робот

Ро́бот (чеш. robot, от robota — «подневольный труд») — автоматическое устройство, созданное по принципам распознавания, удержания и перемещения объектов во вредной, опасной или других средах, предназначенное для осуществления различного вида операций для производства, которое действует по заранее заложенной программе и получает информацию о положении и состоянии окружающего пространства посредством датчиков (технических аналогов органов чувств живых организмов), робот самостоятельно осуществляет производственные и иные вспомогательные операции, удовлетворяющие производственные потребности частично или полностью заменяющие труд человека[1][2].
При этом робот может как иметь связь с оператором получать от него команды (ручное управление), так и действовать автономно, в соответствии с заложенной программой (автоматическое управление).

Внешний вид и конструкция современных роботов могут быть весьма разнообразными, от увеселительных и прикладных и до сугубо производственных. В промышленности широко применяются различные роботы, внешний вид которых (по причинам производственных требований и заложенных характеристик) различается.

В информационных технологиях термин «роботы» используют также применительно к некоторым программам, примерами которых могут служить, например, боты или поисковые роботы.

История возникновения слова

Слово «робот» было придумано чешским писателем Карелом Чапеком и его братом Йозефом и впервые использовано в пьесе Чапека «Р. У. Р.» («Россумские универсальные роботы», 1920). В ранних русских переводах использовалось слово «работарь»[3][4].

Предыстория

Мифические искусственные существа

Идея искусственных созданий впервые упоминается в древнегреческом мифе о Кадме, который, убив дракона, разбросал его зубы по земле и запахал их, из зубов выросли солдаты, и в другом древнегреческом мифе о Пигмалионе, который вдохнул жизнь в созданную им статую — Галатею. Также в мифе про Гефеста рассказывается, как он создал себе различных слуг. Еврейская легенда рассказывает о глиняном человеке — Големе, который был оживлён пражским раввином Йехудой бен Бецалелем при помощи каббалистической магии.

Похожий миф излагается в скандинавском эпосе Младшая Эдда. Там рассказывается о глиняном гиганте Мёккуркальви[5], созданном троллем Хрунгниром[6] для схватки с Тором, богом грома.

Технические устройства

Сведения о первом практическом применении прообразов современных роботов — механических людей с автоматическим управлением — относятся к эллинистической эпохе. Тогда на маяке, сооружённом на острове Фарос, установили четыре позолоченные женские фигуры. Днём они горели в лучах солнца, а ночью ярко освещались, так что всегда были хорошо видны издалека. Эти статуи через определённые промежутки времени, поворачиваясь, отбивали склянки; в ночное же время они издавали трубные звуки, предупреждая мореплавателей о близости берега[7].

Прообразами роботов были также механические фигуры, созданные арабским учёным и изобретателем Аль-Джазари (1136—1206). Так, он создал лодку с четырьмя механическими музыкантами, которые играли на бубнах, арфе и флейте.

Чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года. Записи Леонардо, найденные в 1950-х, содержали детальные чертежи механического рыцаря, способного сидеть, раздвигать руки, двигать головой и открывать забрало. Дизайн, скорее всего, основан на анатомических исследованиях, записанных в Витрувианском человеке. Неизвестно, пытался ли Леонардо построить робота[8].

В XVI—XVIII веках в Западной Европе получило значительное распространение конструирование автоматонов — заводных механизмов, внешне напоминающих человека или животных и способных иногда выполнять достаточно сложные движения. В коллекции Смитсоновского института имеется один из наиболее ранних образцов таких автоматонов — «испанский монах» (примерно 40 см в высоту), способный прогуливаться, ударяя себя в грудь правой рукой и кивая головой; периодически он подносит находящийся в его левой руке деревянный крест к губам и целует его. Считается, что этот автоматон был изготовлен примерно в 1560 году механиком Хуанело Турриано[en] для императора Карла V[9].

С начала XVIII века в прессе начали появляться сообщения о машинах с «признаками разума», однако в большинстве случаев выяснялось, что это мошенничество. Внутри механизмов прятались живые люди или дрессированные животные.

Французский механик и изобретатель Жак де Вокансон создал в 1738 году первое работающее человекоподобное устройство (андроид), которое играло на флейте. Он также изготовил механических уток, которые, как говорили, умели клевать корм и «испражняться».

Хронология

Конец XIX века — русский инженер Пафнутий Чебышёв придумал механизм — стопоход, обладающий высокой проходимостью.
1898 — Никола Тесла разработал и продемонстрировал миниатюрное радиоуправляемое судно.

1921 — чешский писатель Карел Чапек представил публике пьесу под названием «Р. У. Р.» («Россумские Универсальные Роботы»)[10], откуда и взяло начало слово «робот» (от словацк. robota).
1930-е — появились конструкции внешне напоминающих человека устройств, способных выполнять простейшие движения и воспроизводить фразы по команде человека. Имеются подтвержденные данные о 38 подобных роботах, созданных преимущественно компанией Вестингауз, немецкими и голландскими инженерами в целях рекламы. Первый такой «робот» Televox был сконструирован американским инженером Ройем Уэнсли (англ. Roy J. Wensley) для Всемирной выставки в Нью-Йорке в 1927 году[11].
1950-е — для работы с радиоактивными материалами стали разрабатывать механические манипуляторы, которые копировали движения рук человека, находящегося в безопасном месте.
1960 — дистанционно управляемая тележка с манипулятором, телекамерой и микрофоном применялась для осмотра местности и сбора проб в зонах высокой радиоактивности.
1968 — японская компания Kawasaki Heavy Industries, Ltd. получила лицензию на производство робота от американской фирмы Unimation Inc. и собрала своего первого промышленного робота. С тех пор Япония начала неуклонное движение к тому, чтобы стать мировой столицей роботов — с более чем 130 компаниями, вовлеченных в их производство. Изначально сконструированные в США, первые роботы Японии импортировались в малых количествах. Инженеры изучали их и применяли в производстве в таких специфических работах, как сварка и распыление. В 70-х годах были разработаны многочисленные возможности практического применения в данной области.
1979 — в МГТУ им. Н. Э. Баумана по заказу КГБ был сделан аппарат для обезвреживания взрывоопасных предметов — сверхлёгкий мобильный робот МРК-01.

1980 — коммерческое начало для роботов, производимых на основе высоких технологий (Япония). С этого момента рынок начал расти.
1982 — 18—27 октября 1982 в Ленинграде, в выставочном комплексе в Гавани проходила (вероятно, первая в СССР) Международная выставка «Промышленные роботы-82».
1986 — в Чернобыле впервые в СССР применены роботы для очистки радиоактивных отходов.

В середине 2000-х Япония занимает первое место в мире и по экспорту промышленных роботов.

2007 — МВД России в Перми проводило испытания тестового робота-милиционера Р-БОТ 001.
2010 — в США в продажу поступили новые роботы PR2.
2011 — доставлен на МКС робот НАСА Робонавт-2.
2013 — создан и доставлен на МКС первый японский робот-астронавт.

Типы роботов

«Современные роботы, созданные на базе самых последних достижений науки и техники, применяются во всех сферах человеческой деятельности. Люди получили верного помощника, способного не только выполнять опасные для жизни человека работы, но и освободить человечество от однообразных рутинных операций».

— И. М. Макаров, Ю. И. Топчеев. «Робототехника: История и перспективы»[12]

По строению:

Андроид (человекообразный робот);
Биоробот — человек или животное, у которого вместо мозга вставлен имплантат (процессор), всё остальное тело — органическое.

В зависимости от функционального назначения, выделяют следующие типы роботов[13]:

Промышленный робот
Транспортный робот
Подводный робот
Бытовой робот
Боевой робот
Зооробот
Звероробот
Летающий робот
Медицинский робот
Аптечный робот
Микроробот
Наноробот
Персональный робот
Педикулятор
Робот-артист
Робот-игрушка
Робот-официант
Робот-программа
Робот-хирург
Робот-экскурсовод
Социальный робот
Шаробот
Секс-робот

Промышленные роботы

Появление станков с числовым программным управлением (ЧПУ) привело к созданию программируемых манипуляторов для разнообразных операций по загрузке и разгрузке станков. Появление в 1970-х годах микропроцессорных систем управления и замена специализированных устройств управления на программируемые контроллеры позволили снизить стоимость роботов в три раза, сделав рентабельным их массовое внедрение в промышленности. Этому способствовали объективные предпосылки развития промышленного производства.
И. М. Макаров и Ю. И. Топчеев в книге «Робототехника: История и перспективы» называют основные причины, обуславливающие массовую роботизацию[14]:

роботы выполняют сложные производственные операции по 24 часа в сутки;
выпускаемая роботами продукция имеет высокое качество;
роботы не болеют, не нуждаются в обеденном перерыве и отдыхе;
роботы не бастуют, не требуют повышения заработной платы и пенсии;
роботы не подвержены воздействиям окружающей среды, опасных для жизни человека.

Медицинские роботы

Роботы находят применение в медицине; в частности, разрабатываются различные модели хирургических роботов. Ещё в 1985 году робот Unimation Puma 200 был использован для позиционирования хирургической иглы при выполнении биопсии головного мозга, проводившейся под управлением компьютера[15]. В 1992 году разработанный в Имперском колледже Лондона робот ProBot впервые осуществил операцию на предстательной железе, положив начало практической роботизированной хирургии. В 2000 году компания Intuitive Surgical начала серийный выпуск роботов Da Vinci, предназначенных для лапароскопических операций[16].

Бытовые роботы

Одним из первых примеров удачной массовой промышленной реализации бытовых роботов стала механическая собачка AIBO корпорации Sony.

В сентябре 2005 года в свободную продажу поступили первые человекообразные роботы «Вакамару» производства фирмы Mitsubishi. Робот стоимостью в 15 тысяч долларов способен узнавать лица, понимать некоторые фразы, давать справки, выполнять некоторые секретарские функции, следить за помещением.

В начале XXI века получили популярность роботы-уборщики, представляющие собой по сути автоматические пылесосы, способные самостоятельно прибраться в квартире и вернуться на место для подзарядки без участия человека.

Роботы для обеспечения безопасности

Роботы широко применяются полицией, органами государственной безопасности, аварийно-спасательными службами, силами ведомственной и вневедомственной охраны. В 2007 году в Перми прошли первые испытания российского робота-полицейского Р-БОТ 001, разработанного московской компанией «Лаборатория Трёхмерного Зрения»[17].
При тушении пожаров применяют роботизированные установки пожаротушения.
Для оперативной разведки агентства по чрезвычайным ситуациям и полиция используют «летающих роботов» — (беспилотные летательные аппараты)[18].
При проведении под водой обследования потенциально опасных объектов и поисково-спасательных работ службы МЧС России используют подводные роботы серии «Гном», выпускаемые с 2001 года московской компанией «Подводная робототехника»[19].