Как выглядели самые первые роботы?

Сегодня робототехника достигла невероятного уровня развития. Машины взяли на себя сложные, опасные и вредные процессы на предприятиях, в домах появились полностью роботизированные пылесосы, газонокосилки, в больницах – няньки и сиделки, у детей и одиноких людей – роботы-кошки и собаки и т. п. И процесс только набирает обороты.

Первые роботы в истории

О первых в истории попытках создать машинных помощников уже говорилось чуть выше. Но это всё же были не роботы в современном понимании, а нехитрые механические устройства.

Робот Леонардо да Винчи

По общепринятому мнению, изобретателем первого робота считается Леонардо да Винчи. Именно ему пришла в голову мысль создать искусственного человека, который мог бы выполнять определённые действия. До наших дней дошли чертежи этого изобретения. Вероятнее всего, идея осенила ученого во время изучения человеческого тела. На схеме, которую современники обнаружили в 50-е годы прошлого века, видно, что устройство представляло собой ряд соединённых шестерёнками рычагов, которые позволяли образцу выполнять простые человеческие движения: поднимать руки, ходить, двигать головой. Предполагалось облачить механизм в доспехи. Однако во времена Леонардо эта идея не была воплощена в жизнь и осталась в виде чертежа.

Мы можем представить задумку Леонардо благодаря работе другого итальянца – нашего современника профессора Марио Таддей, посвятившего всю свою жизнь исследованию творчества да Винчи и считающегося в этом деле крупнейшим знатоком. Он осуществил идею великого инженера: собрал искусственного человека и, как и было задумано в 1495 году, облачил его в доспехи. Позже обо всём этом была написана книга, которую перевели на 20 языков мира.

Первый робот-музыкант

Спустя два столетия, в 1738 году, французский изобретатель Ж. де Вокансон создал первое роботизированное музыкальное приспособление в виде человека, играющего на флейте. За счёт конструкции, включающей десятки пружин и устройств для прохождения воздуха, искусственный музыкант играл на духовом инструменте при помощи пальцев и губ, движения которых были очень приближены к человеческим.

Это не единственное развлекательное устройство, созданное инженером. Позже он собрал механическую игрушку для детей в виде утки, которая могла ходить, клевать, двигать крыльями и даже испражняться.

Робот «Мистер Телевокс»

В конце 20-х годов XX века, очевидно вдохновленный лондонской постановкой Карела Чапека, американский инженер Рой Уэнсил собрал и показал широкой публике первого железного робота, который мог делать несколько движений руками, ногами и выполнять простейшие команды. Прототипа современного андроида назвали мистер Телевокс. Его появление запустило процесс разработки подобных, но более совершенных конструкций во всех высокоразвитых странах.

Первый советский робот «В2М»

Советский Союз ни в чём не собирался уступать Западу, поэтому, несмотря на множество внутренних проблем в середине 30-х годов, вопросу разработки машин-помощников учёные и инженеры-конструкторы уделяли много внимания. Однако парадокс заключается в том, что первого советского робота собрали не они, а шестнадцатилетний школьник Вадим Мацкевич. Это был безусловно очень одарённый ребёнок, ведь в его копилке уже было не одно, а целых два изобретения: в 8 лет он собрал компактную радиостанцию, а в 12 – сделал самодвижущуюся модель броневика, стреляющую ракетами.

Естественно, что к 16 годам о мальчике знала вся страна, и у него были все возможности и материалы для создания очередной задумки. В результате в 1936 году на тематической выставке в Париже был представлен первый советский робот конструкции «В2М». Высота модели составляла 1,2 м, управление осуществлялось через пульт, всего робот выполнял 8 команд, заключающихся в шевелении конечностями.

Не обошлось и без неприятных последствий. Мотор прототипа был очень слаб и машина могла поднимать руку только на 90°, что со стороны выглядело, как нацистское приветствие. В 1936 году это было воспринято крайне отрицательно и жёстко. Мацкевича не репрессировали лишь из-за слишком юного возраста и мощную поддержку со стороны инженеров, которым удалось всё объяснить руководству.

Вторая усовершенствованная модель была создана уже в 70-е годы и представлена на выставке в Японии. Она также была высоко отмечена всей мировой научной общественностью.

Современные роботы

К сожалению, отечественная робототехника не развивалась должным образом и не стала конкурентоспособной на мировом рынке. В этом секторе долгое время лидировали американцы, пока пальму первенства не вырвала Япония.

Это направление зародилось в середине 50-х годов благодаря случайной встрече двух незаурядных умов – Джозефа Энгельбергера и Джорджа Девола. Молодые люди выяснили, что имеют два общих интереса: страсть к научной фантастике и предпринимательству. Этому тандему удалось практически изменить будущее, решив проблему разработки и внедрения робототехники в производство.

Первый производственный манипулятор был создан и запатентован Энгельбергером в 1959 году, а в 1961 он уже был установлен в Нью-Джерси на заводе GM для помощи в производстве горячего литья под давлением.

Как используют роботов сегодня?

В зависимости от области применения весь огромный парк роботов можно разделить на две группы: промышленные и сервисные. Первая группа более обширна и по количеству машин, и по их возможностям, и по сферам применения. Это объясняется тем, что основоположники робототехники поставили для себя задачу – облегчить труд человека на производстве. В последние несколько десятилетий в секторе сервисной робототехники внедрение новых механизмов тоже идет семимильными шагами.

Промышленные роботы

Это манипуляторы, обученные делать одну или несколько операций. Они обычно состоят из руки-манипулятора, снабженной приводом и контроллером и аппарата управления. Согласно статистическим данным, сегодня на производстве задействовано более 2 млн подобных механизмов. Производственные роботы имеют несколько классификаций. Например, по характеру выполняемых манипуляций выделяют машины:

• технологические, которые «заточены» под выполнение какого-либо технологического процесса, например, сварки кузова автомобиля или его покраски;
• вспомогательные, в обязанности которых входят функции подачи заготовки или складирования готовой продукции;
• универсальные, которые могут одновременно выполнять и первые и вторые функции.

В зависимости от программы промышленная робототехника подразделяется на образцы с программным обеспечением:

• жёстким, которое не меняется в процессе работы;
• адаптивным, которое за счёт множества сенсоров может анализировать внешние факторы и выполнять работу в соответствии с меняющимися условиями;
• гибкопрограммируемые, которые умеют сами создавать программы под поставленные цели и задачи.

Сегодня роботы применяются практически на всех машиностроительных и химических предприятиях, заменяя человека на всевозможных тяжёлых и опасных процессах (сварка, покраска, работы со взрывоопасными или легковоспламеняющимися химикатами). При этом точность и скорость выполняемых действий по сравнению с человеком выросла в разы. Также роботы широко применяются в приборостроении, где необходимо собирать микросхемы и иные микроустройства, для которых обычных человеческих возможностей уже просто не хватает. Этот вид техники применяют при работе с биоматериалом на уровне клетки.

Робототехника пришла на помощь в выполнении задач в экстремальных условиях, например, исследования самых глубоких мест Мирового океана давно проводят при помощи автоматических батискафов. То же самое можно сказать об исследовании космического пространства и поверхности планет, до которых мы уже смогли добраться. Роботы трудятся на взрыво- и пожароопасных участках, зонах с высокой радиацией.

Кто такие коботы?

Это коллаборативные роботы, снабжённые зрением, позволяющим распознавать людей и окружающую среду. Это сделало их функционирование значительно безопаснее для человека, а стоимость ниже, поскольку теперь можно сэкономить на множестве дорогостоящих защитных устройствах. Коботы предназначены для работы рядом с людьми для поддержания мелкосерийного производства в небольших помещениях, а также могут быть задействованы на конвейере.

Современный кобот может остановиться при приближении человека на опасное расстояние, поскольку, во-первых, видит его, а во-вторых, снабжен механизмом отключения при его приближении. Если человек просто проходит мимо на безопасном расстоянии, то машина это поймёт и либо не отреагирует, либо немного замедлится.

Сервисные роботы

Эта группа машин подразделяется на две подгруппы: для личного пользования и для профессионального. К первой подгруппе относятся:

• пылесосы;
• газонокосилки;
• мажордомы (помощники по хозяйству);
• игрушки (младенцы, кошки, собаки и т. п.).

Например, японская искусственная собака от SONY по кличке Айбо ведет себя, как настоящая, и может выполнять все собачьи команды. Учитывая проблему старения населения и одиночества в стране, технология пришла на помощь многим престарелым японцам, обеспечив определенный уровень общения, не доставляя при этом никаких проблем по уходу.

Ко второй группе относятся машины, оказывающие услуги вне дома. Сюда относятся:

• военные роботы, позволяющие разминировать объекты или изучать местность на наличие опасности;
• подводная техника;
• медицинские помощники, позволяющие поддерживать функции организма во время операций или находящегося в критическом состоянии;
• всевозможные мобильные платформы;
• торговые помощники, которые могут, например, следить за выкладкой товара на полках супермаркета, отслеживая какой вид продукции заканчивается, а какой залеживается, или сопровождать покупателя, рассказывая о каждой единице товара на разных языках.

На роботов давно переложили работы на складах, на погрузке и разгрузке транспорта. А в Японии во многих барах и ресторанах бармен- или официант-робот уже давно стали обычным делом.

Такова история появления и воплощения в жизнь давней мечты человека о механическом помощнике, которая началась с самого первого в мире робота конструкции Филона Византийского для смешивания и подачи вина, и которой, кстати говоря, ещё очень далеко до завершения.