A különféle automaták olyan erős helyet foglalnak el az emberi életben, hogy szinte lehetetlen elképzelni nélkülük a modern civilizációt. A robotika története azonban nagyon hosszú, az emberek szinte az egész történelmük során tanulták a különféle gépek létrehozását. Természetesen az ősi gépeket nem lehet összehasonlítani a modernekkel, inkább a hasonlatosságaik voltak. Mindazonáltal bebizonyítják, hogy a gépek létrehozásának gondolatai, különös tekintettel az ember mesterséges utánzására, az emberi történelem legősibb rétegeire vezethetők vissza.
A "robot" szó megjelenése
Ezt a szót a híres cseh író, Karel Capek alkotta meg. Ezt a kifejezést először Rossum's Universal Robots című, 1920-as színdarabjának címében használta. A „robot” szó szerzőjének azonban nem tekinthető, az csak a cseh robota szóból származik, ami annyit jelent, hogy „munka”. Maga az író szerint testvére, Joseph felajánlotta a szót, míg Capek maga nem tudta eldönteni, hogyan nevezze el szereplőit.
Čapek darabjának cselekménye sokak számáraismerősnek fog tűnni: eleinte az emberek különféle nehéz munkákban zsákmányolják ki mechanikus szolgáikat, majd fellázadnak, és viszont rabszolgává teszik az embereket.
A mai értelemben a „robot” olyan mechanikus eszköz, amely egy adott program szerint önállóan, emberi segítség nélkül működik.
A robotika fogalma és törvényei
1941-ben Isaac Asimov híres robotika törvényeit a "The Liar" című történetben fogalmazták meg, amelyek célja ezen gépek viselkedésének szabályozása.
- A robot nem tud sérülést okozni az emberben, vagy tétlensége miatt nem engedheti meg, hogy ez a sérülés bekövetkezzen.
- A robotnak engedelmeskednie kell az embernek mindaddig, amíg nem ütközik az első törvénybe.
- Egy robot megvédheti magát, ha nem mond ellent az első két törvénynek.
Később ezekből a törvényekből kiindulva maga Asimov és más szerzők egy hatalmas réteget alkottak az emberek és a gépek közötti kapcsolatnak szentelt művekből.
Azimov bevezette a „robotika” fogalmát. Az egykor fantasy történetekben használt szó ma egy komoly tudományos ág neve, amely különféle mechanizmusok fejlesztésével és felépítésével, folyamatautomatizálással stb. foglalkozik.
Az ókori világ gépei
A robotika története az ókorban gyökerezik. Valamiféle robotot az ókori Egyiptomban találtak fel több mint négyezer évvel ezelőtt, amikor a papok az istenszobrok belsejébe bújva beszélgettek az emberekkel. Ugyanakkor a szobrok kezei megmozdultak ésfejek.
Ha szabad utat enged a fantáziájának, az ókori Görögország mítoszaiban például találhat utalásokat a robotokra. Még Homérosz is megemlíti a mechanikus szolgákat, akiket az ókori görög isten, Héphaisztosz teremtett magának, az óriás Taloszt, akit ő teremtett bronzból, hogy megvédje Krétát az ellenségtől. Platón mesél a tarentumi Architas tudósról, aki egy mesterséges galambot készített repülésre.
Arkhimédész a Kr.e. 3. században állítólag egy modern planetáriumra nagyon emlékeztető készüléket készített: egy víz által hajtott átlátszó labdát, amely az akkoriban ismert összes égitest mozgását mutatja.
A középkorban az emberek már elkezdtek valódi gépeket alkotni, amelyek sok érdekes dologra képesek. Az első humanoid gépek létrehozására tett kísérletek is a középkorhoz tartoznak.
Nagy Albert, a 13. század híres alkimistája létrehozott egy androidot, amely kapuőrként működött, és megnyitotta az ajtót a kopogtatás és a vendégek előtti meghajlás előtt (az android egy robot, amely megjelenésében és viselkedésében lemásolja az embert). Tervezett egy olyan mechanizmust is, amely képes emberi hangon beszélni, az úgynevezett beszélő fejet.
Ki volt az első, aki robotot hozott létre?
Az első robot projektjét, amelyről megbízható információkat őriztek meg, Leonardo da Vinci készítette. Egy páncélos lovagnak látszó android volt. Leonardo rajzai szerint tudta mozgatni a karját és a fejét. Továbbra is kérdés, hogy a híres feltaláló miért nem ruházta fel lovagját lábmozgatás, azaz járás képességével. Talán ezt technikailag nehéz problémának tartotta (amiteljesen igaz). Vagy azt feltételezték, hogy a lovagnak lovon kell ülnie, és a lábak mozgékonysága nem szükséges számára.
Nem tudni biztosan, hogy da Vinci meg tudta-e építeni a "terminátorát", de ő tervezett egy oroszlánrobotot, amely a király megjelenésekor a mellkasát széttépte a karmaival, rajta Franciaország címere. elrejtve benne.
Emellett Leonardonak voltak elképzelései a mechanizmusok emberi szervekkel való kölcsönhatásáról is, vagyis már a 15-16. század fordulóján előrevetítette a közvetlenül az emberi idegrendszer által vezérelt protézisek modern fejlődését.
Gépzenészek és sétálómotorok
A 16. században Európában számos eszközt készítettek, főként tekercselő (óra) mechanizmusok felhasználásával. Például Németországban egy műlégyet és egy sast készítettek, amely repülni tudott, Olaszországban pedig egy női robotot, aki lantozott.
A 17. században az európaiak kifejlesztették és továbbfejlesztették az első mechanikus „számítógépeket”. Eleinte csak összeadni és kivonni tudnak, de a század végére már osztásra és szorzásra is képesek.
Ez a pillanat fordulópontnak tekinthető a robotika történetében, hiszen két tudományág párhuzamos fejlődésnek indul, melyeket a jövőben modern robotok megalkotásához fognak felhasználni:
- embert és cselekedeteit utánzó és helyettesítő gépek fejlesztése;
- információk tárolására és feldolgozására tervezett eszközök létrehozása.
Párhuzamosan, mechanikushumanoid eszközök, amelyek képesek hangszeren játszani, írni és rajzolni.
A 19. század kezdetét az emberek villamos energiával való "barátságának" kezdete jellemezte. Gyorsan terjed, és az emberi tevékenység számos területére behatol. Ezzel egy időben a különféle mechanikus számítógépek és elemző gépek fejlesztése folyt, a telefon és a távíró feltalálása.
Történetek ismertek különféle humanoid gépekről, amelyeket állítólag az Egyesült Államokban találtak fel és használtak a 19. században:
- 1865-ben a tervező, Johnny Brainard megalkotta az úgynevezett gőzembert, akit ló helyett kocsira akasztottak. Valójában egy mozdony volt, amely úgy nézett ki, mint egy személy (csak sokkal nagyobb). Folyamatosan "fulladni" kellett, és mint egy lovat, a gyeplő irányította. Azt állították, hogy akár 50 km/h sebességgel is tud "járni".
- Egy idő után Frank Reid már tesztel egy "villanyembert", de keveset tudunk erről a találmányról.
- 1893-ban Archie Campion bemutatta a Boilerplate nevű mesterséges gőzzel hajtott katona modelljét, amelyet állítólag többször is alkalmaztak a gyakorlatban, azaz a csatákban.
Ezek az információk érdekesek, de kétségeket ébresztenek, mert a kiemelkedőnek tűnő tulajdonságok ellenére ezek a termékek soha nem kerültek tömeggyártásba, ellentétben a gőzmozdonyokkal, gőzhajókkal és így tovább. Valószínűleg csak prototípusok formájában léteztek, és soha nem találták meg az alkalmazásukat,valójában játékok felnőtteknek.
A 20. század a robotika fénykora
A 20. században a robotika története a végső szakaszába lép, ami az emberiség által ma ismert robotok megalkotásához vezetett.
Áttörések történtek az elektronika területén, megjelennek a diódák és a triódák. Az első csöves számítógépeket először elméletben fejlesztik, majd implementálják.
Ugyanakkor létrejön az első elektronikus humanoid robot, amely távolról irányítható, és képes mozogni és beszélni. Aztán jön egy elektronikus kutya, amely reagál a fényre és ugat.
A 20. század első harmadának végére a rádióvezérlésű androidok megtanulnak telefonon beszélni, járni, akár előadóként is fellépni egy kiállításon, cigarettázni és így tovább. Abban a pillanatban már sokan azt hitték, hogy már nincs sok hátra – és robotok váltják majd az embereket. Később azonban kiderül, hogy az akkori androidokat semmiféle munkára nem lehet majd használni az akkori technológiák elégtelen fejlettsége miatt.
De ezek a felfedezések nem állítják meg a feltalálókat – az androidok továbbra is megjelentek, és még mindig fejlesztés alatt állnak.
Az 1940-1950-es években folytatódik az elektronika, a számítógépek és a számítógép-programozás fejlesztése, megjelenik a "mesterséges intelligencia" fogalma, ami után jelentős ugrás következik be a robotika fejlődésében, a robotok kezdenek "okosodni" " gyorsan.
Végre a 60-as évek elejétől kezd valóra válni az emberiség álma – a gépek elkezdik az embereket nehéz, veszélyes ésérdektelen munkák. Megjelennek az első modern típusú robotmanipulátorok. Először csak az ember számára legkényelmetlenebb műveleteket hajtják végre, majd automatikus összeszerelő sorok jönnek létre.
Idővel elkezdődik a robotokkal foglalkozó emberek őrülete. Számos robotika kör és iskola nyílik a gyerekek számára, különféle oktatójátékokat, építőket gyártanak. A szórakoztatóipar sem áll félre – 1986-ban adták ki a „Terminátor” című film első részét, amely nagy feltűnést keltett az egész világon.
Hazai robotika
A robotika története Oroszországban és Európában is több mint egy évszázadra nyúlik vissza. Az orosz tudósok már egy ideje lépést tartanak európai társaikkal a különféle automaták tervezésében: a 18. század utolsó harmadában Oroszországban létrehozták a Jacobson-gép nevű számítástechnikai gépet, 1790-ben pedig Ivan Petrovics Kulibin. híres „tojás” órája. Több emberi figurát építettek beléjük, amelyek bizonyos cselekvéseket hajtottak végre, az óra himnuszt és más dallamokat is játszott.
Orosz tudósok tettek több jelentős felfedezést a robotika történetében. Szemjon Nyikolajevics Korszakov 1832-ben lefektette a számítástechnika alapjait. Számos olyan gépet fejlesztett ki, amelyek képesek intelligens számítások elvégzésére lyukkártyák programozásával.
Boris Semenovich Jacobi 1838-ban feltalálta és tesztelte az első villanymotort, amelynek alapvető felépítése a mai napig aktuális. Jacobi,miután felszerelte egy hajóra, sétát tett a Néva mentén a segítségével.
P. L. Csebisev akadémikus 1878-ban bemutatta a sétáló jármű első prototípusát, egy sétáló autót.
M. A. Bonch-Bruevich 1918-ban találta fel a kioldót, aminek köszönhetően lehetővé vált az első számítógépek létrehozása, V. K. Zworykin pedig valamivel később bemutat egy elektronikus csövet, amely a televíziózást eredményezte.
1948-ban jelenik meg az első számítógép a Szovjetunióban, és már 1950-ben megjelent a MESM (kis elektronikus számológép), amely akkoriban a leggyorsabb Európában.
Hivatalosan az oroszországi robotika története 1971-től számolható. Ezután a Bauman Moszkvai Felső Műszaki Iskolában létrehozták a speciális robotika és mechatronika tanszéket, amelyet E. P. Popov akadémikus vezetett. Megalapítója lett a mérnökrobotika nemzeti iskolájának.
A hazai tudomány megfelelően versenyzett a külföldiekkel. Még 1974-ben egy szovjet számítógép lett a világbajnok egy sakkversenyen a gépek között. Az 1994-ben megalkotott Elbrus-3 szuperszámítógép pedig kétszer olyan gyors volt, mint az akkori legerősebb amerikai számítógép. Tömeggyártásba azonban nem került, talán az ország akkori nehéz helyzete miatt.
Orosz automatikus űrhajósok
Hivatalosan a robotika kezdete Oroszországban 1971-re nyúlik vissza. Ekkor ismerték el hivatalosan tudományként a Szovjetunióban. Bár ekkor már az orosz gyártmányú gépkarabélyok nagy erőkkel szántották az űrt.
1957-ben a világon előszörmesterséges földműhold. 1966-ban a Luna-9 állomás rádiójelet sugárzott a Földre a Hold felszínéről, és a Venera-3 készülék, miután sikeresen elérte a bolygót, a Szovjetunió zászlóját helyezte el oda.
Mindössze négy év alatt további két holdállomást indítottak útnak, és mindkettő sikeresen teljesítette küldetését. A Luna-17 által szállított Lunokhod-1 a tervezettnél háromszor tovább működött, és sok értékes információval szolgált a szovjet tudósoknak.
1973-ban ugyanennek a sorozatnak egy másik állomása egy másik holdjárót szállított a Holdra, amely szintén tökéletesen megbirkózott a feladatával.
Robotika a mi korunkban
A modern robotok az emberi élet számos területére behatoltak. Elképesztő a sokszínűségük: itt csak gyerekjátékok, és egész automatizált gyárak, sebészeti komplexumok, mesterséges háziállatok, katonai és polgári pilóta nélküli járművek vannak. Folyamatos fejlesztésüket és javításukat a világ számos szervezete végzi. Oroszországban a tudományos robotika vezető pozícióját a szentpétervári Robotikai és Műszaki Kibernetikai Központi Kutatóintézet (Central Research Institute of Robotics and Technical Cybernetics) foglalja el, amelyet 1961-ben alapítottak a Politechnikai Intézet tervezőirodájaként. Ebben a legnagyobb központban elektronikus rendszereket fejlesztettek ki a Buran űrhajóhoz, a Luna sorozat állomásaihoz és a nemzetközi űrállomáshoz.
A "Mechatronika és Robotika" specialitás és hasonlók számos műszaki területen jelen vannakegyetemek a világon. Az ilyen végzettségű szakemberekre nagy a kereslet a munkaerőpiacon, mert az automatizálás egyre mélyebbre hatol az emberi tevékenység számos területére. Azok számára, akik szabadidejükben szeretik a témát, számos robotikáról szóló könyv jelent meg Oroszországban és más országokban egyaránt.
Annak ellenére, hogy a jelenlegi technológia soha nem látott magasságokat ért el, és az emberek aktívan használják a robotokat, humanoid képviselőik – az androidok – még mindig „munka nélkül” vannak. Fejlesztik őket, egyre bonyolultabb modelleket fejlesztenek ki, de a gyakorlati alkalmazásban továbbra is reménytelenül veszítenek kerekes, lánctalpas, sőt helyhez kötött "kollégáikkal" szemben, és nagyjából játéknak maradnak. Az a tény, hogy az emberi járás egy nagyon összetett folyamat, amelyet nem olyan könnyű utánozni egy gépnek.
Emellett gyakorlati szempontból nincs sürgős szükség humanoid robotokra. Az iparban sikeresen működnek az automata gyártósorokká kombinált helyhez kötött manipulátorok. Ahol mozgásra van szükség, legyen szó raktár berakásáról, bombák aknamentesítéséről, lerombolt épületek átvizsgálásáról, ott a kerekes és lánctalpas hajtás sokkal könnyebb és hatékonyabb, mint az emberi lábutánzat.
Mindazonáltal az emberek nem utasítják el, hogy androidokon dolgozzanak, rendszeresen rendeznek versenyeket szerte a világon, ahol a robotika különböző iskoláinak képviselői mutatják be tudásukat termékeik irányításában. Versenyeket folyamatosan szerveznek közvetlenül a gépek között, például sakkbanvagy foci.
A robotok osztályozása
Több osztályozási módszer létezik. Az elvégzett munka jellege szerint a gépeket ipari, építőipari, mezőgazdasági, szállítási, háztartási, katonai, biztonsági, orvosi és kutatási gépekre osztják.
A vezérlés típusa szerint kezelő által vezérelt, félautonóm és teljesen autonóm típusokra oszthatók.
Az első típusú autók egyszerűen távirányítós autók (a legegyszerűbb példa egy rádióvezérlésű gyerekautó vagy helikopter). A félautonóm egyes műveletek egy részét önállóan is el tudják végezni, de a kulcspontokon továbbra is emberi beavatkozásra van szükség. A teljesen autonóm robotok a műveletek teljes skáláját függetlenül végzik el (például automata összeszerelő sorok manipulátorai).
A mobilitás szintje szerint a következő robotosztályokat különböztetjük meg: álló és mobil. Helyhez kötött - ezek ugyanazok a manipulátorok, amelyeket mindenki megszokott látni például az autógyárakban. A mobilokat tovább osztják gyalogosra, kerekesre vagy hernyóra.
A modern produkció dobosai
Különféle ipari termelés az az iparág, ahol a modern automata berendezések nagy része gyakorlati alkalmazásra talál.
Az ipari robotika története 1725-ben kezdődik, amikor Franciaországban feltalálták a szövőszékek programozására használt perforált szalagot.
A gyártásautomatizálás kezdete a 19. században történt, amikorFranciaország megkezdte a lyukkártyás automata szövőszékek tömeggyártását.
1913-ban Henry Ford telepítette gyárában az első összeszerelősort az autók összeszereléséhez. Egy autó összeszerelése körülbelül másfél órát vett igénybe. Természetesen ez a vonal még nem volt teljesen automatizált, mint most, de ez a termelés minőségileg új szintjére való kilépés volt.
Hivatalosan a robotok gyártásban való alkalmazása 1961-ben kezdődik, amikor az első hivatalosan gyártott manipulátort a General Motors New Jersey-i üzemében telepítették. Ez a gép hidraulikus hajtásokon működött, és egy mágneses dobon keresztül programozták.
Az ipari automatizálás fellendülése az 1970-es években következett be. 1970-ben az USA-ban megalkották az első modern típusú manipulátort ipari felhasználásra: hat szabadságfokú elektromos hajtású volt, és számítógépről vezérelték. Ezzel párhuzamosan Svájcban, Németországban és Japánban is zajlottak a fejlesztések. 1977-ben adták ki az első japán gyártású robotot.
A 80-as évek elején a General Motors megkezdte a gyártás automatizálását, és már 1984-ben Oroszország is elkezdte – az AvtoVAZ engedélyt szerez robotok független gyártására a német KUKA Robotics cégtől. A pálma azonban még mindig a japánoké – a 90-es évek közepén a világ teljes robotszámának kétharmada Japánban összpontosult, jelenleg ez a szám körülbelül a fele.
Ma képzelje el az autógyártást és minden másta gyártás mechanikus segédek nélkül szinte lehetetlen. Az első helyet az automata hegesztőgépek foglalják el. A robotizált lézerhegesztés pontossága tizedmilliméter. Egy ilyen eszköz képes egyidejűleg fém darabokra vágni.
Ezt követik a be- és kirakodási műveleteket végrehajtó mechanizmusok, a nyersdarabok betáplálása a gépekbe és a késztermékek tárolása.
A harmadik helyen az automatizálást tekintve a kovácsolás és az öntöde áll. Jelenleg Európában szinte minden ilyen műhely robotizált, mivel ott a munkakörülmények nagyon megnehezítik az embereket.
További műveletek, amelyekhez jelenleg leggyakrabban automata gépeket használnak, a csőhajlítás, lyukfúrás, marás és felületi köszörülés.
Hol helyettesíthetik a gépek az embereket?
Arra a kérdésre, hogy egy embernek vagy egy robotnak kell-e ezt vagy azt a munkát végeznie, az emberek és a gépek közötti különbségekben rejlik a válasz. Jelenleg még a legfejlettebb gépek is bizonyos (bár néha nagyon összetett) algoritmusok szerint működnek, amelyek előre be vannak állítva a programban. Nincs szabad akaratuk, választási szabadságuk, vágyaik, késztetéseik, semmi, ami meghatározza az ember kreatív összetevőit.
Egy robot rendkívül összetett és precíz munkát tud végezni, olyan körülmények között tudja elvégezni ezt a munkát, amelyben az ember egy órát sem élne. De nem fog tudni könyvet vagy forgatókönyvet írni egy új filmhez, festményt alkotni, hacsak nem ültette el korábban valaki az emlékezetébe.
Ezért szakmákkreatív, ahol az eredetiség a fontos, a nem szokványos gondolkodás természetesen az emberben marad. A robot lehet hegesztő, rakodó, festő, de még űrhajós is, de nem válhat belőle (legalábbis a fejlődés jelenlegi szakaszában) író, költő vagy művész.
Félni kell a robotoktól?
Az emberiség fő félelme a gépekkel kapcsolatban az a félelem, hogy miután tökéletessé váltak, egy napon abbahagyják az engedelmességet, és elkezdik a saját életüket élni, rabszolgákká változtatva az embereket. Ez a félelem kéz a kézben járt a robotika fejlődésével. Mind a mitológiában (például az alkotója ellen lázadó gólem zsidó mítosza), mind a művészetben kifejezésre jut. A leghíresebb filmek a "Matrix", a "Terminátor", sok könyv a gépek felkelését meséli el. Karel Capek színműve, amely életet adott a „robot” szónak, szintén az emberiség egykori szolgái általi leigázásával végződik.
A tudomány fejlődésének jelenlegi szakaszában azonban ezek a félelmek értelmetlenek. A robotok nem rendelkeznek az emberhez hasonló tudattal, így egyáltalán nem lehetnek vágyaik, nem beszélve a világ uralmának vágyáról.
A tudat reprodukálásához az embernek először ki kell derítenie, mi a saját tudata, hogyan és miből alakul ki. A válasz erre a kérdésre az emberi agy mélyén rejlik, amelyet még messze nem sikerült teljesen feltárni.
Ahhoz, hogy "lázadjanak", a robotoknak meg kell érteniük, mi a világuralom, és miért van rá szükségük.
És idáig minden,még a legbonyolultabb és legtökéletesebb gép sem különbözik alapvetően a konyhai robotgéptől vagy kávédarálótól. Ezért még nem sürgős az a kérdés, hogy végül ki lesz a fő a Földön – egy robot vagy egy személy.
