Rôzne automatické zariadenia zaujímajú v ľudskom živote také silné miesto, že je takmer nemožné si bez nich predstaviť modernú civilizáciu. História robotiky je však veľmi dlhá, ľudia sa takmer celú svoju históriu učili vytvárať rôzne stroje. Samozrejme, staroveké stroje sa nedajú porovnávať s modernými, boli to skôr ich podobizne. Ukazujú však, že myšlienky vytvárania strojov, najmä umelého napodobňovania človeka, možno vysledovať až do najstarších vrstiev ľudskej histórie.
Vzhľad slova „robot“
Toto slovo vymyslel známy český spisovateľ Karel Čapek. Prvýkrát tento výraz použil v názve svojej hry Rossum's Universal Robots z roku 1920. Nemožno ho však považovať za autora slova „robot“, to pochádza len z českého robota, teda len „práca“. Podľa samotného spisovateľa slovo ponúkol jeho brat Jozef, pričom sám Čapek sa nevedel rozhodnúť, ako pomenovať svoje postavy.
Zápletka Čapkovej hry pre mnohýchsa bude zdať povedomé: najprv ľudia využívajú svojich mechanických sluhov na rôzne ťažké práce, potom sa vzbúria a následne zotročia ľudí.
V modernom zmysle je „robot“mechanické zariadenie, ktoré funguje podľa daného programu samo o sebe, bez ľudskej pomoci.
Koncept robotiky a jej zákony
V roku 1941 boli slávne zákony robotiky Isaaca Asimova sformulované v príbehu „Klamár“, ktoré sú navrhnuté tak, aby regulovali správanie týchto strojov.
- Robot nemôže spôsobiť škodu osobe alebo svojou nečinnosťou pripustiť, aby bola táto škoda spôsobená.
- Robot musí poslúchať človeka, pokiaľ to nie je v rozpore s prvým zákonom.
- Robot sa môže brániť, pokiaľ to nie je v rozpore s prvými dvoma zákonmi.
Následne, vychádzajúc z týchto zákonov, sám Asimov a ďalší autori vytvorili obrovskú vrstvu diel venovaných vzťahom medzi ľuďmi a strojmi.
Azimov predstavil pojem „robotika“. Toto slovo, ktoré sa kedysi používalo vo fantasy príbehu, je dnes názvom seriózneho vedeckého odvetvia, ktoré sa zaoberá vývojom a konštrukciou rôznych mechanizmov, automatizáciou procesov atď.
Stroje starovekého sveta
História robotiky má korene v staroveku. Akési roboty boli vynájdené v starovekom Egypte pred viac ako štyrmi tisíckami rokov, keď sa kňazi schovávali do sôch bohov a rozprávali sa odtiaľ s ľuďmi. Zároveň sa hýbali ruky sôch ahlavy.
Ak popustíte uzdu svojej fantázii, zmienky o robotoch nájdete napríklad v mýtoch starovekého Grécka. Dokonca aj Homér spomína mechanických sluhov, ktorých si pre seba vytvoril starogrécky boh Hefaistos, obrieho Talosa, ktorého vytvoril z bronzu, aby chránil Krétu pred nepriateľom. Platón rozpráva o vedcovi Archytovi z Tarentu, ktorý vyrobil umelú holubicu schopnú lietať.
Archimedes v 3. storočí pred Kristom údajne vyrobil prístroj, ktorý veľmi pripomínal moderné planetárium: priehľadnú guľu poháňanú vodou, ktorá zobrazovala pohyb všetkých vtedy známych nebeských telies.
V stredoveku už ľudia začali vytvárať skutočné stroje schopné robiť veľa zaujímavých vecí. Do stredoveku patria aj pokusy o vytvorenie prvých humanoidných strojov.
Albert Veľký, slávny alchymista z 13. storočia, vytvoril androida, ktorý fungoval ako strážca brány, otváral dvere klopaniu a klaňaniu sa hosťom (android je robot, ktorý kopíruje osobu vzhľadom a správaním). Navrhol tiež mechanizmus schopný hovoriť ľudským hlasom, takzvanú hovoriacu hlavu.
Kto ako prvý vytvoril robota?
Projekt prvého robota, o ktorom sa zachovali spoľahlivé informácie, vytvoril Leonardo da Vinci. Bol to android, ktorý vyzeral ako rytier v brnení. Podľa Leonardových kresieb mohol hýbať rukami a hlavou. Otázkou zostáva, prečo slávny vynálezca neobdaril svojho rytiera schopnosťou hýbať nohami, teda chodiť. Možno to považoval za technicky náročný problém (ktorýje úplná pravda). Alebo sa predpokladalo, že rytier by mal jazdiť na koni a pohyblivosť nôh pre neho nie je potrebná.
Nie je isté, či da Vinci dokázal zostrojiť svojho „terminátora“, ale navrhol levieho robota, ktorý, keď sa objavil kráľ, roztrhol mu pazúrmi hruď a ukázal štátny znak Francúzska skryté v ňom.
Okrem toho mal Leonardo predstavy aj o interakcii mechanizmov s ľudskými orgánmi, t.j. už na prelome 15.-16. storočia predpokladal moderný vývoj protéz riadených priamo nervovým systémom človeka.
Mechanickí hudobníci a chodiace motory
V 16. storočí bolo v Európe vytvorených mnoho zariadení, ktoré využívali najmä naťahovacie (hodinkové) mechanizmy. Napríklad v Nemecku vyrobili umelú mušku a orla, ktorí vedeli lietať, a v Taliansku robotku, ktorá hrala na lutne.
V 17. storočí Európania vyvinuli a zdokonalili prvé mechanické „kalkulačky“. Najprv vedia len sčítať a odčítať, no koncom storočia už vedia deliť a násobiť.
Tento moment možno považovať za prelomový bod v histórii robotiky, keďže sa paralelne začínajú rozvíjať dve vetvy poznania, ktoré sa v budúcnosti využijú na vytváranie moderných robotov:
- vývoj strojov, ktoré napodobňujú a nahrádzajú človeka a jeho činy;
- tvorba zariadení určených na ukladanie a spracovanie informácií.
Paralelne, mechanickyhumanoidné zariadenia schopné hrať na hudobné nástroje, písať a kresliť.
Začiatok 19. storočia bol poznačený začiatkom „priateľstva“ľudí s elektrinou. Začína sa rýchlo šíriť a preniká do mnohých sfér ľudskej činnosti. Súčasne sa zdokonaľovali rôzne mechanické počítače a analytické stroje, vynašiel sa telefón a telegraf.
Sú známe príbehy o rôznych humanoidných strojoch údajne vynájdených a používaných v USA počas 19. storočia:
- v roku 1865 vytvoril dizajnér Johnny Brainard takzvaného parného muža, ktorý bol zapriahnutý do voza namiesto koňa. Bola to v skutočnosti lokomotíva, ktorá vyzerala ako osoba (iba oveľa väčšia). Musel byť neustále „topený“a ovládal sa ako kôň opraty. Tvrdilo sa, že dokáže „chodiť“rýchlosťou až 50 km/h.
- Po chvíli už Frank Reid testuje „elektročloveka“, ale o tomto vynáleze sa vie len málo.
- V roku 1893 predstavil Archie Campion model umelého vojaka poháňaného parou s názvom Boilerplate, ktorý bol údajne opakovane používaný v praxi, t. j. v bitkách.
Všetky tieto informácie sú zaujímavé, ale vyvolávajú určité pochybnosti, pretože napriek zdanlivo výnimočným vlastnostiam sa tieto produkty nikdy nedostali do sériovej výroby, na rozdiel od parných lokomotív, parníkov a podobne. S najväčšou pravdepodobnosťou existovali iba vo forme prototypov a nikdy nenašli svoje uplatnenie,sú to v skutočnosti hračky pre dospelých.
20. storočie je rozkvet robotiky
V 20. storočí vstupuje história robotiky do svojej poslednej fázy, čo viedlo k vytvoreniu robotov, ktoré ľudstvo dnes pozná.
V oblasti elektroniky dochádza k prelomom, objavujú sa diódy a triódy. Prvé elektrónkové počítače sú najprv vyvinuté teoreticky a potom implementované.
Súčasne vzniká prvý elektronický humanoidný robot, ovládaný na diaľku, schopný sa pohybovať a rozprávať. Potom prichádza elektronický pes, ktorý reaguje na svetlo a vie štekať.
Koncom prvej tretiny 20. storočia sa rádiovo ovládaní androidi učia telefonovať, chodiť, dokonca pôsobiť ako lektori na výstave, fajčiť cigarety atď. V tej chvíli si už mnohí mysleli, že už toho veľa nezostáva – a roboty nahradia ľudí. Neskôr sa však ukáže, že vtedajších androidov nebude možné využiť na akúkoľvek prácu pre nedostatočný rozvoj vtedajších technológií.
Tieto zistenia však vynálezcov nezastavia – androidi sa naďalej objavovali a stále sa vyvíjajú.
V 40. – 50. rokoch 20. storočia pokračuje zdokonaľovanie elektroniky, počítačov a počítačového programovania, objavuje sa pojem „umelá inteligencia“, po ktorom dochádza k výraznému skoku vo vývoji robotiky, roboti začínajú „chytrovať“. "rýchlo."
Konečne sa od začiatku 60-tych rokov začína plniť sen ľudstva – stroje začínajú ľudí nahrádzať ťažkými, nebezpečnými anezaujímavé zamestnania. Objavujú sa prvé robotické manipulátory moderného typu. Najprv vykonajú pre človeka len tie najnepohodlnejšie operácie, potom sa vytvoria automatické montážne linky.
Postupom času začína šialenstvo ľudí s robotmi. Pre deti sú otvorené mnohé krúžky a školy robotiky, vyrábajú sa rôzne vzdelávacie hračky a konštruktéri. Zábavný priemysel tiež nezostáva bokom - v roku 1986 vyšiel prvý diel filmu „Terminátor“, ktorý vzbĺkol po celom svete.
Domáca robotika
História robotiky v Rusku, ako aj v Európe, má viac ako jedno storočie. Ruskí vedci už nejaký čas držia krok so svojimi európskymi kolegami v dizajne rôznych automatov: v poslednej tretine 18. storočia vznikol v Rusku výpočtový stroj s názvom Jacobsonov stroj a v roku 1790 Ivan Petrovič Kulibin vytvoril jeho slávne „vaječné“hodiny. Bolo do nich zabudovaných niekoľko ľudských postáv, ktoré vykonávali určité úkony, hodiny tiež hrali hymnu a iné melódie.
Boli to ruskí vedci, ktorí urobili niekoľko významných objavov v histórii robotiky. Semjon Nikolajevič Korsakov položil základy počítačovej vedy v roku 1832. Vyvinul niekoľko strojov schopných vykonávať inteligentné výpočty pomocou diernych štítkov na ich programovanie.
Boris Semenovich Jacobi v roku 1838 vynašiel a otestoval prvý elektromotor, ktorého základná konštrukcia je relevantná dodnes. Jacobi,po nainštalovaní na loď sa s jeho pomocou prešiel po Neve.
Akademik P. L. ChebyshevV roku 1878 predstavil prvý prototyp kráčajúceho vozidla – kráčajúceho auta.
M. A. Bonch-Bruevich vynašiel v roku 1918 spúšť, vďaka ktorej bolo možné vytvoriť prvé počítače, a V. K. Zworykin o niečo neskôr demonštruje elektrónku, z ktorej vznikla televízia.
Prvý počítač sa objavil v ZSSR v roku 1948 a už v roku 1950 bol vydaný MESM (malý elektronický počítací stroj), v tom čase najrýchlejší v Európe.
Oficiálne možno históriu robotiky v Rusku počítať od roku 1971. Potom bola na Baumanovej vyššej technickej škole v Moskve vytvorená katedra špeciálnej robotiky a mechatroniky, ktorú viedol akademik E. P. Popov. Stal sa zakladateľom národnej školy inžinierskej robotiky.
Domáca veda primerane konkurovala zahraničným. Ešte v roku 1974 sa sovietsky počítač stal majstrom sveta v šachovom turnaji medzi strojmi. A superpočítač Elbrus-3, ktorý vznikol v roku 1994, bol dvakrát rýchlejší ako najvýkonnejší americký počítač tej doby. Do sériovej výroby sa však nedostal, možno pre zložitú situáciu v krajine v tom čase.
Ruskí automatickí kozmonauti
Oficiálne sa začiatok robotiky v Rusku datuje do roku 1971. Vtedy bola v ZSSR oficiálne uznaná ako veda. Hoci v tom čase už útočné pušky ruskej výroby preorávali priestory vesmíru silou a hlavňou.
V roku 1957 prvý na sveteumelý zemský satelit. V roku 1966 vysielala stanica Luna-9 na Zem rádiový signál z povrchu Mesiaca a prístroj Venera-3, ktorý úspešne dosiahol planétu, tam nainštaloval vlajku ZSSR.
Za štyri roky boli spustené ďalšie dve lunárne stanice a obe úspešne dokončili svoju misiu. Lunokhod-1, dodaný Lunou-17, fungoval trikrát dlhšie, ako sa plánovalo, a poskytol sovietskym vedcom veľa cenných informácií.
V roku 1973 iná stanica rovnakej série dopravila na Mesiac ďalší lunárny rover, ktorý si tiež dokonale poradil so svojou úlohou.
Robotika v našej dobe
Moderné roboty prenikli do mnohých oblastí ľudského života. Ich rozmanitosť je úžasná: sú tu len detské hračky a celé automatizované továrne, chirurgické komplexy, umelé domáce zvieratá, vojenské a civilné bezpilotné vozidlá. Ich neustály vývoj a zdokonaľovanie vykonávajú mnohé organizácie vo svete. V Rusku má vedúce postavenie vo vedeckej robotike Centrálny výskumný ústav robotiky a technickej kybernetiky (Ústredný výskumný ústav robotiky a technickej kybernetiky) v Petrohrade, založený v roku 1961 ako projekčná kancelária na Polytechnickom inštitúte. V tomto najväčšom centre boli vyvinuté elektronické systémy pre kozmickú loď Buran, stanice série Luna a medzinárodnú vesmírnu stanicu.
Špecializácia „Mechatronika a robotika“a podobné sú prítomné v mnohých technickýchuniverzitách vo svete. Odborníci s takýmto vzdelaním sú na trhu práce veľmi žiadaní, pretože automatizácia preniká čoraz hlbšie do mnohých oblastí ľudskej činnosti. Pre tých, ktorí majú radi túto tému vo svojom voľnom čase, bolo vydaných veľa kníh o robotike v Rusku aj v iných krajinách.
Napriek tomu, že súčasná technológia dosiahla nebývalé výšky a roboty ľudia aktívne využívajú, ich humanoidní predstavitelia – androidi – sú stále „bez práce“. Zdokonaľujú sa, vyvíjajú sa čoraz zložitejšie modely, no v praktickej aplikácii stále beznádejne strácajú na svojich kolesových, pásových a dokonca aj stacionárnych „kolegov“a zostávajú vo všeobecnosti hračkami. Faktom je, že ľudská chôdza je veľmi zložitý proces, ktorý nie je také ľahké napodobniť strojom.
Okrem toho z praktického hľadiska nie sú humanoidné roboty naliehavé. V priemysle úspešne fungujú stacionárne manipulátory kombinované do automatických výrobných liniek. Tam, kde je potrebný pohyb, či už je to nakladanie skladu, odmínovanie bômb, kontrola zničených budov, je kolesový a pásový pohon oveľa jednoduchší a efektívnejší ako napodobňovanie ľudských nôh.
Napriek tomu ľudia prácu na androidoch neodmietajú, po celom svete sa pravidelne konajú súťaže, kde zástupcovia rôznych škôl robotiky predvádzajú svoje zručnosti v ovládaní svojich produktov. Turnaje sa neustále organizujú priamo medzi strojmi, napríklad v šachualebo futbal.
Klasifikácia robotov
Existuje niekoľko metód klasifikácie. Podľa charakteru vykonávanej práce sa stroje delia na priemyselné, stavebné, pre poľnohospodárstvo, pre dopravu, domácnosť, armádu, bezpečnosť, zdravotníctvo a výskum.
Podľa typu ovládania sa delia na operátorom riadené, poloautonómne a plne autonómne.
Autá prvého typu sú jednoducho autíčka na diaľkové ovládanie (najjednoduchším príkladom je detské rádiom ovládané autíčko alebo helikoptéra). Poloautonómne môžu vykonávať niektoré operácie samostatne, ale v kľúčových bodoch je stále potrebný ľudský zásah. Plne autonómne roboty vykonávajú celý rozsah operácií nezávisle (napríklad manipulátory automatických montážnych liniek).
Podľa úrovne mobility sa rozlišujú tieto triedy robotov: stacionárne a mobilné. Stacionárne - to sú rovnaké manipulátory, na ktoré je každý zvyknutý vidieť napríklad v automobilkách. Mobily sa ďalej delia na chodiace, kolesové alebo húsenicové.
Bubeníci modernej produkcie
Odvetvie, v ktorom hlavná časť moderných automatických zariadení nachádza praktické uplatnenie, sú rôzne priemyselné výroby.
História priemyselnej robotiky sa začína v roku 1725, keď bola vo Francúzsku vynájdená perforovaná páska, ktorá sa používa na programovanie tkáčskych stavov.
Začiatok automatizácie výroby nastal v 19. storočí, kedyFrancúzsko spustilo masovú výrobu automatických tkáčskych stavov na diernych štítkoch.
V roku 1913 nainštaloval Henry Ford vo svojej továrni prvú montážnu linku na montáž automobilov. Montáž jedného auta trvala približne hodinu a pol. Samozrejme, táto linka ešte nebola plne automatizovaná, ako je tomu teraz, ale bol to výstup na kvalitatívne novú úroveň výroby.
Oficiálne sa používanie robotov vo výrobe začína v roku 1961, keď bol v závode General Motors v New Jersey nainštalovaný prvý oficiálne vyrobený manipulátor. Tento stroj pracoval na hydraulických pohonoch a bol naprogramovaný pomocou magnetického bubna.
Boom priemyselnej automatizácie prišiel v 70. rokoch. V roku 1970 vznikol v USA prvý manipulátor moderného typu pre použitie v priemysle: mal elektrické pohony so šiestimi stupňami voľnosti a bol riadený z počítača. Súčasne prebiehal vývoj vo Švajčiarsku, Nemecku a Japonsku. V roku 1977 bol vydaný prvý japonský robot.
Začiatkom 80. rokov začal General Motors automatizovať svoju výrobu a už v roku 1984 s tým začalo aj Rusko - AvtoVAZ získava licenciu na samostatnú výrobu robotov od nemeckej spoločnosti KUKA Robotics. Dlaň je však stále u Japoncov – v polovici 90. rokov boli dve tretiny z celkového počtu robotov na svete sústredené v Japonsku, teraz je to asi polovica.
Dnes si predstavte automobilový priemysel a akékoľvek iné in-linevýroba bez mechanických pomocníkov je takmer nemožná. Na prvom mieste sú zváracie automaty. Presnosť robotického laserového zvárania je na desatiny milimetra. Takéto zariadenie je schopné súčasne rezať kov na časti.
Nasledujú mechanizmy, ktoré vykonávajú operácie nakladania a vykladania, vkladajú polotovary do strojov a skladujú hotové výrobky.
Tretím miestom v oblasti automatizácie je kovanie a zlievareň. V súčasnosti sú takmer všetky takéto dielne v Európe robotizované, keďže tam sú pracovné podmienky pre ľudí veľmi ťažké.
Ďalšie operácie, na ktoré sa v súčasnosti najčastejšie používajú automatické stroje, sú ohýbanie rúrok, vŕtanie otvorov, frézovanie a povrchové brúsenie.
Kde môžu stroje nahradiť ľudí?
Odpoveď na otázku, či má človek alebo robot vykonávať tú alebo onú prácu, spočíva v rozdieloch medzi ľuďmi a strojmi. V súčasnosti aj tie najpokročilejšie stroje fungujú podľa určitých algoritmov (aj keď niekedy veľmi zložitých), ktoré sú prednastavené v programe. Nemajú slobodnú vôľu, slobodu voľby, túžby, impulzy, nič, čo by určovalo tvorivú zložku človeka.
Robot dokáže robiť prácu s veľkou zložitosťou a precíznosťou, dokáže ju vykonávať v podmienkach, v ktorých by človek neprežil ani hodinu. Nebude však môcť napísať knihu alebo scenár k novému filmu, vytvoriť obraz, pokiaľ mu ho predtým nevložil do pamäti niekto.
Preto povolaniakreatívne, kde je dôležitá originalita, nekonvenčné myslenie, samozrejme, ostáva ľuďom. Robot môže byť zvárač, nakladač, maliar, dokonca aj astronaut, ale nemôže sa stať (aspoň v súčasnom štádiu vývoja) spisovateľom, básnikom alebo umelcom.
Mali by sme sa báť robotov?
Hlavným strachom ľudstva v súvislosti so strojmi je strach, že keď sa stanú dokonalými, jedného dňa prestanú poslúchať a začnú žiť svoj vlastný život a premenia ľudí na otrokov. Tento strach išiel ruka v ruke s rozvojom robotiky. Nachádza výraz v mytológii (napríklad židovský mýtus o golemovi, ktorý sa búri proti svojmu tvorcovi), ako aj v umení. Najznámejšie filmy sú "Matrix", "Terminátor", veľa kníh rozprávajúcich o povstaní strojov. Zotročením ľudstva jeho bývalými služobníkmi končí aj hra Karla Čapka, ktorá dala život slovu „robot“.
V súčasnej fáze rozvoja vedy sú však tieto obavy zbytočné. Roboty nemajú vedomie podobné ľuďom, takže nemôžu mať vôbec žiadne túžby, nehovoriac o túžbe ovládnuť svet.
Aby bolo možné reprodukovať vedomie v stroji, musí človek najprv zistiť, čo je jeho vlastné vedomie, ako a z čoho sa tvorí. Odpoveď na túto otázku leží v hĺbke ľudského mozgu, ktorý ani zďaleka nie je úplne preskúmaný.
Aby sa roboty „vzbúrili“, musia pochopiť, čo je svetovláda a prečo ju potrebujú.
A až do tohto bodu akékoľvek,aj ten najkomplexnejší a najdokonalejší stroj sa v podstate nelíši od kuchynského robota alebo mlynčeka na kávu. Preto otázka, kto bude nakoniec ten hlavný na Zemi – robot alebo človek, zatiaľ nie je naliehavá.
