Робот

У этого термина существуют и другие значения, см. Робот (значения).

Робот-андроид ASIMO, производство Honda

Ро́бот (чеш. robot, от robota — подневольный труд или rob — раб) — автоматическое устройство, предназначенное для осуществления производственных и других операций, обычно выполняемых человеком (иногда животным). Использование роботов позволяет облегчить или вовсе заменить человеческий труд на производстве, в строительстве, при рутинной работе, при работе с тяжёлыми грузами, вредными материалами, а также в других тяжёлых или небезопасных для человека условиях^[1][2].

Робот может выглядеть как угодно. В настоящее время в промышленном производстве широко применяются различные роботы, внешний вид которых (по причинам технического и экономического характера) далёк от «человеческого».

Робот может управляться оператором, либо работать по заранее составленной программе.

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). До появления промышленных роботов считалось, что роботы должны выглядеть подобно людям.

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 (махараль ми-Праг) Йехудом Бен Бецалелем (1509(?)-1609) при помощи каббалистической магии.

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

Технические устройства

Очевидно, первыми прообразами роботов были механические фигуры, созданные арабским ученым 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.^[3]

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.

1921 — Чешский писатель Карел Чапек представил публике пьесу под названием «Р. У. Р.» («Россумские Универсальные Роботы»)^[4], откуда и взяло начало слово «робот» (от словацк. robota).

1930-е — Появились конструкции внешне напоминающих человека устройств, способных выполнять простейшие движения и воспроизводить фразы по команде человека. Первый такой «робот» был сконструирован американским инженером Д. Уэксли 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. C 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– коммерческое начало для роботов, производимых на основе высоких технологий. С этого момента рынок начал расти, несмотря на обвал, произошедший в экономике Японии, и на то, что производство (в основном потребительская электроника) было перемещено за рубеж, что повлияло на уменьшение спроса внутри страны в 90-х годах. Постепенно японская экономика восстановилась, и с 2003 года опять наблюдается рост. В настоящее время на долю Японии приходится около 45% функционирующих в мире промышленных роботов. Если говорить об абсолютных цифрах, то к концу 2004 года в Японии было задействовано 356500 промышленных роботов, на втором месте со значительным отрывом шли Соединенные Штаты Америки (122000 промышленных роботов). Япония также занимает первое место в мире и по экспорту промышленных роботов. Ежегодно эта страна производит более 60 тысяч роботов, почти половина из которых идет на экспорт. Такой разрыв, безусловно, делает нашествие японских роботов еще более заметным.

1982 — 18-27 октября 1982 г. 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.

2005 — ВМФ России в Балтийском море проведены испытания подводного робота-разведчика «Гном».^{[источник не указан 1312 дней]}

2007 — МВД России в г. Перми проводило испытания тестового робота-милиционера Р-БОТ 001

2010 — в Америке в продажу поступили новые роботы PR2

Технологии

Основная статья: Робототехника

Система передвижения

Советский Луноход-1

Робот на гусеничном ходу

Основная статья: Робототехника#Способы перемещения

Для передвижения по открытой местности чаще всего используют колёсную или гусеничную (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 используются передвижения вдоль монорельсов, по напольной колее и т. д. Для перемещения по наклонным, вертикальным плоскостям используются системы, аналогичные «шагающим» конструкциям, но с вакуумными присосками. Так же известны роботы, подражающие движениям живых организмов — паукам, змеям^[5], рыбам^[6], птицам^[7], морским скатам^[8], насекомым^[9] и другим.

Система распознавания образов

Основная статья: Компьютерное зрение

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 настоящее время в качестве приводов обычно используются двигатели постоянного тока, шаговые электродвигатели и 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.

Искусственный интеллект (AI)

Основная статья: Искусственный интеллект

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. ^[10]

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^[11].

Технология подзарядки

Разработаны технологии, позволяющие роботам самостоятельно осуществлять подзарядку, находя и подсоединяясь к стационарной зарядной станции. В настоящий момент в разных лабораториях проходят испытания различных систем, обеспечивающих бесконтактную подзарядку аккумуляторов в помещениях (например, направленным мощным инфракрасным лазером или индукционным принципом).

Математическая база

Помимо уже широко применяющихся нейросетевых технологий, существуют алгоритмы самообучения взаимодействию робота с окружающими предметами в реальном трехмерном мире: робот-собака Aibo под управлением таких алгоритмов прошел 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.

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 пересеченной местности, с учетом неожиданно возникающих препятствий).

Промышленные роботы

Основная статья: Промышленный робот

Появление станков с числовым программным управлением (ЧПУ) привело к созданию программируемых манипуляторов для разнообразных операций по загрузке и разгрузке станков. Появление в 70-х гг. 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.

Бытовые роботы

Основная статья: Бытовой робот

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

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

Всё большую популярность набирают роботы-уборщики, по своей сути — автоматические пылесосы, способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека.

Роботы для обеспечения безопасности

• Р-БОТ 001
• Роботизированная установка пожаротушения
• Роботизированная хирургия

Боевые роботы

Swords — боевая система наблюдения и разведки.

Основная статья: Боевой робот

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). В настоящее время большинство боевых роботов являются устройствами телеприсутствия, и лишь очень немногие модели имеют возможность выполнять некоторые задачи автономно, без вмешательства 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^[12].

• К роботам-ученым безусловно можно отнести роботов, с помощью которых исследовались вентшахты Большой Пирамиды Хеопса. С их помощью были открыты т.н. "дверки Гантенбринка" и т.н. "ниши Хеопса". Исследования продолжаются.

Роботы как хобби

Шагающий робот, собранный из набора Robotis Bioloid.

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

Существует также направление моделизма, которое подразумевает создание роботов. Сейчас моделисты делают как радиоуправляемых роботов, так и автономных. Проводятся соревнование по нескольким основным направлениям.

Российские соревнования мобильных роботов:

• Молодежный научно-технический фестиваль «Мобильные роботы»^[13]
• Российская национальная лига евробот^[14]
• «Робофест» в Москве

К соревнованиям автономных роботов относятся перемещение по контрастной полосе на скорость, борьбу сумо, футбол роботов. С 21 по 23 июня 2010 года в городе Харбин (Китай) прошли первые Олимпийские игры среди человекоподобных роботов.^[15]

Трагические факты

• В 1981 году Кэндзи Урада, рабочий завода Kawasaki стал первой^{[источник не указан 1308 дней]} официальной жертвой, погибшей от руки робота.^[16] С этого времени число жертв роботов растет, несмотря на внедрение усовершенствованных механизмов безопасности.

• 18 марта 2008 года 81-летний австралиец стал первым человеком, который покончил жизнь самоубийством при помощи робота, которого сам собрал согласно схемам, взятым из сети Интернет.^[17]

Производители роботов

Существуют компании, специализирующиеся на производстве роботов. Одна из крупнейших подобных компаний — iRobot Corporation. Так же, роботов выпускают некоторые компании, работающие в сфере высоких технологий, такие как Honda, Mitsubishi, Sony, World Demanded Electronic, Gostai, KUKA.

Известные модели роботов

Существует несколько моделей роботов, широко известных из средств массовой информации: робот-андроид ASIMO, робот-собака AIBO, робот-пылесос Roomba, C3PO и R2-D2 из Звёздных войн, T-800 и Т-1000 из серии фильмов Терминатор, Робокоп из фильма «Робот-полицейский», Вертер из фильма Гостья из будущего, Робот Бендер из мультсериала Футурама и другие.

Роботы в культуре

Основная статья: Роботы в культуре

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

Робот в современной стилистике

Роботы, как культурный феномен появились с пьесой Карела Чапека «R.U.R.», описывающую конвейер, на котором роботы собирают самих себя. С развитием технологии люди всё чаще видели в механических созданиях что-то больше, чем просто игрушки. Литература отразила страхи человечества, о 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 Пройяса.

• В научной фантастике известны три закона роботехники, впервые сформулированные Айзеком Азимовым (с помощью^[18] сформулировавшего их Джона Кэмпбелла) в рассказе «Хоровод» (1942).:

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. Оригинальный текст  (англ.)   A robot may not injure a human being or, through inaction, allow a human being to come to harm. A robot must obey orders given it by human beings except where such orders would conflict with the First Law. A robot must protect its own existence as long as such protection does not conflict with the First or Second Law.

• Разнообразное аниме, где фигурируют боевые или другие роботы популярно в Японии и даже перешло в отдельный жанр меха. В этом жанре меха были созданны многие культовые аниме, которые в мире стали символами японской анимации: Transformers, Gundam, Voltron, Neon Genesis Evangelion. Во многом благодаря этому начиная с 1980—1990 гг. роботы стали частью национальной культуры Японии а также частью стереотипов о ней.

• Существует так же 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 combat имеется возможность управлять роботами. Ещё одним примером видео игры 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.

• Иногда тема роботов обыгрывается в песнях, исполняемых эстрадными певцами.

См. также

Типы роботов:

• Андроид
• Боевой робот
• Бытовой робот
• Зооробот
• Звероробот
• Летающий робот
• Манипулятор_(механизм)
• Микроробот
• Наноробот
• Педикулятор
• Персональный робот
• Подводный робот
• Промышленный робот
• Робот-артист
• Робот-игрушка
• Робот-официант
• Робот программа
• Робот хирург
• Робот экскурсовод
• Социальный робот
• Транспортный робот
• Шаробот

Связанные термины:

• Биоробот
• Гомункулус
• Дроид
• Искусственное животное
• Искусственный человек
• Киборг
• Робототехника
• Искусственный интеллект
• Групповая робототехника

События:

• DARPA Grand Challenge — соревнования автоматических автомобилей.
• Первые Олимпийские игры роботов-андроидов 2010

Прочее:

• Зал славы роботов
• Microsoft Robotics Developer Studio — ПО Microsoft для написания ПО для роботов
• Бендер (Футурама)
• Klaatu barada nikto

Примечания

1. ↑ Робот — статья из энциклопедии «Кругосвет»
2. ↑ Робот — статья из Большой советской энциклопедии
3. ↑ http://chip-news.ru/archive/chipnews/200402/Article_14.pdf
4. ↑ РУР
5. ↑ ACM-R5
6. ↑ Entertainment Robotics — Robotic fish powered by Gumstix PC and PIC
7. ↑ Flying Robot Bird Unveiled
8. ↑ Air-Ray Ballonet
9. ↑ Grasshopper robot can leap 27 times its body length
10. ↑ Фотография робота с человеческой мимикой.
11. ↑ В Японии создан эмоциональный робот Дни.Ру 24.06.2009
12. ↑ Робот-ученый совершил первое открытие  (рус.). Lenta.ru (3 апреля 2009). Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 8 января 2010.
13. ↑ Информационное письмо — Официальный сайт молодежного научно-технического фестиваля «Мобильные роботы»
14. ↑ http://eurobot.uni-r-c.ru/
15. ↑ В Китае прошли Олимпийские игры среди роботов
16. ↑ Самые нелепые и странные смерти в истории человечества
17. ↑ Роботы-убийцы (Роботам запретят причинять вред людям) — Технологии : Hi-Tech / infox.ru
18. ↑ Сергей Бережной. Айзек Азимов: Человек, который писал еще быстрее. Русская фантастика (1994). Архивировано из первоисточника 25 января 2012. Проверено 14 января 2007.

Ссылки

	Роботы на Викискладе?

В Викисловаре есть статья «робот»

• 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-актеры в театре и кино
• Роботы, журнал «Лучшие компьютерные игры», № 10 (83) октябрь 2008 г
• Фото роботов — последние достижения в роботостроении на начало 2010 г.
• Гигантский робо-слон
• список роботов RobotOnline.net
• Разработка роботов Российский портал по разработке роботов
• RoboRalli Настольная игра о роботах

Видео:

• Четырёхногий адаптивный робот фирмы Boston Dynamics (март 2008)