхи человечества по поводу возможности замены людей их собственными творениями. В дальнейшем эти идеи развиваются в фильмах «Метрополис» (1927), «Бегущий по лезвию» (1982) и «Терминатор» (1984). Как роботы с искусственным интеллектом становятся реальностью и взаимодействуют с человеком, показано в фильмах «Искусственный разум» (2001) режиссёра Стивена Спилберга и «Я, робот» (2004) режиссёра Алекса Пройаса.

Из научной фантастики известны три закона роботехники, впервые сформулированные Айзеком Азимовым (с помощью Джона Кэмпбелла) в рассказе «Хоровод» (1942):

Шаблон:Начало цитаты Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинён вред. Робот должен повиноваться всем приказам, которые даёт человек, кроме тех случаев, когда эти приказы противоречат Первому Закону. Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в которой это не противоречит Первому и Второму Законам. Шаблон:Oq Шаблон:Конец цитаты

В Японии обрели популярность аниме, в которых фигурируют роботы. Символами японской анимации стали такие серии, как Transformers, Gundam, Voltron, Neon Genesis Evangelion, Гуррен-Лаган. Во многом благодаря этому начиная с 1980—1990 гг. роботы стали частью национальной культуры Японии, а также частью стереотипов о ней.Шаблон:Нет АИ

Существует жанр видеоигр, непосредственно связанный с роботами — симуляторы меха. Наиболее известным представителем этого жанра является серия игр MechWarrior. В таких играх, как Lost Planet, Shogo: Mobile Armor Division, Quake IV, Chrome, Unreal Tournament 3, Battlefield 2142, F.E.A.R. 2: Project Origin, Tekken, Mortal Kombat, имеется возможность управлять роботами. Ещё одним примером видеоигры с участием роботов является Scrapland.

В браузере Mozilla Firefox, начиная с 3-й версии, есть специфичная страница about:robots — виртуальное пасхальное яйцо с шуточным посланием от роботов к людям.

В 2007 году в Германии была создана музыкальная группа Compressorhead, состоящая из роботов и играющая в стиле хеви-метал.

См. также

• Автомат
• Манипулятор (механизм)
• Устройство телеприсутствия
• Робототехника
  • Групповая робототехника
• Гомункулус
• Киборг
• Дроид
• Искусственный интеллект
• Бунт роботов (Восстание роботов)

Прочее:

• Зал славы роботов
• Microsoft Robotics Developer Studio — ПО Microsoft для написания ПО для роботов
• Klaatu barada nikto

Литература

• Шаблон:Книга

Ссылки

Шаблон:Навигация Шаблон:Wiktionary

• Новости о роботах
• Сайт крупного русскоязычного сообщества любителей практической робототехники
• Сайт новостей робототехники: о андроидах, роботах и искусственном интеллекте
• Столичные школы, библиотеки и больницы заинтересовались киборгами
• Япония готовится принять на работу роботов
• Роботы-актёры в театре и кино
• Роботы, журнал «Лучшие компьютерные игры», № 10 (83) октябрь 2008 г
• Фото роботов — последние достижения в роботостроении на начало 2010 г.
• Список роботов // RobotOnline.net
• Четырёхногий адаптивный робот фирмы Boston Dynamics (видео), март 2008
• Лунев В. Д. Кто такие роботы?