Создание роботов давно привлекало внимание человечества. В XX веке писатели-фантасты придумывали механических существ, а кинематографисты воплощали эти идеи в фильмах. Достаточно вспомнить домработника Алисы Селезнёвой или захватывающие приключения Электроника.
С прогрессом в области робототехники в нашу повседневность вошли разнообразные автоматизированные устройства — от популярных роботов-пылесосов до высокоточных хирургических комплексов. В данной статье разберём понятие "робот", рассмотрим ключевые составляющие умных машин, их сферы применения и перспективы развития роботизированных технологий.
Что представляет собой робот? Основные понятия
Впервые слово "робот" появилось благодаря художнику Йозефу Чапеку, брату чешского драматурга Карела Чапека. Это название придумали для постановки R.U.R («Россумские универсальные роботы»), выпущенной в 1920 году. Однако реальные прототипы автоматических устройств появились лишь в 1954 году.
Сегодняшние роботы кардинально отличаются от представленных в фантастической литературе. Чтобы избежать разночтений, приведём основные понятия в сфере робототехники:
- Робототехника — область науки, занимающаяся разработкой, созданием и программированием автоматизированных машин.
- Робот — техника, выполняющая определённые задачи самостоятельно или под контролем оператора, представлена в виде механических устройств или программных помощников.
- Искусственный интеллект (ИИ) — технология, позволяющая машинам имитировать человеческий интеллект, самостоятельно обучаться, анализировать и принимать решения.
- Программирование — процесс написания кода, определяющего действия робота в различных ситуациях.
- Автоматон — механическое устройство с приводом, внешне напоминающее куклу.
Фильмы и книги сформировали образ роботов как гуманоидов с интеллектом, схожим с человеческим. Однако на практике большинство роботизированных систем разрабатывается без акцента на внешнее сходство с человеком. В промышленных сферах ключевыми характеристиками являются эффективность и точность работы, а не антропоморфный дизайн. Роботы, имеющие человекоподобный облик, чаще применяются в образовании, реабилитации и индустрии развлечений.
История развития роботов
Прототипы автоматизированных механизмов существовали ещё в Древней Греции. Например, в афинском музее «Гераклидон» представлен движущийся автомат в образе женщины, использовавшийся для подачи и разбавления вина.
В Средние века также создавались механические устройства. Согласно одной из легенд, учёный Альберт Великий разработал механизированную служанку, умеющую двигаться и говорить, однако его ученик Фома Аквинский уничтожил её, сочтя творение дьявольским.
Роботы упоминались и в других древних культурах — в Китае, Османской империи, Багдаде. Так, инженер Аль-Джазари описал около 50 механизмов, включая водяные Слоновые часы, воссозданные сегодня в дубайском торговом центре «Ибн Баттута Молл».
В XVI веке Хуанелло Турриано создал механического монаха, который молился и целовал распятие. Этот экспонат сегодня хранится в Смитсоновском институте США. Впоследствии автоматонами занимались такие великие умы, как Леонардо да Винчи и Галилео Галилей.
Несмотря на их сложность, все эти механизмы не обладали интеллектуальными функциями и не являлись полноценными роботами. Современные технологии объединяют механику, электронику, датчики и программное обеспечение. Первые роботизированные системы, послужившие основой для дальнейших разработок, появились в 1940-х годах и имели вид аналоговых механизмов. В 1978 году был представлен цифровой промышленный робот-манипулятор PUMA, использующий микроконтроллеры и цифровые сигналы. В этот же период японские инженеры разработали робота, напоминающего человека.
На сегодняшний день существует множество роботов, обладающих высокой вычислительной мощностью и способных выполнять сложные операции, включая опасные задачи и медицинские вмешательства.
Основные компоненты робота
Современные автоматизированные системы включают в себя четыре главных элемента:
-
Корпус — его форма зависит от назначения робота. Например, у андроидов корпус напоминает человеческий торс, а у конвейерных роботов он представлен в виде плоской платформы.
-
Манипуляторы — механизмы, отвечающие за взаимодействие с окружающими объектами. Они могут идти в комплекте или поставляться отдельно.
-
Система управления — включает центральный процессор и датчики, собирающие информацию об окружающей среде. На основе этих данных искусственный интеллект принимает решения.
-
Ходовая часть — обеспечивает передвижение. Варианты исполнения: колёсные, гусеничные платформы, а также механизмы, имитирующие человеческую походку или движения животных.
Как функционирует робот?
Для восприятия окружающего мира роботы оснащаются различными датчиками — лидарами, камерами, тепловизорами. Полученные сигналы передаются в электронные системы, где обрабатываются согласно запрограммированным алгоритмам. В зависимости от ситуации устройства активируют приводы, моторы или гидравлические системы для выполнения задач.
Связь между элементами обеспечивается программным кодом, написанным на языках Python или C++.
Где применяются роботы?
Роботизированные системы активно используются в самых разных отраслях:
- Промышленность: машиностроение, металлургия, пищевая промышленность, авиация, железнодорожное и деревообрабатывающее производство.
- Медицина: диагностика, хирургические операции, автоматизированная доставка медикаментов, консультирование пациентов.
- Военное дело: беспилотники, разведывательные системы, роботизированные сапёры.
- Сельское хозяйство: автоматизированная обработка полей, сбор урожая.
- Логистика и космические исследования: автономные системы для транспортировки и изучения дальних объектов.
- Бытовая сфера: роботы-пылесосы, системы «умного дома», автоматизированные кофемашины.
Будущее робототехники
Несмотря на значительный прогресс, робототехника остаётся молодой наукой с широкими перспективами. Одним из ключевых направлений развития является совершенствование гуманоидных роботов, способных заменить человека в рутинных задачах.
Также актуальной задачей остаётся удешевление роботизированных систем и сокращение срока их окупаемости, что позволит расширить их применение. В будущем возможно юридическое регулирование вопросов, связанных с этическими аспектами использования роботов.
Роботизированные технологии уверенно становятся частью жизни современного общества, а их дальнейшее развитие обещает ещё больше удобства и автоматизации в самых разных сферах.
