Роботы интересные факты. Робототехника: все, что нужно знать о роботах

Современный мир движется вперёд, открывая новые перспективы в науке. Сейчас одной из них становится робототехника.

Пугающие роботы, киборги, андроиды появились на экранах кинотеатров. И в большинстве своём в массовом сознании они стали восприниматься как агрессоры.

Так ли всё обстоит на самом деле?

1. Происхождение

Слово "робот" по существу своему славянского происхождения. Образовалось оно от чешского robota. Автором является Карел Чапек. Но он вовсе не исследователь. На самом деле это слово прозвучало в его пьесе "R.U.R.". Роботами там назывались синтетические люди-слуги немеханической природы.

2. Андроиды

Первым, кто попытался заняться андроидами был японец Хироси Исигуро. Он специализируется на построении таких роботов, которые максимально похожих на людей: с реалистичной внешностью, плавной мимикой, голосом. Он назвал их "геминоиды" (от лат. Geminis - близнецы).

Его мечтой является собственный дистанционно управляемый робот, который был бы у каждого уважающего себя человека. Такую идею сравнивают с фантастическим фильмом "Суррогаты". Более того - консультантом этого фильма был как раз Исигуро.

Забавным и крайне взрывным случаем можно назвать такую выходку Исигуро, который попробовал отправить своего андроида вместо себя читать лекцию. Робота, конечно же не пропустили на самолёт, чем очень расстроили его хозяина.

3. Зловещая долина

Страх перед человекоподобными роботами изучал японский исследователь Масахиро Мори. Именно он в 1978 году открыл эмпирический закон, известный как "Страшная долина" (Uncanny Valley). По результатам своего опроса он выяснил, что чем больше робот похож на человека, тем привлекательней он нам кажется - но только до определенного момента. Робот, очень похожий на человека, но имеющий разнообразные изъяны, пугает человека, ведь складывается такое ощущение, что перед нами полуживой зомби.

Спад на графике привлекательности, который был построен исследователем, и называется "Страшной долиной". Такое поведение создаёт проблему для разработчиков человекоподобных роботов. Им остаётся только два выхода: делать роботов не очень похожих на человека, например, французский робот NAО, либо делать высококачественных андроидов.

4. Мягкие роботы

В результате проблем, описанных выше одним из модных направлений современной робототехники стали мягкие роботы. Нет, они не сделаны из ваты. Это роботы с мягкими частями тела, например, роботы-гусеницы. Но чтобы создать таких роботов потребуется время. Нужно максимально приблизить маленький механизм к оригинальному, живому, а также потребуется использование необычных материалов: пластика, резины и даже сплава с эффектом памяти.

5. Робофутбол

Роботы со временем и правда начинают походить на людей, а также и перенимать их хобби. Так, появилась ассоциация робофутбола, которая своей целью провозгласила победу команды роботов над командой людей в 2050 году. Но до этого года ещё далеко, а пока регулярные чемпионаты роботов-футболистов выглядят очень забавно и мило. Игроки двигаются очень медленно, постоянно спотыкаются, роняют друг друга, словно маленькие дети. Но делают они это полностью автономно, а это уже можно назвать крупным успехом.

6. Домашний робот

Большой разработкой последних лет стал двурукий домашний робот от компании Willow Garage. Стоит он прилично - 400 тыс. долл. В 2011 году 11 таких роботов отправились по итогам конкурса в ведущие институты мира, где разработки для него стали открыты для всех желающих. В итоге робота научили приносить пиво из холодильника, открывать дверь, ездить в лифте, играть в бильярд, чего и следовало ожидать от одарённых студентов. Выделился из всех робот, запрограммированный в институте Беркли (Калифорния). Их робот может аккуратно сворачивать и укладывать полотенце, но на это ему требуется 25 минут.

7. Роботы в обществе

Роботы всё больше становятся доступны обществу. Так, недавно компания "Робототехника без границ" представила нового робота - аналог PR2. Его стоимость всего 35 тыс. долл. Правда, у него всего одна рука и сделан он из более дешевых средств. Остаётся немаловажный вопрос. Зачем он тогда вообще нужен?

8. Программное обеспечение

В связи с выходом роботов в массы, скоро станет возможным развитие программного обеспечения для них. Так, за последние 5 лет стали возникать специальные операционные системы для роботов - ROS, Urbi, NAO OS. Обычно они основаны на Linux. Пугающим и удивительным становится то, что они включают в себя модули зрения, речи, взаимодействия с механикой робота. Появляются и специальные приложений для роботов - AppStore и Google Market. Осталось только приобрести своего домашнего "питомца".

Как уже было сказано в России робототехнике не уделяется достаточного внимания. Тем не менее, у нас проводится робототехническая выставке в Сколково. Но в этом году на ней не было ни одной сколковской разработки, в основном вели программу иностранные ученые. Может быть власти и обратят внимание на эту отстающую отрасль, однако, в российских вузах продолжается сокращение бюджетных мест на специальности, связанные с робототехникой и искусственным интеллектом. Что ж… может наши учёные из подполья на самом деле днями и ночами трудятся, чтобы в один прекрасный момент удивить весь мир.

Интересный факт: первое упоминание о роботе (как слово) было в пьесе чеха Чапека Карела. Пьеса называлась «R.U.R». В ней рассказывалось о том, как роботы собирали сами себя на фабрике. В 1920 году пьеса успешно была поставлена и произвела настоящий фурор. Интересно, что на чешском языке слово «robot» означает «каторга» или «тяжёлая работа». А слова «работа» и «робот» имеют один корень.

Интересный факт: самый первый настоящий робот появился на свет в 1927 году в Нью-Йорке. Сконструировал его учёный по имени Д. Уиксли для Всемирной выставки. Для начала двадцатого века робот, безусловно, был хорош. Он мог выполнять простые, но эффективные команды, а также воспроизводить определённые фразы по команде человека.

Интересный факт: в 1981 году была первая жертва по вине робота! Причём она была официально признана. Рабочий завода «Кавасаки» Кэндзи Урада погиб на месте. Робот, который вошёл в число самых маленьких и остаётся там по сей день, был сконструирован японской компанией Seiko Epson. Длина робота всего один сантиметр, а вес - не более полутора грамм.

Интересный факт: 18 марта 2008 года мужчина, проживающий в Австралии, покончил жизнь самоубийством. Но не просто так, а с помощью робота, которого сам собрал благодаря схемам из интернета.

На сегодняшний день роботы могут выполнять абсолютно любую функцию. Вплоть до пластических операций. Например, уже несколько лет проводится ежегодный турнир для роботов по футболу.

Интересный факт: первый, кто сделал чертёж человекоподобного робота, был Леонардо да Винчи. Его записи были обнаружены в 50-х годах прошлого столетия и были датированы 1495 годом. Самое интересное то, что чертежи применимы на практике. Чертежи полностью описывают механического рыцаря, способного раздвигать руки, открывать забрало и сидеть.

Интересный факт: робот, созданный для игры в шахматы и получивший название Deep Blue, победил действующего на тот момент чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова.

Айзек Азимов (кстати, родом из Беларуси) - писатель и учёный, сформулировал три главных закона, по принципу которых должны действовать роботы. Что самое удивительное, они как никогда актуальны с развитием технологий.

Итак, первый «закон робототехники» гласит, что робот не должен причинять вред человеку, а также не должен допускать своим бездействием то, чтобы ему причинили вред. И это действительно очень важно, так как история насыщена событиями, когда люди лишались конечностей или даже жизни из-за робототехники. Второй закон ещё более актуален: робот должен выполнять приказы человека только в том случаи, если они не противоречат первому закону. В третьем же законе говорится, что робот должен следить за своей сохранностью до тех пор, пока она не противоречит первому либо второму закону.

Интересный факт: уже сегодня Институт по изучению сингулярности в США исследует проблемы, которые могут возникнуть, если роботов изначально не программировать на дружелюбное отношение к человеку. Ведь всем известно, как технологии могут отобразиться на человеке - отнюдь не в благоприятную сторону.

Видео: самые необычные и удивительные роботы

Робототехника  - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.

Слово «робототехника» (в его английском варианте «robotics») было впервые использовано в печати Айзеком Азимовым в научно-фантастическом рассказе «Лжец», опубликованном в 1941 году.

Робот (чеш. robot, от robota - подневольный труд или rob - раб) - автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма.

Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков (аналогов органов чувств живых организмов), робот самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком (либо животными). При этом робот может как и иметь связь с оператором (получать от него команды), так и действовать автономно.

“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.” И. М. Макаров, Ю. И. Топчеев. “Робототехника: История и перспективы”

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

История

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 берега.

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.

Чертежи Леонардо да Винчи

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.

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».

Виды роботов

Промышленные роботы
Появление станков с числовым программным управлением 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.

Несмотря на их высокую стоимость, численность промышленных роботов в странах с развитым производством быстро растёт. Основная причина массовой роботизации такова:

«Роботы выполняют сложные производственные операции по 24 ч в сутки. Выпускаемая продукция при этом имеет высокое качество. Они… не болеют, не нуждаются в обеденном перерыве и отдыхе, не бастуют, не требуют повышения заработной платы и пенсии. Роботы не подвержены влиянию температуры окружающей среды либо воздействию газов или выбросов агрессивных веществ, опасных для жизни человека».

Медицинские роботы
В последние годы роботы получают всё большее 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.

Робот Da Vinci

С 2000 года компания Intuitive Surgical серийно выпускает робот Da Vinci, предназначенный для лапароскопических операций и установленный в нескольких сотнях клиник по всему миру.

Бытовые роботы

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

Робот-пылесос iRobot

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.

Боевые роботы

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.

Беспилотник

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.

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 (доставляются к зданию «главным роботом» - мобильным роботом на гусеничном ходу).

Получили распространение в войсках и летающие роботы. На начало 2012 года военными во всём мире использовались около 10 тысяч наземных и 5 тысяч летающих роботов; 45 стран мира разрабатывало или закупало военных роботов.

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 открыти.

К роботам-учёным безусловно можно отнести роботов, с помощью которых исследовались вентиляционные шахты Большой Пирамиды Хеопса. С их помощью были открыты т. н. «дверки Гантенбринка» и т. н. «ниши Хеопса». Исследования продолжаются.

Система передвижения

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).

Роботы BigDog

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. д. Для перемещения по наклонным или вертикальным плоскостям, по трубам используются системы, аналогичные «шагающим» конструкциям, но с вакуумными присосками.

Также известны роботы, использующие принципы движения живых организмов - змей, червей, рыб, птиц, насекомых и других типах роботов бионического происхождения.

Робот Tuna

Система распознавания образов

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), которая позволяет добиться более точного соответствия движения робота натуральным плавным движениям живых существ.

Математическая база

Робот Aibo

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 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 пересечённой местности с учётом неожиданно возникающих препятствий).

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 KOBIAN

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, 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).

Россумский универсальный робот – первый робот, которого назвали роботом. Слово robot, производное от robota (подневольный труд) придумал чешский художник Йозеф Чапек, его брат Карел подхватил идею и в 1921 году использовал ее в своей пьесе «R.U.R.». Которая, между прочим, повествует о восстании человекоподобных роботов против людей-рабовладельцев.

В 1950 году произошло ключевое событие в истории робототехники и научной фантастики – был издан сборник рассказов Айзека Азимова «Я, робот», где автор впервые сформулировал знаменитые Три закона роботехники:

«1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред.

2. Робот должен повиноваться всем приказам, которые дает человек, кроме тех случаев, когда эти приказы противоречат Первому Закону.

3. Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в которой это не противоречит Первому и Второму Законам».

До 1977 года считалось, что симпатии людей способен вызвать только человекоподобный робот. После «Звездных войн» все изменилось. В когорте главных героев космической киносаги – неразлучная парочка дроидов: протокольный «толмач» C3PO и астронавигатор R2-D2. Герои Восстания против Империи и храбрецы. Причем во время совершения подвигов C3PO постоянно ворчит и причитает, а R2-D2 пеняет ему за это.

Не знавший жалости Т-800, Терминатор, казавшийся неуязвимым, был уничтожен слабой женщиной. Во второй раз Терминатор вернулся уже перепрограммированным, чтобы защитить ее сына от еще более ужасного Т-1000. Как жаль, что Т-800 понял, почему люди плачут, всего лишь за минуту до самоуничтожения…

Компания OCP превратила мозг погибшего полицейского Алекса Мерфи в центр управления человекообразным механизмом. Так появился железный парень по имени Робокоп – слуга общества, защитник невиновных и строгий законник. Кстати, в 2014 году состоится премьера римейка самого первого фильма «Робокоп».

Офицер Бишоп на военном космическом корабле «Сулако» оказывается андроидом Бишоп 341-В. Что вызывает враждебность к нему Элен Рипли. Однако последующие события на планете LV-426, которые демонстрируются в фильме «Чужие», заставляют Рипли поверить, что Бишоп строго следует Трем законам. Синтетический человек ведет себя решительно и героически.

Мальчик, который на самом деле оказывается роботом, мечтающим стать человеком? Почему бы нет? Один из самых любимых детских персонажей – Электроник, прошедший «тестовые испытания» в самых трудных «полевых условиях» — в советской средней школе. Да еще и конкурируя с живым оригиналом – Сергеем Сыроежкиным.

Может быть робот и героем с приставкой «анти». Бесподобный образец – Бендер из мультсериала «Футурама». Он пьянствует и курит сигары, ругается, на чем свет стоит, и страдает клептоманией. За время сериала проявил себя отъявленным эгоистом, циником и мизантропом. Зато когда случается ЧП, Бендер первым принимается паниковать.

«Мой мозг размером с целую планету, но мне редко разрешают им пользоваться». Это – робот-параноик Марвин из фильма «Автостопом по галактике». Он – ходячее пособие по изучению маниакально-депрессивного психоза во всех его проявлениях. Героический поступок в фильме Марвин совершает, что называется, не приходя в сознание.

Одной из новейших перспектив в современной науке является робототехника. Экраны телевизоров заполонили роботы, киборги и андроиды, которые зачастую представлены как агрессоры. Но так ли все обстоит в действительности?

Происхождение
Мало кто знает, но слово «робот» имеет славянские корни, так как произошло оно от чешского слова robota. Автором робота является Карел Чапек, который никогда не был исследователем. Впервые слово «робот» прозвучало в его пьесе «R.U.R.». в ней роботами именовались синтетические люди-слуги немеханической природы.

Андроиды
Впервые разработкой роботов, максимально схожих с людьми, занялся японец Хироси Исигуро. Именно он изобрел «геминоидов», отличавшихся реалистичной внешностью, плавной мимикой и голосом.
Японец мечтал разработать дистанционно управляемого робота, который был бы доступен для приобретения любому человеку. Неудивительно, что за такие идеи Исигуро пригласили консультантом в фантастический фильм «Суррогаты».
Однажды Исигуро решил проделать небольшой эксперимент и отправил своего андроида вместо себя читать лекцию. Но робота не пропустили на самолет, что очень расстроило изобретателя.

Зловещая долина
Японский исследователь Масахиро Мори решил заняться изучением страха перед человекоподобными роботами и в 1978 году ему удалось открыть эмпирический закон, который известен как «Страшная долина». Известно, что чем больше схожесть робота с человеком, тем больше он привлекателен для людей. А вот робот с изъянами не только отталкивает людей, но даже пугает их, так как напоминает им полуживого зомби.
Именно поэтому у разработчиков два выхода: либо делать высококачественных роботов, либо роботов, не похожих на людей.

Мягкие роботы
На сегодняшний день исследователи вплотную занялись разработкой мягких роботов. Примером тому могут служить роботы-гусеницы с мягкими частями тела. Вот только для того, чтобы максимально приблизить механизм к оригинальному, живому, необходимо время, а также множество необычных материалов, таких как пластик, резина и сплав с эффектом памяти.

Робофутбол
Постепенно роботы все больше начинают быть похожими на людей. Мало того, они даже начинают перенимать их хобби. Примером тому может послужить ассоциация робофутбола, цель которой при помощи команды роботов одержать победу над командой людей в 2050 году. Хотя до этого момента еще очень далеко, роботы проводят постоянные тренировки, за которыми очень интересно наблюдать. Двигаются игроки очень медленно, а также очень часто спотыкаются и падают. Все их действия вполне автономны, что уже можно считать крупным успехом.

Домашний робот
Компания Willow Garage наконец представила на суд зрителей свою последнюю разработку, которой стал двурукий домашний робот. Стоит такой помощник около 400 тысяч долларов. 11 представителей роботехники по итогам конкурса были отправлены в ведущие институты мира, где разработки для него стали открыты всем желающим. Теперь робот умеет не только открывать дверь и ездить в лифте, но и играть в бильярд и приносить пиво, чему его научили одаренные студенты. Особыми умениями выделился робот, программированием которого занимались в институте Беркли, Калифорния. За 25 минут он способен аккуратно свернуть и сложить полотенце.

Роботы в обществе
Не так давно компания «Робототехника без границ» представила аналог PR2, стоимостью в 35 тысяч долларов. Правда сделан этот робот из дешевых средств и у него одна рука, да и зачем он вообще необходим, до сих пор остается загадкой.

Программное обеспечение
Из-за быстрого развития робототехники, уже встает вопрос о развитии программного обеспечения для роботов. Существуют специальные операционные системы для роботов ROS, Urbi, NAO OS, основанные на Linux. Многие из них включают в себя модули зрения, речи и взаимодействия с механикой робота. Также уже можно встретить специальные приложения для роботов.