История робототехники: как выглядели самые первые роботы?

Человек и робот – оба программируемы!

Когда рождается человек, то его мозг похож на самую примитивную операционную систему умной машины. Новорожденный умеет лишь дышать, есть, пить, спать и т. д.

Чтобы из маленького человечка вырос человек разумный, его операционную систему придется сильно обновить. Причем, сделать это нужно до определенного возраста. Если малыша вовремя не научить говорить, ходить и делать еще много других, присущих людям вещей, то уже никогда не получится перепрошить его операционку. Примером тому служат дети Маугли. Если их вырастили животные, то научить человеческим навыкам их так и не удается.

Получается, что в операционную систему (мозг) ребенка, выросшего в джунглях с волками, вложены другие обновления, другие программы. Не от биологических родителей – людей, а от воспитателей – животных. Чем не программирование?

История робототехники

История робототехники, как ничто иное, демонстрирует путь проб и ошибок. Получается, сначала мы хотели сделать робота похожим на себя, потом поняли, что надо делать машину, лишенную наших недостатков. Пусть она будет только для одной задачи, зато делать ее она будет очень хорошо. Теперь же мы поняли, что оба типа роботов имеют право на жизнь.

При этом, они не являются конкурентами друг другу. Они смогут не просто существовать вместе, но и помогать друг другу. Например, робот-погрузчик будет привозить со склада краску, человекоподобный робот, который на ночную смену заменит человека, зальет ее в робота-маляра и нажмет своим механическим пальцем кнопку на пульте. Утром к этому же пульту вернется человек, а своего сменщика поставит на зарядку.

Вот научите роботов слишком многому, а они начнут за вас даже в компьютерные игры играть.

Вы справедливо спросите, для чего нужно это промежуточное звено в виде человекоподобного робота? Нужно это для того, чтобы роботы помогали, а не заменяли нас. Приведенный пример описывает только одну ситуацию из множества, в которой роботы будут управлять роботами, но оставят место и для человека. Нельзя доверять им слишком многое. Каким бы романтичным не было такое будущее, перекладывать на роботов все свои дела нельзя, иначе мы получим антиутопию в реальной жизни.

По материалам hi-news

PETMAN — военный робот

Разработанный Boston Dynamics (с небольшой, гм, помощью Министерства обороны США), этот абсурдно реалистичный робот-гуманоид используется для тестирования защитной одежды. Датчики в искусственной коже PETMAN могут обнаруживать любые химические вещества, просачивающиеся через костюм, и его высокотехнологичная кожа имитирует физиологию человека внутри костюма, производя пот и регулируя температуру.

Агентство передовых оборонных исследовательских проектов министерства обороны США DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) успела создать много роботов для различных миссий, но PETMAN возможно самое удивительное из них.

Робот, похожий на человека, одетого в камуфляжный костюм, может подниматься по ступенькам, отжиматься, бегать и делать множество других движений на поле боя.

От классического «Метрополиса» и культового «Терминатора» до «Тихоокеанского рубежа» и «Живой стали» — мы собрали лучшие фильмы про роботов в истории кинематографа.

Люди интересовались искусственными существами едва ли не с самого зарождения цивилизации. Практически во всех древних мифологиях есть прообразы роботов из научной фантастики: механические помощники Гефеста у греков, големы из еврейских легенд и глиняные великаны из скандинавских, а еще бронзовая армия критян, Галатея, солдаты из зубов дракона — материала хватит на отдельную статью.

К созданию реальных автоматронов, предвестников роботов, приложили руку едва ли не все талантливые инженеры древности и Средневековья — от греческого механика Архита Тарентского и «отца пневматики» Ктесибия до арабского изобретателя Аль-Джазари и не нуждающегося в представлении Леонардо да Винчи.

А нынешнее общеизвестное название «робот» автоматическим устройствам в 1921 году дал чешский классик Карел Чапек, причем само слово происходит от привычного славянскому слуху robota, что означает «подневольный труд».

Неудивительно, что в XX веке, пережившем сразу несколько промышленных революций, тема искусственных помощников была исследована во всех ее проявлениях. И, разумеется, самой популярной в массовой культуре всегда оставалась идея возможного выхода роботов из-под контроля и захвата власти над человечеством. Правда, Айзек Азимов немного успокоил истерию фантастов своими знаменитыми законами робототехники, но и в них, в свою очередь, нашлись лазейки и противоречия, через которые злобный искусственный интеллект продолжал дотягиваться до горла несчастных хомо сапиенсов. Во всяком случае, в кино и литературе.

Однако стоит провести символическую черту между несколькими терминами, которые люди привыкли путать: робот, киборг, андроид и синтетический организм. Различить их, на самом деле, очень просто.

Робот — автоматическое устройство, предназначенное для осуществления различного рода механических операций, которое действует по заранее заложенной программе, само или через оператора. R2-D2 из «Звездных войн» или «егеря» из «Тихоокеанского рубежа» — самые настоящие роботы, без каких-либо оговорок, хоть первый и действует самостоятельно, а вторые управляются людьми.

Киборг — машинно-человеческий гибрид, биологический организм, содержащий механические или электронные компоненты. Робокоп из одноименной серии фильмов, Мотоко из «Призрака в доспехах» и далеки из «Доктора Кто» (а также формально любые люди, имеющие механические протезы) — это именно киборги. А вот терминатор Т-800, к примеру, вполне обычный робот, всего лишь замаскированный человеческой плотью.

Синтетический организм — название говорит само за себя. Это уже живые существа, но созданные искусственно, например, с применением генной инженерии, как репликанты в «Бегущем по лезвию».

С андроидами ситуация немного сложнее. Это понятие охватывает две разные сущности, объединенных одной чертой — своей гуманоидностью. Андроидами могут быть как роботы, внешне напоминающие людей, так и синтетические организмы. С этой точки зрения C-3PO из «Звездных войн», многие терминаторы, в том числе Т-800 и Т-1000, Ава из «Ex Machina» и Кей из «Бегущего 2049» — разные, но все же андроиды.

В этой подборке мы рассмотрим только те фильмы, в которых появлялись именно роботы, а не синтетические организмы (простите, Харрисон Форд и Райан Гослинг) или киборги (сразу отбрасываем «Хардкор» и «Универсального солдата»), причем они должны играть значительную роль в сюжете (а значит, «Интерстеллар» и новый «Кингсмен» тоже идут мимо).

Зачем нужны соревнования по робототехнике?

Основатель фонда «Вольное дело» Олег Дерипаска говорит, что вся техника, которая окружает нас сегодня, придумана и создана инженерами, у которых было любопытство, желание узнавать неизведанное. «Именно от инженеров и технических специалистов зависит то, каким будет наш завтрашний день. Их идеи, основанные на творческом подходе, прочных знаниях и постоянном стремлении к новаторству, заставляют мир двигаться вперед», — считает он.

Будущее российской и мировой робототехники сейчас находится в руках детей, которые интересуются этой наукой, создают свои первые проекты, привозят их на соревнования, чтобы показать свои работы и посмотреть на чужой опыт.

Здесь трудно переоценить вклад программы «Робототехника» фонда «Вольное дело», в рамках которой с 2009 года организуются общероссийские инженерно-технические соревнования, которые завершаются всероссийским фестивалем PROFEST (до 2017-го он назывался «Робофест») . Победители PROFEST уже отправляются представлять нашу страну на международных соревнованиях. Глава фонда «Вольное дело» Олег Дерипаска считает, что результат невозможен без опыта — развития, тренировки ума и талантов:

Сейчас в программе «Робототехника» участвует более 15 тысяч школьников и студентов из 69 регионов России. За десять с лишним лет создано 500 ресурсных региональных центров, подготовлено более тысячи аттестованных инструкторов. С программой сотрудничают 27 вузов и 8 предприятий-партнеров.

За время существования программы в фестивале PROFEST участвовали более 100 тысяч школьников. Каждый третий из них впоследствии поступил в технический вуз.

Анастасия Сигинова вспоминает своих подопечных на детских соревнованиях, которых годы спустя она встречала в Сколково на конкурсах по созданию автономного беспилотного автомобиля, в составе команд крупных компаний или в качестве студентов факультетов робототехники. «Это очень приятно», — делится она.

Степфордские жёны

  • Ужасы, фантастика, триллер.
  • США, 1975 год.
  • Длительность: 115 мин.
  • IMDb: 6,9.

Фотограф Джоанна вместе с семьёй переезжает из шумного Манхэттена в маленький городок Степфорд. Джоанне в городке не нравится — уж слишком идеальные в нём домохозяйки. Со временем девушка узнаёт страшный секрет этого места: женщин здесь подменили на роботов. Джоанна пытается убраться из города как можно дальше, но её мужу эта затея не по душе.

Американская классика времен разгара Холодной войны подарила миру один из самых ярких антимилитаристских образов, культовую фразу инопланетянина (почти русскую по звучанию) «Клаату барада никто» и непобедимого робота Горта.

Ремейк с Киану Ривзом, сконцентрированный уже не на гонке вооружений, а на экологии, не имел даже доли успеха оригинала.

Феминистическая история писателя Айры Левина о городе, где женщин тайно подменяют андроидами, думающими только о домашнем хозяйстве, в двух фильмах была решена кардинально разными способами. Если картина 1975 года — настоящий триллер с мрачной атмосферой и жуткой концовкой, то ремейк сделали беззубой и не слишком смешной комедией, не столько критикующей патриархат, сколько добродушно подшучивающей над ним.

Что характерно, старый фильм был чрезвычайно успешен и получил сразу три сиквела, а новый полностью провалился в прокате, несмотря на присутствие звезд Николь Кидман, Мэттью Бродерика, Глен Клоуз, Бетт Мидлер и Кристофера Уокена.

Антропоморфный воин

Любимое детище фантастов становится реальностью. Воинские специальности роботы давно и успешно осваивают в США. Правда, речь пока идет об автоматизированных боевых системах, прекрасно зарекомендовавших себя во время операций в Ираке и Афганистане. Такие аппараты с успехом справляются с разведывательными и инженерными задачами.

Боевые человекоподобные роботы из-за чрезвычайно высокой стоимости существуют в единичных экземплярах в качестве выставочных образцов. Например, пилотируемый андроид METHOD1, продемонстрированный корейскими разработчиками. Шагоход умеет двигать руками и передвигаться, имитируя движения оператора. Огромный человекоподобный робот имеет высоту 4 метра и вес 1,5 тонны.

Более скромные размеры имеет российский андроид, зато он обладает гораздо большим функционалом: стрельба из пистолета, управление квадроциклом, оказание медицинской помощи. Робот представляет собой адаптированную для военных задач версию более ранней модели SAR-401 (НПО » Андроидные технологии»), созданную для нужд корпорации «Роскосмос».

RoBoy — робот, распечатанный на 3D-принтере

Roboy является гуманоидом, созданным при помощи 3D-принтера. Он был построен, чтобы помочь докторам диагностировать жертв инсульта и понять, как взаимодействуют мозг и тело. 

«RoBoy будет имитировать заболевания, которые врачи должны диагностировать», сообщил Рафаэль Гостеллер, глава проекта Roboy в Швейцарском Федеральном институте технологий в Цюрихе. Он добавил, что все данные можно будет далее использовать в сфере протезирования.

Робот был создан командой из более 40 инженеров и ученых.

У него мягкая, эластичная кожа, модульные мышцы, а чтобы они лучше имитировали человеческие мышцы, инженеры прикрепили к ним спиральные пружины.

Самой сложной частью создания робота было конструирование рук. Их сначала напечатали на 3D-принтере вместе с суставами. После этого внутрь вставили большое количество проводов, разместив их по тонким каналам.

Чтобы усовершенствовать мышцы, связки и сопутствующую работу по электронике, была собрана команда из Лаборатории искусственного интеллекта университета Цюриха и Исследовательского проекта Myorobotics, за которым следит Лаборатория встроенных систем Технического Университета Мюнхена.

RoBoy впервые был представлен публике в марте 2013 года в Цюрихе. После этого стартовал его тур по миру. Робот демонстрировал свои умения на различных выставках и в театрах.

Человек – продукт биоинженерии?

Давайте сравним тело человека и робота. Не по внешним данным, по принципу работы. У первых тело представляет собой сложнейшую самодостаточную систему. Но, умные машины устроены аналогично.

Мозг человека и робота это компьютер, который собирает информацию от многочисленных датчиков. В человеческом теле сигнал бежит по нейронным связям, как по электрическим проводам. Затем мозг анализирует информацию и решает, как на нее отреагировать. Не так ли действует компьютер?

Глаза человека аналогичны камерам. Уши – звуковым датчикам. Через рот в тело поступает энергия. ЖКТ выступает в виде двигателя, сжигающего топливо и превращающего его в энергию. Получается наша пища выполняет роль бензина или электричества. По венам и артериям, как по электрическим кабелям движется живительная жидкость.

Проведя подобные аналогии пары, вы уже не сможете категорично отрицать, что человек и робот похожи. Может быть люди – это разновидность биологических машин?

Где используются роботы?

Современную медицину очень трудно представить без роботов. При лучевой терапии они способны учитывать движение опухоли при дыхании человека и действовать прицельно, не задевая здоровые ткани. Один из известных примеров — робот-хирург Da Vinci. Он проводит операцию через небольшие проколы, действуя микроскальпелями. При таком вмешательстве восстановление проходит гораздо быстрее, чем после обычной полостной операции.

Активное распространение получают автономные мобильные объекты — как военные, так и гражданские, в том числе транспортные и почтовые роботы. Ученые активно занимаются вопросом коллаборативного управления — это либо выполнение действий под супервизорным управлением человека, либо совместная работа двух роботов.

На различных производствах активно используются промышленные роботы, которые берут на себя все тяжелые действия и то, что требует высокой точности. Например, человек может варить металл с точностью до 1 миллиметра, а погрешность в действиях робота составляет сотые доли миллиметра. Современные автомобили собираются практически без участия человека. В сети есть много видеороликов с завода, где производят автомобили Tesla, и эта роботизированная линия завораживает.

Логистика — один из важных драйверов развития робототехники. Использование дронов и роботов на складе стало общемировой тенденцией. Например, на складах Amazon товары упаковывают роботы, что снижает операционные расходы компании на 20%. Товары обрабатываются быстрее, сокращается складская площадь, потому что роботы ее эффективнее используют.

Тот же Amazon активно продвигает доставку мелких грузов с помощью дронов, но пока в тестовом режиме. «Почта России» участвует в проекте по беспилотной доставке грузов, сейчас идут испытания дронов и проработка инфраструктуры. Компания «Яндекс» тоже разрабатывает роботов для доставки небольших грузов и еды. Но это небольшие колесные устройства, которые будут двигаться по городским тротуарам.

В книге «Рынок робототехники: угрозы и возможности для России» описаны рекордные показатели сектора образования: для обучающих программ в 2017 году купили 70 роботов, что составило 10% от общего объема продаж. Авторы книги также отмечают, что роботов используют для производства электроники и в химпроме, а в 2018 году интерес появился и у предприятий пищевой промышленности.

32. «Трансформеры». Серия фильмов (2007-2017)

Кто-то может удивиться, почему творение одного из самых ненавидимых режиссеров в мире вообще оказалось в списке «лучших», но, если посмотреть на ситуацию объективно, все встанет на свои места. Да, «Трансформеры», выросшие из культового мультсериала, максимально пренебрежительно отнеслись к своему предшественнику и с каждым фильмом все больше страдали от бессмысленности сюжета, вызывающей эпилепсию графики, неоправданного ура-патриотизма, шуток ниже пояса и сексуальной объективации женщин.

Однако как минимум первая часть франшизы проявила определенную фантазию в демонстрации гигантских роботов-инопланетян и на тот момент была прорывной в плане использования спецэффектов. Многие даже всерьез считают, что Бэй должен был получить пару-тройку технических «Оскаров» за свои эксперименты. Так что в историю кинематографа десептиконы и автоботы войдут однозначно, правда, едва ли с парадного входа.

Современные роботы

Несмотря на все заслуги, титул «отца робототехники» принадлежит не Вадиму Мацкевичу, не Жаку де Вокансону и даже не Леонардо да Винчи. Этот титул был дан американскому инженеру Джозефу Энгельбергеру (Joseph Engelberger), который в 1956 году познакомился с изобретателем Джорджем Деволом (George Devol). Спустя три года со дня знакомства, они представили миру производственного робота Unimate #001. Впоследствии механизм был несколько раз усовершенствован и появился первый робот для сборки автомобилей. Его установили на одном из заводов General Motors для помощи в литье деталей.

Unimate #001 — первый промышленный робот

На протяжении следующих десятилетий робототехника скакнула далеко вперед. Примерно с 1970 по 2000 годы инженеры придумали множество новых датчиков и контроллеров, которыми можно управлять при помощи разных языков программирования. Роботы в современном обличье появились в 1999 году, когда компания Sony представила робота-собаку по кличке AIBO. Она ведет себя живой организм и умеет выполнять практически все собачьи команды.

История роботов AIBO

Вскоре после этого разработкой роботов занялась компания Boston Dynamics. О ней мы часто рассказываем на нашем сайте, а новости об обновлениях фирменных роботов публикуем в нашем Telegram-канале. Разумеется, до совершенства созданным роботам еще далеко и инженерам предстоит проделать много работы.

Четыре подхода к обеспечению совместной безопасной работы

В соответствии с гармонизированными стандартами безопасности роботов ANSI/RIA 15.06 «Industrial Robots and Robot Systems — Safety Requirements», ISO 10218 («Robots for industrial environments — Safety requirements»)3 и новой редакцией упомянутого выше стандарта TS 15066, существует четыре подхода к безопасной совместной работе робота с человеком:

  • контролируемый останов безопасности;
  • ручное управление;
  • мониторинг скорости и сближения с человеком;
  • ограничение по мощности усилия и моменту силы.

Перечисленные подходы касаются наиболее трудно понимаемых аспектов в сотрудничестве человека и робота. Чтобы избежать путаницы, Нельсон Ши предлагает производителям рассматривать каждый из четырех методов совместной работы как часть общего сценария, а не оторванные друг от друга подходы.

В каждом случае робот и его оператор (человек) разделяют между собой общее рабочее пространство. При подходе с контролируемой безопасностью путем останова предпосылкой является то, что в таком пространстве робот или его манипулятор вообще не должен двигаться. Что касается ручного управления — многим кажется, что этот метод используется только для обучения (рис. 1). Нельсон Ши утверждает, что это не так: «Когда вы перемещаете манипулятор робота, чтобы научить его определенным задачам, это не то ручное управление, которое имеется в виду. При обучении робот не работает в автоматическом режиме». Когда для описания совместной работы используется понятие «ручное управление», это значит, что робот и человек занимают общее разделяемое пространство, но робот движется только тогда, когда он находится под непосредственным управлением человека.

Рис. 1. Если руку коллаборативного робота перемещают, чтобы его чему-то научить, то это не то же самое, что ручное управление

«В режиме мониторинга скорости и сближения как робот, так и человек могут свободно передвигаться в общем рабочем пространстве, — поясняет Нельсон Ши. — Но как только расстояние между роботом и человеком становится критически близким, робот останавливается, т. е. фактически в этом случае используется первый сценарий (контролируемый останов безопасности). В режиме ограничения мощности усилия и момента силы можно допустить прямой контакт между человеком и роботом. То, как осуществляется это ограничение, зависит как от особенностей сферы применения робота, так и от его непосредственной конструкции. В этом случае при прямом контакте робота с человеком не должно быть риска ни нанесения ему травмы, ни даже просто причинения боли».

Нельсон Ши также говорит, что в выборе методов обеспечения безопасности нет каких-либо ограничений. Можно использовать любое сочетание четырех указанных выше методов совместной работы в общей зоне, представленных в одной роботизированной системе, или даже всех четырех одновременно. Новый стандарт TS 15066 включает формулы для расчета защитного предельно допустимого расстояния при мониторинге скорости перемещения робота или его манипулятора и его сближения с человеком.

Но, возможно, наиболее интересной частью технических требований стандарта является приложение, в котором содержатся указания о том, как установить предельные уровни, т. е. выбрать допустимые значения болевых порогов для различных частей тела

Это особенно важно учитывать при разработке и использовании приложений с ограничением по мощности усилия и моменту силы. Затем данные уже могут быть экстраполированы для определения ограничений по скорости перемещения

«Хотя в рассматриваемом стандарте есть информация об особенностях всех четырех режимов совместной работы человека и робота в общем пространстве, но наиболее интересными для нас являются данные по роботам, для которых требуются определенные ограничения по мощности усилия и моменту силы, — отмечает Жан-Филипп Джобин (Jean-Philippe Jobin), технический директор компании Robotiq, производителя адаптивных захватов для совместных роботов. — Сейчас мы видим все больше таких роботов на рынке, а раньше у нас не было четких указаний, чтобы помочь людям безопасно установить и использовать этих роботов на предприятиях — кроме стандарта ISO 10218 «Robots and robotic devices — Safety requirements for industrial robots — Part 2: Robot systems and integration»».

RoboBee (Гарвардский университет)

План состоит в том, чтобы создать автономный рой таких роботов для поисково-спасательных миссий, детального изучения погоды и искусственного опыления. С помощью сенсоров, которые будут работать в точности как антенны пчел, и специального программного обеспечения, роботы смогут сканировать движения друг друга и действовать соответственно. Размер роботов — это ключевая деталь, которая позволит им добираться до сложнодоступных зон в случае природных катастроф с легкостью и проворством.

В настоящее время инженеры работают над решением некоторых проблем самой сборки. Первая — это источник питания на борту, а вторая — уменьшение микрочипа, чтобы не мешал роботам летать. Как только проблемы будут преодолены, RoboBee будут готовы вылетать.

Остается еще один вопрос: сможем ли мы сами ускользнуть от взора этих мелких пчел?

Как создаются роботы

Пока такие роботы, которые могут имитировать человека, создаются по большому счету только для развлечения. С ними можно поговорить, использовать как аватаров или сажать их на ресепшн, как это сделано в японской гостинице, название которой переводится на русский язык, как ”Странный отель”. Не так давно были даже представлены роботы, выполняющие роль интимных игрушек. В общем, пока это больше технологии ради технологий. Позже они принесут пользу, но пока это все создается забавы ради и исследований для.

В разобранном виде робот для взрослых выглядит совсем не круто…

Гораздо больше пользы от роботов, которые зачастую имеют причудливые формы, но созданы для выполнения конкретных задач. Например, погрузчики, роботы для покраски автомобилей, подводные беспилотники и тому подобное. Все они заточены под выполнение, как правило, одной конкретной задачи, но зато справляются с ней очень хорошо. Тем более они не требуют сложных систем балансировки, как их антропоморфные коллеги, и их гораздо проще оснастить элементами питания.

Примерами более универсальных роботов могут служить творения специалистов из Boston Dynamics. Их роботы могут творить чудеса. Многих из них надо еще дорабатывать и дорабатывать, но на демонстрационных роликах они выглядят очень круто. Чего только стоят знаменитый робот-паркурщик и робот-собака. Хотя, последний при всех своих преимуществах и кажущейся пользе для армии, так и не был принят на вооружение из-за малой автономности и высокого уровня шума. Тем не менее, именно такие роботы могут приносить гораздо больше пользы, когда их доработают.

Таких роботов делают специалисты Boston Dynamics