Erinevad automaatsed seadmed hõivavad inimelus nii tugeva koha, et tänapäevast tsivilisatsiooni on peaaegu võimatu ette kujutada ilma nendeta. Robootika ajalugu on aga väga pikk, erinevate masinate loomist on inimesed õppinud peaaegu kogu oma ajaloo vältel. Muidugi ei saa iidseid masinaid tänapäevaste masinatega võrrelda, need olid pigem nende sarnasused. Kuid need näitavad, et masinate loomise ideed, eriti inimese kunstlik jäljendamine, on pärit inimkonna ajaloo kõige iidsematest kihtidest.
Sõna "robot" ilmumine
Selle sõna lõi kuulus Tšehhi kirjanik Karel Capek. Esimest korda kasutas ta seda terminit oma 1920. aasta näidendi "Rossumi universaalsed robotid" pealkirjas. Samas ei saa teda pidada sõna "robot" autoriks, see tuleb vaid tšehhi keelest robota, mis tähendab ainult "töö". Kirjaniku enda sõnul pakkus sõna tema vend Joseph, samas kui Capek ise ei suutnud otsustada, kuidas oma tegelasi nimetada.
Čapeki näidendi süžee paljudeleTundub tuttav: alguses kasutavad inimesed oma mehhaanilisi teenijaid mitmesugustel rasketel töödel, seejärel mässavad ja orjastavad inimesi.
Tänapäeva mõistes on "robot" mehaaniline seade, mis töötab etteantud programmi järgi iseseisv alt, ilma inimese abita.
Robootika mõiste ja selle seadused
1941. aastal sõnastati loos "Valetaja" Isaac Asimovi kuulsad robootikaseadused, mis on mõeldud nende masinate käitumise reguleerimiseks.
- Robot ei saa inimest kahjustada ega oma tegevusetusega lubada seda kahju tekitada.
- Robot peab kuuletuma inimesele seni, kuni see ei lähe vastuollu esimese seadusega.
- Robot suudab end kaitsta seni, kuni see ei ole vastuolus kahe esimese seadusega.
Seejärel lõi Asimov ise ja teised autorid nendest seadustest lähtudes tohutu hulga töid, mis olid pühendatud inimeste ja masinate suhetele.
Azimov tutvustas mõistet "robootika". Kunagi fantaasialugudes kasutatud sõna on nüüdseks tõsise teadusharu nimi, mis tegeleb erinevate mehhanismide arendamise ja ehitamisega, protsesside automatiseerimisega jne.
Iidse maailma masinad
Robootika ajalugu on juurdunud antiikajast. Mingisugused robotid leiutati Vana-Egiptuses rohkem kui neli tuhat aastat tagasi, kui preestrid peitsid end jumalakujude sisse ja rääkisid se alt pärit inimestega. Samal ajal liikusid kujude käed japead.
Kui fantaasiale vaba voli anda, võib näiteks Vana-Kreeka müütidest leida viiteid robotitele. Isegi Homeros mainib mehaanilisi teenijaid, kelle Vana-Kreeka jumal Hephaistos endale lõi, hiiglaslikku Talost, mille ta lõi pronksist, et kaitsta Kreetat vaenlase eest. Platon räägib Tarentumi teadlasest Archytasest, kes tegi tehistuvi lendamisvõimeliseks.
Archimedes valmistas 3. sajandil eKr väidetav alt tänapäevast planetaariumit väga meenutava aparaadi: veest juhitava läbipaistva palli, mis näitas kõigi tol ajal teadaolevate taevakehade liikumist.
Keskajal hakkasid inimesed juba looma tõelisi masinaid, mis suudavad teha palju huvitavaid asju. Keskaega kuuluvad ka katsed luua esimesi humanoidmasinaid.
Albert Suur, 13. sajandi kuulus alkeemik, lõi androidi, mis tegutses väravavahina, avades ukse külalistele koputamiseks ja kummardamiseks (android on robot, mis kopeerib inimest välimuselt ja käitumiselt). Ta kavandas ka mehhanismi, mis suudab rääkida inimhäälega, nn rääkiva pea.
Kes oli esimene, kes roboti lõi?
Esimese roboti projekti, mille kohta on säilinud usaldusväärne teave, lõi Leonardo da Vinci. See oli android, mis nägi välja nagu rüütel soomusrüüs. Leonardo jooniste järgi oskas ta käsi ja pead liigutada. Jääb küsimus, miks kuulus leiutaja ei andnud oma rüütlile võimet jalgu liigutada, s.t kõndida. Võib-olla pidas ta seda tehniliselt keeruliseks probleemiks (mison täiesti tõsi). Või eeldati, et rüütel peaks ratsutama ja jalgade liikuvus pole talle vajalik.
Pole täpselt teada, kas da Vinci suutis oma "terminaatori" ehitada, kuid ta konstrueeris lõviroboti, mis kuninga ilmumisel rebis küünistega t alt rinda, näidates Prantsusmaa vappi. sellesse peidetud.
Lisaks oli Leonardol ideid ka mehhanismide koosmõjust inimese organitega, s.t juba 15.-16. sajandi vahetusel aimas ta ette otseselt inimese närvisüsteemi poolt juhitavate proteeside tänapäevast arengut.
Mehaanilised muusikud ja kõndivad mootorid
16. sajandil loodi Euroopas palju seadmeid, kasutades peamiselt kerimis- (kella)mehhanisme. Näiteks Saksamaal valmistati kunstkärbes ja kotkas, kes oskasid lennata, ja Itaalias naisrobot, kes mängis lutsu.
17. sajandi jooksul töötasid eurooplased välja ja täiustasid esimesi mehaanilisi "kalkulaatoreid". Algul oskavad nad ainult liita ja lahutada, kuid sajandi lõpuks on nad juba jagamis- ja korrutamisvõimelised.
Seda hetke võib pidada robootika ajaloo pöördepunktiks, kuna paralleelselt hakkavad arenema kaks teadmiste haru, mida tulevikus hakatakse kasutama kaasaegsete robotite loomisel:
- inimest ja tema tegevust imiteerivate ja asendavate masinate arendamine;
- teabe salvestamiseks ja töötlemiseks mõeldud seadmete loomine.
Paralleelselt mehaanilinehumanoidsed seadmed, mis on võimelised mängima muusikainstrumente, kirjutama ja joonistama.
19. sajandi algust tähistas inimeste "sõpruse" algus elektriga. See hakkab kiiresti levima ja tungima paljudesse inimtegevuse valdkondadesse. Samal ajal täiustati erinevaid mehaanilisi arvuteid ja analüütilisi masinaid, leiutati telefon ja telegraaf.
Teada on lugusid erinevatest humanoidmasinatest, mis väidetav alt leiutati ja mida kasutati USA-s 19. sajandil:
- 1865. aastal lõi disainer Johnny Brainard nn aurumehe, kes raketi hobuse asemel vagunisse. Tegelikult oli see vedur, mis nägi välja nagu inimene (ainult palju suurem). Seda tuli pidev alt "uputada" ja seda juhiti nagu hobust ohjad. Väideti, et ta suudab "kõndida" kiirusega kuni 50 km/h.
- Mõne aja pärast katsetab Frank Reid juba "elektrimeest", kuid sellest leiutisest on vähe teada.
- Aastal 1893 tutvustas Archie Campion kunstliku aurujõul töötava sõduri mudelit nimega Boilerplate, mida väidetav alt kasutati korduv alt praktikas, st lahingutes.
Kogu see teave on huvitav, kuid tekitab mõningaid kahtlusi, sest vaatamata näiliselt silmapaistvatele omadustele ei läinud need tooted erinev alt auruveduritest, aurulaevadest ja muust kunagi masstootmisse. Tõenäoliselt eksisteerisid need ainult prototüüpide kujul ega leidnud kunagi rakendust,olles tegelikult mänguasjad täiskasvanutele.
20. sajand on robootika kõrgaeg
20. sajandil jõuab robootika ajalugu oma viimasesse etappi, mis viis nende robotite loomiseni, mida inimkond praegu teab.
Elektroonika vallas tehakse läbimurdeid, ilmuvad dioodid ja trioodid. Esimesed toruarvutid töötatakse esm alt välja teoreetiliselt ja seejärel rakendatakse.
Samal ajal luuakse esimene elektrooniline humanoidrobot, mida juhitakse eem alt ning mis on võimeline liikuma ja rääkima. Siis tuleb elektrooniline koer, kes reageerib valgusele ja võib haukuda.
20. sajandi esimese kolmandiku lõpuks õpivad raadio teel juhitavad androidid telefoniga rääkima, kõndima, isegi näitusel lektorina tegutsema, sigarette suitsetama ja nii edasi. Sel hetkel arvasid paljud juba, et enam pole palju jäänud – ja inimesed asendavad robotid. Hiljem aga selgub, et tolleaegseid androide ei saa tolleaegsete tehnoloogiate ebapiisava arengu tõttu mitte mingisuguseks tööks kasutada.
Kuid need leiud ei peata leiutajaid – androidid ilmusid jätkuv alt ja neid arendatakse endiselt.
1940-1950-ndatel jätkub elektroonika, arvutite ja arvutiprogrammeerimise täiustamine, ilmub mõiste "tehisintellekt", misjärel toimub robootika arengus märkimisväärne hüpe, robotid hakkavad "targaks saama" " kiiresti.
Lõpuks 60ndate algusest hakkab inimkonna unistus täituma – masinad hakkavad asendama inimesi raskete, ohtlike jaebahuvitavad tööd. Ilmuvad esimesed kaasaegset tüüpi robotmanipulaatorid. Esiteks teevad nad ainult inimese jaoks kõige ebamugavamaid toiminguid, seejärel luuakse automaatsed koosteliinid.
Aja jooksul algab inimeste hullus robotitega. Lastele avatakse palju robootika ringe ja koole, toodetakse erinevaid õpetlikke mänguasju ja konstruktoreid. Kõrvale ei jää ka meelelahutustööstus – 1986. aastal ilmus filmi "Terminaator" esimene osa, mis tekitas laia maailma.
Kodumaine robootika
Robootika ajalool nii Venemaal kui ka Euroopas on rohkem kui üks sajand. Vene teadlased on juba mõnda aega erinevate automaatide projekteerimisel oma Euroopa kolleegidega sammu pidanud: 18. sajandi viimasel kolmandikul loodi Venemaal arvutusmasin nimega Jacobson masin ja 1790. aastal lõi Ivan Petrovitš Kulibin. tema kuulus "munakell". Neisse oli ehitatud mitu inimfiguuri, mis sooritasid teatud toiminguid, kell mängis ka hümni ja muid meloodiaid.
Vene teadlased tegid robootika ajaloos mitmeid olulisi avastusi. Semjon Nikolajevitš Korsakov pani arvutiteaduse aluse 1832. aastal. Ta töötas välja mitu masinat, mis on võimelised tegema intelligentseid arvutusi, kasutades nende programmeerimiseks perfokaarte.
Boris Semenovich Jacobi leiutas ja katsetas 1838. aastal esimest elektrimootorit, mille põhiline konstruktsioon on aktuaalne tänapäevani. Jacobi,olles selle paadile paigaldanud, jalutas ta selle abiga mööda Neevat.
Akadeemik P. L. Tšebõšev 1878. aastal esitles ta kõndiva sõiduki esimest prototüüpi – kõndivat autot.
M. A. Bonch-Bruevich leiutas päästiku 1918. aastal, tänu millele sai võimalikuks esimeste arvutite loomine ning V. K. Zworykin demonstreerib veidi hiljem elektroonilist toru, millest sai alguse televisioon.
Esimene arvuti ilmus NSV Liidus 1948. aastal ja juba 1950. aastal ilmus MESM (väike elektrooniline arvutusmasin), mis oli sel ajal Euroopa kiireim.
Ametlikult võib robootika ajalugu Venemaal lugeda 1971. aastast. Seejärel loodi Moskva Baumani Kõrgemas Tehnikakoolis spetsiaalse robootika ja mehhatroonika osakond, mida juhtis akadeemik E. P. Popov. Temast sai riikliku insenerirobootika kooli asutaja.
Sisemaine teadus konkureeris välismaistega piisav alt. Veel 1974. aastal tuli Nõukogude arvuti maleturniiril masinate seas maailmameistriks. Ja 1994. aastal loodud superarvuti Elbrus-3 oli kaks korda kiirem kui tolle aja võimsaim Ameerika arvuti. Masstootmisse seda aga ei lastud, võib-olla tolleaegse riigi keerulise olukorra tõttu.
Vene automaatkosmonautid
Ametlikult pärineb robootika algus Venemaal 1971. aastast. Siis tunnistati see NSV Liidus ametlikult teaduseks. Kuigi selleks ajaks kündsid Venemaal toodetud ründerelvad juba jõuliselt avarusi.
Aastal 1957, maailma esimenetehismaa satelliit. 1966. aastal edastas jaam Luna-9 Kuu pinn alt Maale raadiosignaali ja eduk alt planeedile jõudnud Venera-3 aparaat paigaldas sinna NSV Liidu vimpli.
Vaid nelja aastaga käivitati veel kaks Kuu jaama ja mõlemad täitsid oma missiooni eduk alt. Luna-17 tarnitud Lunokhod-1 töötas kavandatust kolm korda kauem ja andis Nõukogude teadlastele palju väärtuslikku teavet.
Aastal 1973 toimetas sama seeria teine jaam Kuule veel ühe kuukulguri, mis sai samuti oma ülesandega suurepäraselt hakkama.
Robootika meie ajal
Kaasaegsed robotid on tunginud paljudesse inimelu valdkondadesse. Nende mitmekesisus on hämmastav: siin on ainult laste mänguasjad ja terved automatiseeritud tehased, kirurgiakompleksid, kunstlikud lemmikloomad, sõjaväe- ja tsiviilotstarbelised mehitamata sõidukid. Nende pideva arendamisega ja täiustamisega tegelevad paljud organisatsioonid maailmas. Venemaal on teadusrobootikas juhtival kohal Peterburis asuv robootika ja tehnilise küberneetika keskne uurimisinstituut (Central Research Institute of Robotics and Technical Cyberneetika), mis asutati 1961. aastal polütehnilise instituudi projekteerimisbüroona. Selles suurimas keskuses töötati välja elektroonilised süsteemid kosmoseaparaadi Buran, Luna seeria jaamade ja rahvusvahelise kosmosejaama jaoks.
Eriala "Mehhatroonika ja robootika" ja sarnased on olemas paljudes tehnilistesülikoolid maailmas. Sellise haridusega spetsialistid on tööturul väga nõutud, sest automatiseerimine tungib üha sügavamale paljudesse inimtegevuse valdkondadesse. Neile, kellele see teema vabal ajal meeldib, on nii Venemaal kui ka teistes riikides ilmunud palju robootikateemalisi raamatuid.
Vaatamata sellele, et praegune tehnoloogia on jõudnud enneolematutesse kõrgustesse ja inimesed kasutavad aktiivselt roboteid, on nende humanoidide esindajad – androidid – endiselt "tööta". Neid täiustatakse, töötatakse välja üha keerukamaid mudeleid, kuid praktilises rakenduses kaotavad nad endiselt lootusetult oma ratastega, roomikutega ja isegi statsionaarsetele "kolleegidele" ning jäävad suures osas mänguasjadeks. Fakt on see, et inimese kõndimine on väga keeruline protsess, mida masinal pole nii lihtne jäljendada.
Pealegi pole praktilisest vaatenurgast humanoidrobotite järele tungivat vajadust. Tööstuses töötavad eduk alt automaatseteks tootmisliinideks kombineeritud statsionaarsed manipulaatorid. Seal, kus on vaja liikuda, olgu selleks siis lao laadimine, pommide demineerimine, hävinud hoonete ülevaatus, on ratastega ja roomikutega sõitmine palju lihtsam ja tõhusam kui inimjalgade imitatsioon.
Sellegipoolest ei keeldu inimesed androidide kallal töötamast, üle maailma korraldatakse regulaarselt võistlusi, kus erinevate robootikakoolide esindajad demonstreerivad oma oskusi oma toodete juhtimisel. Pidev alt korraldatakse turniire otse masinate vahel, näiteks malesvõi jalgpall.
Robotite klassifikatsioon
Klasifitseerimismeetodeid on mitu. Tehtavate tööde olemuse järgi jagunevad masinad tööstus-, ehitus-, põllumajandus-, transpordi-, majapidamis-, sõjaväe-, turva-, meditsiini- ja teadustööks.
Juhtimise tüübi järgi jagunevad need operaatori poolt juhitavateks, poolautonoomseteks ja täielikult autonoomseteks.
Esimest tüüpi autod on lihts alt kaugjuhitavad autod (lihtsaim näide on laste raadio teel juhitav auto või helikopter). Poolautonoomne saab osa toimingutest ise teha, kuid võtmepunktides on siiski vaja inimese sekkumist. Täiesti autonoomsed robotid sooritavad iseseisv alt kõiki toiminguid (näiteks automaatsete koosteliinide manipulaatorid).
Liikuvustaseme järgi eristatakse järgmisi robotite klasse: statsionaarsed ja mobiilsed. Statsionaarne - need on samad manipulaatorid, mida kõik on harjunud nägema näiteks autotehastes. Mobiiltelefonid jagunevad veel kõndivateks, ratastega või roomikuteks.
Moodsa lavastuse trummarid
Erinevad tööstuslikud tootmised on tööstusharu, kus põhiosa kaasaegsetest automaatseadmetest leiab praktilist rakendust.
Tööstusrobootika ajalugu algab 1725. aastal, kui Prantsusmaal leiutati kangastelgede programmeerimiseks kasutatav perforeeritud lint.
Tootmise automatiseerimise algus leidis aset 19. sajandil, milPrantsusmaa alustas perfokaartidel automaatsete kangastelgede masstootmist.
Aastal 1913 paigaldas Henry Ford oma tehases esimese autode kokkupanemise liini. Ühe auto kokkupanek võttis aega umbes poolteist tundi. Muidugi ei olnud see liin veel täielikult automatiseeritud, nagu praegu, kuid see oli väljapääs kvalitatiivselt uuele tootmistasemele.
Ametlikult algab robotite kasutamine tootmises 1961. aastal, mil New Jerseys General Motorsi tehasesse paigaldati esimene ametlikult toodetud manipulaator. See masin töötas hüdroajamitel ja programmeeriti läbi magnettrumli.
Tööstusautomaatika buum saabus 1970. aastatel. 1970. aastal loodi USA-s esimene kaasaegne tüüpi manipulaator tööstuslikuks kasutamiseks: sellel olid kuue vabadusastmega elektriajamid ja seda juhiti arvutist. Paralleelselt toimusid arendused Šveitsis, Saksamaal ja Jaapanis. 1977. aastal lasti välja esimene Jaapanis valmistatud robot.
80ndate alguses hakkas General Motors oma tootmist automatiseerima ja juba 1984. aastal alustas sellega ka Venemaa – AvtoVAZ omandab litsentsi iseseisvaks robotite tootmiseks Saksa ettevõttelt KUKA Robotics. Palm on aga endiselt jaapanlaste käes – 90ndate keskel oli kaks kolmandikku maailma robotite koguarvust koondunud Jaapanisse, praegu on see umbes pool.
Kujutage täna ette autotööstust ja mis tahes muud reaalajastootmine ilma mehaaniliste abilisteta on peaaegu võimatu. Esimesel kohal on automaatsed keevitusmasinad. Robotlaserkeevituse täpsus on kümnendik millimeetrit. Selline seade on võimeline üheaegselt metalli osadeks lõikama.
Järgnevad mehhanismid, mis teostavad peale- ja mahalaadimisoperatsioone, toorikuid masinatesse söötmiseks ja valmistoodete ladustamiseks.
Kolmandal kohal automatiseerimise osas on sepistamine ja valukoda. Hetkel on Euroopas peaaegu kõik sellised töökojad robotiseeritud, kuna sealsed töötingimused on inimestele väga keerulised.
Teised toimingud, mille jaoks praegu kasutatakse kõige sagedamini automaatseid masinaid, on torude painutamine, aukude puurimine, freesimine ja pinna lihvimine.
Kus saavad masinad inimesi asendada?
Vastus küsimusele, kas inimene või robot peaks seda või teist tööd tegema, peitub inimeste ja masinate erinevustes. Hetkel töötavad ka kõige arenenumad masinad teatud algoritmide (kuigi mõnikord väga keerukate) järgi, mis on programmis eelseadistatud. Neil pole vaba tahet, valikuvabadust, soove, impulsse ega midagi, mis määrab inimese loomingulise komponendi.
Robot saab teha väga keerulist ja täpset tööd, ta saab seda tööd teha tingimustes, milles inimene ei elaks tundigi. Kuid ta ei saa kirjutada raamatut või stsenaariumi uuele filmile, luua maali, välja arvatud juhul, kui keegi on seda varem talle mällu istutanud.
Seega ametidloominguline, kus originaalsus on oluline, ebatraditsiooniline mõtlemine jääb muidugi inimeste juurde. Robot võib olla keevitaja, laadur, maalija, isegi astronaut, kuid temast ei saa (vähem alt praeguses arengujärgus) kirjanikku, luuletajat ega kunstnikku.
Kas me peaksime roboteid kartma?
Inimkonna peamine hirm masinate ees on hirm, et nad, olles saanud täiuslikuks, lõpetavad ühel päeval kuuletumise ja hakkavad elama oma elu, muutes inimesed orjadeks. See hirm käis käsikäes robootika arenguga. See leiab väljenduse nii mütoloogias (näiteks juudi müüt golemist, kes mässab oma looja vastu) kui ka kunstis. Tuntuimad filmid on "Matrix", "Terminaator", paljud raamatud, mis räägivad masinate ülestõusust. Sõnale "robot" elu andnud Karel Capeki näidend lõppeb samuti inimkonna orjastamisega selle endiste sulaste poolt.
Teaduse praeguses arengujärgus on need hirmud aga mõttetud. Robotitel ei ole inimesega sarnast teadvust, seega ei saa neil üldse olla soove, rääkimata soovist maailm üle võtta.
Teadvuse taastoomiseks masinas peab inimene esm alt välja mõtlema, mis on tema enda teadvus, kuidas ja millest see moodustub. Vastus sellele küsimusele peitub inimaju sügavustes, mida pole veel kaugeltki täielikult uuritud.
Selleks, et "mässata", peavad robotid mõistma, mis on maailmavalitsemine ja miks nad seda vajavad.
Ja kuni selle hetkeni kõik,isegi kõige keerulisem ja täiuslikum masin ei erine põhimõtteliselt köögikombainist või kohviveskist. Seetõttu pole veel kiireloomuline küsimus, kes saab lõpuks Maal peamiseks - robot või inimene.
