История роботов

История роботов берет свое начало в древнем мире. Современная концепция начала развиваться с наступлением промышленной революции, что позволило использовать сложную механику и последующее введение электричества. Это дало возможность силовым машинам с небольшими компактными двигателями. В начале 20-го века было разработано понятие гуманоидной машины. Сегодня можно предусмотреть роботов размером с человека, способных к почти человеческим мыслям и движениям.

Первые применения современных роботов были на фабриках в качестве промышленных роботов — простых стационарных машин, способных создавать задачи, которые позволяли производить продукцию с меньшей потребностью в человеческом содействии. С 2000-х годов были построены промышленные роботы и роботы с искусственным интеллектом.

Ранние легенды
Понятия искусных слуг и спутников датируются, по крайней мере, еще древними легендами Кадма, которые, как говорят, посеяли зубы дракона, которые превратились в солдат и Пигмалион, чья статуя Галатеи ожила. Многие древние мифологии включали в себя искусственных людей, таких как говорящие механические служанки, построенные греческим богом Гефестом (Вулкан для римлян) из золота, глиняные големы еврейской легенды и глиняные гиганты норвежской легенды.

В греческой мифологии Гефест создал утилитарные трехногие столы, которые могли передвигаться под их собственной властью, и бронзовый человек, Талос, который защищал Крит. Талос был в конечном счете разрушен Медеей, который забросил молнию в единственном ключе свинца. Чтобы взять золотое руно, Джейсону также пришлось приручить двух огнедышащих быков с бронзовыми копытами; и, подобно Кадмусу, он сеял зубы дракона в солдат.

Индийский Локапаннатти (11-12 вв.) Рассказывает историю короля Аджаташатру Магадхи, который собрал мощи Будды и спрятал их в подземной ступе. Реликвии охраняли механические роботы (бхута вахана йанта), из королевства Римская вияя, пока они не были разоружены королем Ашокой. В египетской легенде о Роаиле младший брат Сета создал дворец и гробницу с автономными статуями, которые так реалистично воплощали жизни людей, что они ошибались за то, что были души.

Вдохновленные европейской христианской легендой средневековые европейцы разработали наглые головы, которые могли бы ответить на поставленные перед ними вопросы. Предполагалось, что Альбертус Магнус построил целый андроид, который мог бы выполнять некоторые домашние задания, но он был разрушен учеником Альберта Фома Аквинским для того, чтобы помешать его мысли. Самая известная легенда касалась бронзовой головы, разработанной Роджером Бэконом, которая была уничтожена или сломана после того, как он пропустил свой момент операции. Автоматы, похожие на людей или животных, были популярны в воображаемых мирах средневековой литературы.

Automata
Механические автоматы были построены в 10 веке до н.э. в Западной династии Чжоу. Мастер Ян Ши сделал гуманоидные автоматы, которые могли петь и танцевать. Говорят, что машина обладала живыми органами, такими как кости, мышцы и суставы. Космический двигатель, 10-метровая (33 фута) башня с часами, построенная Су Сонгом в Кайфэне, Китай, в 1088 году, отличалась механическими манекенами, которые звонили в часы, звонящие гонги или колокола среди других устройств. Фанта автоматизации продолжались в династию Тан. Дайфэн Ма построил автоматизированного гардероба для королевы. Ying Wenliang создал автомата, который предложил тосты на банкетах и ​​деревянные женские автоматы, которые играли в шэн. Среди лучших задокументированных автоматов древнего Китая — Хань Жиля, японца, который переехал в Китай в начале IX века до нашей эры.

В 4-ом столетии до н.э. математик Archytas Tarentum постулировал механическую птицу, которую он назвал «Голубь», которая была вытеснена паром. Еще одним ранним автоматом была клепсидра, сделанная в 250 году до н.э. Ктесибием Александрийским, физиком и изобретателем из Птолемеевского Египта. Герой Александрийского (10-70 н.э.) сделал множество новшеств в области автоматов, в том числе тот, который якобы мог говорить. Взяв прежнюю ссылку в «Илиаде» Гомера, Аристотель предположил в своей Политике (около 322 г. до н.э., книга 1, часть 4), что автоматы могут когда-нибудь привести к равенству людей, сделав возможным отмену рабства:

Есть только одно условие, в котором мы можем представить себе менеджеров, которым не нужны подчиненные, а хозяевам не нужны рабы. Это условие состояло бы в том, что каждый инструмент мог бы выполнять свою собственную работу, по слову командования или интеллектуальному ожиданию, например, статуи Дедала или штативы, сделанные Гефестом, о которых Гомер говорит, что «по собственному желанию они вошли в конклав Боги на Олимпе «, как будто шаттл должен плетуться сам по себе, а плектрум следует играть в свою собственную арфу.

Аль-Джазари (1136-1206), мусульманский изобретатель во времена династии Артукид, спроектировал и построил ряд автоматов, включая кухонные приборы и музыкальные автоматы, работающие на воде. Один особенно сложный автомат включал четырех автоматических музыкантов, которые плавали на озере.

Работы героев на автоматах были переведены на латынь в эпоху Возрождения 12-го века. Художник-инженер 13-го века Вильяр де Хоннекур набросал планы для нескольких автоматов. В конце XIII века Роберт II, граф Артуа, построил в своем замке в Хесдине сад с удовольствием, в который вошли несколько роботов, гуманоидов и животных.

Среди первой проверяемой автоматизации — гуманоид, нарисованный Леонардо да Винчи (1452-1519) примерно в 1495 году. Ноутбуки Леонардо, заново открытые в 1950-х годах, содержат подробные рисунки механического рыцаря в доспехах, который смог сесть, размахивать руками и двигать головой и челюстью. В 1533 году Йоханнес Мюллер фон Кенигсберг создал автомат-орла и летал из железа; оба могли летать. Джон Ди также известен тем, что создал деревянного жука, способного летать.

17-летний мыслитель Рене Декарт считал, что животные и люди являются биологическими машинами. Во время своей последней поездки в Норвегию он взял с собой механическую куклу, похожую на его мертвую дочь Франсин. В 18 веке мастер игрушек Jaques de Vaucanson построил для Людовика XV автоматическую утку с сотнями движущихся частей, которые могли есть и пить. Впоследствии Ваукансон построил гуманоидные автоматы, барабанщик и игрок в битве были отмечены за их анатомическое сходство с реальными людьми. Создание Vaucanson вдохновило европейских часовщиков на производство механических автоматов, и стало модным среди европейской аристократии собирать сложные механические устройства для развлечений. В 1770-х годах швейцарский Пьер Яке-Дроз создал движущиеся автоматы, которые выглядели как дети, которые восхищали Мэри Шелли, которая продолжила писать Франкенштейна: «Современный Прометей». Конечной попыткой автоматизации стал «Турок» Вольфганга фон Кемпелена, сложная машина, которая могла играть в шахматы против человеческого противника и гастролировала по Европе. Когда машина была принесена в новый мир, это побудило Эдгара Аллана По подготовить эссе, в котором он пришел к выводу, что механические устройства невозможно рассуждать или думать.

Японский мастер Хисашиг Танака, известный как «Эдисон в Японии», создал множество чрезвычайно сложных механических игрушек, некоторые из которых могли служить чаю, стрелы стрельбы, извлеченные из колчана, или даже рисовать характер японского кандзи. Знаменитый текст Каракури Зуи (Иллюстрированное оборудование) был опубликован в 1796 году.

Современная история

1900-х годов
В книге «Чудный Волшебник Оз» роботы назывались «механическими людьми». Примечательным персонажем был оловянный Вудман, человек из олова, который рубил деревья в лесах Оз.

1910-х годов
Первым человекоподобным роботом был солдат с трубой, сделанный в 1910 году Фридрихом Кауфманом в Дрездене, Германия. В Первой мировой войне использовалось оружие дистанционного управления, основанное на работе Никола Тесла, которая построила электрическую лодку, которую можно дистанционно контролировать по радио.

1920-е годы
Термин «робот» был впервые использован в пьесе, опубликованной чешским Карелом Чапеком в 1920 году. Руб (Universal Robots от Rossum) был сатирой, роботы были изготовлены биологическими существами, которые выполняли весь неприятный ручной труд. По словам Чапека, слово было создано его братом Йозефом из чешской роботы, что означает подневольное состояние. Игра «RUR» заменила популярное использование слова «автомат». Тем не менее, до 1950-х годов «робот» был объявлен «робитом» [разъяснением] в фильмах, радио- и телевизионных программах: примерами являются «Одинокий» эпизод сериала «Зона сумерек», впервые транслировавшийся 15 ноября 1959 года, и научно-фантастическая радиопрограмма «Х минус один».

Westinghouse Electric Corporation построила Televox в 1926 году; это был картонный вырез, соединенный с различными устройствами, которые пользователи могли включать и выключать. В 1927 году был выпущен Метрополис Фрица Ланга; Maschinenmensch («машинный человек»), гинеоидный гуманоидный робот, также называемый «Пародия», «Футура», «Роботрикс» или «исполнитель Марии» (в исполнении немецкой актрисы Бриджит Хелм), был первым роботом, когда-либо быть изображен на пленке.

Самые известные японские роботизированные автоматы были представлены общественности в 1927 году. Гакутенсоку, как полагали, имел дипломатическую роль. Приводя сжатый воздух, он мог писать плавно и поднимать веки. Многие роботы были построены до рассвета управляемых компьютером сервомеханизмов, для целей общественных отношений крупных фирм. Это были машины, которые могли выполнять несколько трюков, таких как автоматы 18-го века. В 1928 году один из первых человекоподобных роботов был представлен на ежегодной выставке Общества инженеров-конструкторов в Лондоне. Изобретенный WH Ричардсом, робот — по имени Эрик — состоял из алюминиевого костюма брони с одиннадцатью электромагнитами и одного двигателя, питаемого от источника питания 12 вольт. Робот мог двигать руками и головой и мог управляться дистанционным управлением или голосовым управлением.

1930-е годы
В 1939 году робот-гуманоид, известный как «Электро», появился на Всемирной выставке. Семь футов высотой (2,1 м) и весом 265 фунтов (120 кг), он мог ходить по голосовой команде, говорить около 700 слов (используя проигрыватель с 78 оборотами в минуту), курить сигареты, взорвать воздушные шары и двигать головой и руками , Корпус состоял из стальной шестерни и скелета двигателя, покрытых алюминиевой оболочкой.

В 1939 году Конрад Цузе построил первый программируемый электромеханический компьютер, заложив основу для строительства гуманоидной машины, которая теперь считается роботом.

1940-е годы
В 1941 и 1942 годах Исаак Азимов сформулировал три закона робототехники, а в процессе придумал слово «робототехника». В 1945 году Ванневар Буш опубликовал статью «Как мы думаем» — эссе, в котором исследовался потенциал электронной обработки данных. Он предсказал рост компьютеров, цифровых текстовых процессоров, распознавания голоса и машинного перевода. Позднее он был зачислен Тедом Нельсоном, изобретателем гипертекста. В 1948 году Норберт Винер сформулировал принципы кибернетики, основы практической робототехники.

Первые электронные автономные роботы со сложным поведением были созданы Уильямом Грей Уолтером из Неврологического института Бремена в Бристоле, Англия, в 1948 и 1949 годах. Он хотел доказать, что богатые связи между небольшим количеством клеток мозга могут привести к очень сложному поведению — по сути, секрет того, как работал мозг, заключается в том, как он был подключен. Его первые роботы по имени Элмер и Эльси были построены между 1948 и 1949 годами и часто назывались «черепахами» из-за их формы и медленной скорости движения. Трехколесные роботы-черепахи были способны к фототаксису, благодаря чему они могли найти свой путь к станции подзарядки, когда они бежали от батареи.

Уолтер подчеркивал важность использования чисто аналоговой электроники для моделирования процессов мозга в то время, когда его современники, такие как Алан Тьюринг и Джон фон Нейман, все обращались к мнению психических процессов с точки зрения цифровых вычислений. Работа Уолтера вдохновила последующих поколений исследователей робототехники, таких как Родни Брукс, Ханс Моравец и Марк Тилден. Современные воплощения «черепах» Уолтера можно найти в виде роботов BEAM.

1950-е годы
В 1951 году Уолтер опубликовал статью «Машина», которая учится, документируя, как его более продвинутые механические роботы действовали как интеллектуальный агент, демонстрируя условное рефлекторное обучение. Первый в цифровой форме и программируемый робот был изобретен Джорджем Devol в 1954 году и был назван Unimate. Это позже заложило основы современной индустрии робототехники.

В Японии роботы стали популярными персонажами комиксов. Роботы стали культурными иконами, и японское правительство стимулировало финансирование исследований робототехники. Среди самых знаковых персонажей был Astro Boy, которому обучают человеческие чувства, такие как любовь, мужество и неуверенность в себе. В культурном отношении роботы в Японии стали рассматриваться как помощники своих коллег-гуманитариев.

1960-е годы
Devol продал первый Unimate General Motors в 1960 году, и он был установлен в 1961 году на заводе в Юинг Тауншип, штат Нью-Джерси, чтобы вытащить горячие куски металла из машины для литья под давлением и поместить их в охлаждающую жидкость. «Без каких-либо фанфар, первый рабочий робот в мире присоединился к сборочной линии на заводе General Motors в Эйвин-Тауншип весной 1961 года. Это была автоматическая пресс-форма для литья под давлением, которая удаляла красные дверные ручки и другие подобные автомобили частей в бассейны охлаждающей жидкости на линии, которые перемещали их вместе с рабочими для обрезки и полировки ». Патент на Devol для первой программируемой роботизированной руки с цифровым управлением представляет собой основу современной индустрии робототехники.

Рука Ранчо была разработана как роботизированная рука для оказания помощи инвалидам в больнице Ранчо Лос-Амигос в Дауни, Калифорния; эта компьютерная рукоятка была куплена Стэнфордским университетом в 1963 году. В 1967 году первый промышленный робот был применен в Японии. Робот Versatran был разработан Американской машиной и литейным цехом. Спустя год компания Kawasaki Heavy Industries начала производство гидравлических роботов от Unimation. В 1968 году Марвин Минский создал «щупальцевую руку»; рука была управляемой компьютером, а ее 12 суставов были оснащены гидравликой. В 1969 году студент-механик Виктор Шейнман создал «Стэнфордский фронт», признанный первым электронным управляемым компьютером роботом (инструкции Юнимата были сохранены на магнитном барабане).

В конце 1960-х годов война во Вьетнаме стала испытательным полигоном для автоматизированных командных технологий и сенсорных сетей. В 1966 году была предложена линия Макнамара с целью практически без наземных сил. Эта сенсорная сеть сейсмических и акустических датчиков, фоторекламы и сработавших с помощью датчиков наземных мин была частично реализована из-за высокой стоимости. Первый мобильный робот, способный рассуждать о своем окружении, Shakey, был построен в 1970 году Стэнфордским исследовательским институтом (ныне SRI International). Shakey объединил несколько входов датчиков, в том числе телевизионные камеры, лазерные дальномеры и «датчики ударных» для навигации.

1970-е годы
В начале 1970-х годов были разработаны высокоточные боеприпасы и интеллектуальное оружие. Оружие стало роботизированным путем внедрения терминального руководства. В конце войны во Вьетнаме были развернуты первые бомбы с лазерным наведением, которые могли найти свою цель, следуя лазерному лучу, который был направлен на цель. В течение 1972 года операции Linebacker лазерные бомбы доказали свою эффективность, но все же в значительной степени зависели от человеческих операторов. Оружие «Огонь-и-забыть» было также впервые применено в заключительной войне во Вьетнаме, после чего не было никакого дополнительного внимания или действия от оператора.

Развитие гуманоидных роботов значительно продвинулось японскими учеными-роботами в 1970-х годах. Университет Васеда начал проект WABOT в 1967 году, а в 1972 году закончил WABOT-1, первый в мире полномасштабный гуманоидный интеллектуальный робот. Его система управления конечностями позволяла ему ходить с нижними конечностями, а также захватывать и переносить предметы руками, используя тактильные датчики. Его система зрения позволяла измерять расстояния и направления к объектам с использованием внешних рецепторов, искусственных глаз и ушей. И его система разговора позволила ему общаться с человеком по-японски, с искусственным ртом. Это сделало его первым android.

Фредди и Фредди II были роботами, построенными в Университете Эдинбургской школы информатики Пэт Амблером, Робин Поплстоун, Остин Тейт и Дональдом Митчи и были способны собирать деревянные блоки в течение нескольких часов. Немецкая компания KUKA построила первый в мире промышленный робот с шестью осями с электромеханическим управлением, известными как FAMULUS.

В 1974 году Дэвид Сильвер разработал «Серебряную руку», которая способствовала тонким движениям, воспроизводящим человеческие руки. Обратная связь была обеспечена датчиками касания и давления и проанализирована компьютером. SCARA, селективный сборщик роботов-роботов, был создан в 1978 году как эффективная 4-осевая роботизированная рука. Лучше всего использовать для сбора деталей и размещения их в другом месте, SCARA был представлен на сборочных линиях в 1981 году.

Стэнфордская тележка успешно пересекла комнату, полную стульев в 1979 году. Она ориентировалась в первую очередь на стереовидение для навигации и определения расстояний. Институт робототехники в Университете Карнеги-Меллона был основан в 1979 году Радж Редди.

1980-е годы
В 1981 году Такео Канаде создал первый «прямой привод». Первые в своем роде двигатели рук были встроены в сам робот, исключая длинные передачи.

В 1984 году был обнаружен Вабот-2; способный играть на органе, Вабот-2 имел 10 пальцев и два фута. Wabot-2 смог прочитать музыку и сопровождать человека.

В 1986 году Honda начала свою гуманоидную программу исследований и разработок для создания роботов, способных эффективно взаимодействовать с людьми. Геноподальный робот по имени Чингис был обнаружен MIT в 1989 году. Чингис славился тем, что его быстро и дешево производят благодаря методам строительства; Чингис использовал 4 микропроцессора, 22 датчика и 12 сервомоторов. Родни Брукс и Анита М. Флинн опубликовали «Быстро, дешево и вне контроля: вторжение роботов в солнечную систему». В статье говорилось о том, чтобы увеличить количество более дешевых роботов в большем количестве, чтобы увеличить время производства и уменьшить сложность запуска роботов в космос.

1990-е годы
В 1994 году FDA выпустила одну из самых успешных роботизированных хирургических аппаратов. Cyberknife был изобретен Джоном Р. Адлером, и первая система была установлена ​​в Стэнфордском университете в 1991 году. Эта система радиохирургии интегрировала операции с изображением с роботизированным позиционированием. Cyberknife теперь используется для лечения пациентов с опухолями головного или спинного мозга. Рентгеновская камера отслеживает смещение и компенсирует движение, вызванное дыханием.

Биомиметический робот RoboTuna был построен доктором-доктором Дэвидом Барреттом в Массачусетском технологическом институте в 1996 году для изучения того, как рыба плавает в воде. RoboTuna предназначен для плавания и напоминания голубого тунца [необходимо иметь значение].

Первый робот-гуманоид Honda P2 был впервые показан в 1996 году. Стоя на «прототипе модели 2», P2 был неотъемлемой частью проекта гуманоидного развития Honda; высотой более 6 футов (1,8 м), Р2 был меньше, чем его предшественники, и, по-видимому, он был более человечноподобным в своих движениях.

Ожидается, что он будет работать только семь дней, и в 1997 году после трехдневного рабочего дня, после 83-дневного периода работы, грузовик Sojourner отключился. Этот небольшой робот (всего 23 фунта или 10,5 кг) выполнил полуавтономные операции на поверхности Марса в рамках миссии Марса-Pathfinder ; оснащенный программой предотвращения препятствий, Соджурнер был способен планировать и проводить маршруты для изучения поверхности планеты. Способность Sojourner перемещаться с небольшими данными об окружающей среде и близлежащем окружении позволила ему реагировать на незапланированные события и объекты.

Человеческий робот P3 был обнаружен Honda в 1998 году как часть продолжающегося гуманоидного проекта компании. В 1999 году Sony представила AIBO, роботизированную собаку, способную взаимодействовать с людьми; первые выпущенные в Японии модели распроданы за 20 минут. Honda показала самый продвинутый результат своего гуманоидного проекта в 2000 году, названный ASIMO. ASIMO может работать, ходить, общаться с людьми, распознавать лица, окружающую среду, голоса и позы и взаимодействовать с окружающей средой. Sony также продемонстрировала свои роботы Sony Dream Robots, небольшие роботы-гуманоиды в разработке для развлечений. В октябре 2000 года Организация Объединенных Наций подсчитала, что в мире насчитывается 742 500 промышленных роботов, причем более половины из них используется в Японии.

2001-настоящее время
В апреле 2001 года Canadarm2 был запущен на орбиту и прикреплен к Международной космической станции. Canadarm2 — это более крупная, более способная версия оружия, используемого космическим челноком, и считается «умнее». Также в апреле беспилотный летательный аппарат Global Hawk совершил первый автономный беспосадочный полет над Тихим океаном с базы ВВС Эдвардса в Калифорнии до RAAF Base Edinburgh в Южной Австралии. Полет был сделан за 22 часа.

Популярный Roomba, роботизированный пылесос, был впервые выпущен в 2002 году компанией iRobot.

В 2005 году Корнельский университет показал робота, способного к саморепликации; набор кубов, способных прикреплять и отсоединять, первый робот, способный создавать копии самого себя. Начиная с 2003 года, 3 и 24 января, Марс-роверс «Дух и возможность» высадился на поверхности Марса. Оба робота ездили во много раз раньше, чем ожидалось, а Opportunity по-прежнему работает с середины 2018 года, хотя сообщения были впоследствии потеряны из-за большой пыльной бури.

Самостоятельные автомобили появились около 2005 года, но было место для улучшения. Ни один из 15 устройств, конкурирующих в DARPA Grand Challenge (2004), успешно завершил курс; на самом деле ни один робот не смог успешно преодолеть более 5% пробега на 150 миль (240 км), оставив призовой приз в размере 1 млн. долларов США невостребованным. В 2005 году Honda представила новую версию своего робота ASIMO, обновленную с новыми поведением и возможностями. В 2006 году Корнельский университет показал своего робота «Starfish», четырехногий робот, способный самостоятельно моделировать [разъяснение] и научиться ходить после того, как был поврежден. В 2007 году TOMY запустил развлекательный робот i-sobot, робот-гуманоид, который может ходить как человек и выполняет удары и удары, а также некоторые увлекательные трюки и специальные действия в разделе «Специальный режим действия».

Robonaut 2, последнее поколение помощников космонавта, был запущен на космическую станцию ​​на борту космического корабля Discovery в миссии STS-133 в 2011 году. Это первый робот-гуманоид в космосе, и хотя его основная задача в настоящее время заключается в обучении инженеров тому, как dextrous роботы ведут себя в космосе; надежда состоит в том, что благодаря модернизации и продвижению она могла бы однажды выйти за пределы станции, чтобы помочь космическим оборачивателям совершить ремонт или добавление на станцию ​​или выполнить научную работу.

25 октября 2017 года на будущем инвестиционном саммите в Эр-Рияде робот по имени София и связанный с женскими местоимениями получил гражданство Саудовской Аравии, став первым роботом, когда-либо имевшим гражданство. Это вызвало споры, поскольку неясно, подразумевает ли это, что София может голосовать или вступать в брак, или намеренное закрытие системы может считаться убийством; а также, что является спорным, учитывая, как мало прав даются саудовским человек женщин.

Коммерческие и промышленные роботы в настоящее время широко используются, выполняя работу дешевле или с большей точностью и надежностью, чем люди. Они также используются для задач, которые являются слишком грязными, опасными или унылыми, чтобы быть пригодными для людей. Роботы широко используются в производстве, сборке и упаковке, транспортировке, разведке Земли и космоса, хирургии, оружии, лабораторных исследованиях и массовом производстве потребительских и промышленных товаров.

С недавними достижениями в области программного обеспечения для компьютерного оборудования и управления данными также широко распространены искусственные представления людей. Примеры включают OpenMRS и EMRBots.