Роботы: прошлое и будущее

Термину «робот» скоро исполнится 100 лет. В 1920 году чешский писатель Карел Чапек впервые использовал его в своей научно-фантастической пьесе. Слово «робот» происходит от словацкого «rabota», означающего изнурительный труд, каторгу. Давайте посмотрим, с чего все начиналось и куда оно может привести.

Роботы за работой

Первым реально действующим прототипом робота можно назвать устройство, созданное американским инженером Д. Уэксли для Всемирной выставки в Нью-Йорке в 1927 году. Он лишь отдаленно напоминал человека и мог по команде выполнять элементарные движения и произносить несколько фраз.

Однако подобные проекты можно назвать, скорее, игрушками, прообразами видения будущего от инженеров, вдохновленных идеями писателей-фантастов. Первым в мире настоящим роботом, выполняющим не демонстрационные, а серьезные промышленные задачи, стал Unimate – детище американца Джорджа Девола. Патент на него был получен в 1954 году, а в 1961 робот уже ударно трудился на сборочной линии General Motors в Нью-Джерси. Внешне Unimate напоминал железный ящик с закрепленным на нем манипулятором. Задачей устройства было заменить людей в выполнении опасных работ, в частности, переноски горячих отливок автодеталей на линию сборки.

В 2005 году российский журнал «Популярная механика» включил Unimate в Топ 50 изобретений за последние 50 лет.

Роботы на страже здоровья

Если в производстве роботы способны полностью заменить человека, то в медицине участие специалиста все же необходимо. В 1985 году была представлена первая система - PUMP 560 для использования в нейрохирургии. Позже арсенал хирургов пополнился манипулятором PROBOT и системой RoboDoc, которые применялись в ортопедии при протезировании суставов.

Вообще, 90е годы стали временем активного развития медицинской робототехники. Так, в 1993 году появилась роботизированная система Aesop (Эзоп) фирмы Computer Motion Inc. - автоматическая рука для удержания и изменения положения видеокамеры при лапароскопических операциях (то есть при операциях на внутренних органах через небольшие отверстия). И, наконец, в конце 90х была создана полностью универсальная роботизированная хирургическая система с дистанционным управлением – робот-хирург Da Vinci. Сейчас она используется более чем в 500 клиниках по всему миру.

Интересно, что медицинские роботы бывают не только врачами, но и своего рода пациентами для студентов. Роботы-манекены обладают человеческой физиологией и могут реагировать на различные на различные действия обучающихся.

В СМИ часто говорится и о медицинских нанороботах, но на сегодняшний день это только прототипы. И реальные операции с их использованием пока не проводятся.

Боевые роботы

Спасать человеческие жизни можно по-разному. Некоторые роботы заменяют людей на опасных производствах, другие – участвуют в медицинских операциях, третьи – обеспечивают безопасность и используются для ведения боевых действий. Последние устройства, как правило, применяют в опасной или неестественной для человека окружающей среде.

Интересно, что боевые роботы появились еще раньше термина. В 1910 году американский военный инженер Чарльз Кеттеринг предложил использовать летательные аппараты без человека. Управляемое часовым механизмом устройство просто сбрасывало в нужном месте крылья, и самолет падал как бомба. Но в боевых действиях эти «самолетающие бомбы» ни разу не применялись. В основном все дальнейшие разработки касались телеметрического управления беспилотным устройством, качестве которого побывали и радиоуправляемые танки СССР, которые использовались во время Финской войны, и немецкие самоходные мины «Голиаф».

Наибольший толчок в развитии боевых роботизированных систем дала Холодная война. В 1948 году был создан беспилотный летательный аппарат Firebee. Эта система используется в войсках США до сих пор в самых разных ипостасях – от самолета-мишени до ударного беспилотника. В СССР такой дрон появился в 1953 году - в начале как самолет-мишень Ла-17М, а 1959 году уже как беспилотный самолет-разведчик ЛА-17Р.

В 1979 году в Техническом университете им. Н.Э. Баумана был разработан первый аппарат для обезвреживания взрывоопасных предметов – МРК-01. Устройства этого семейства до сих пор активно используются в проведении спасательных и минно-взрывных работ.

С тех пор в военной области появилось множество новых разработок. Но все они, вне зависимости от степени автономности объединятся одним правилом – любое применение бортового вооружения осуществляется исключительно оператором.

Роботы-помощники

Немало роботов существует и для облегчения работы по дому. С начала 2000х годов стали популярны роботы-пылесосы, с каждым годом они становятся совершеннее, требуют все меньшего участия человека.

Помимо пылесосов, есть также робот-уборщик бассейнов, роботизированная газонокосилка Automower Solar Hybrid. Но уборкой и стрижкой газонов возможности бытовых роботов не ограничиваются. К своего рода бытовым также можно отнести появившихся в 2005 году первых человекообразных роботов Вакамару, способных узнавать лица, понимать некоторые фразы, давать справки и выполнять некоторые секретарские функции.

А в 1999 году в британском университете Аберистуит начались работы над первым роботом-ученым Адамом. А в 2009 году этот робот совершил первое научное открытие в области генетики.

Помощь роботов необходима и там, где невозможно, опасно или невыгодно участие человека. Для этих целей служат, например, устройства контроля трубопроводов под землей и под водой, на атомных станциях. Они способны не только проползти по трубам и обнаружить повреждения, но и провести мелкий ремонт.

Роботы-игрушки

Игровая индустрия также не прошла мимо роботов. Кино, литература, компьютерные игры сформировали целый пласт общества, для которого гигантские человекообразные роботы – такая же привычная вещь, как, например, телевизор. В наши дни на прилавках магазинов множество самых разных роботов: собак, динозавров и других существ, в том числе и человекоподобных.

Зачинщиком развития этого направления стала Япония. В 1932 году в Японии был создан первый робот «Лиллипут» — маленькая игрушка размером в 15 см, которая умела ходить. Следом, в конце 1940-х, появляется Atoic Robot Man. Но, пожалуй, одним из самых известных «игрушечных» роботов стал говорящий Furby, который пришел на рынок роботов-игрушек в 1998 году и не растерял свою популярность по сей день.

На земле и в небесах

Одним из технологических отличий между роботами является способ их передвижения. Например, немалая часть наземных роботов использует колеса или гусеницы. Есть и уникумы. В частности, робот, способный передвигаться по вертикальным поверхностям с помощью специальных присосок.

Помимо ползающих и ходящих, есть роботы летающие – управляемые с пульта и беспилотники. Сейчас они используются в военных и охранных целях, а также в электроэнергетике, лесном и сельском хозяйстве. Так, с 2008 года на вооружении российских гос.структур уже стоит отечественный беспилотник самолетного типа ZALA 421-04М. Он способен выявлять взрывные устройства, переносить небольшие грузы, осуществлять пограничный контроль, обнаруживать нефтяные разливы, обследовать состояния ЛЭП и трубопроводов, искать людей.

Однако в коммерческой среде состояние дел иное – собственных наработок в области беспилотников в России мало, а законодательная база в этой области фактически отсутствует. Все это сдерживает появление российского рынка коммерческих летающих роботов. Хотя надежда на то, что в ближайшие годы США, а за ними и Европа, а там и Россия, введут необходимые нормативные документы, все же есть. И тогда мы вполне можем увидеть и беспилотную доставку пиццы, и полицейских дронов, и еще много чего полезного.

Куда пойти и чем заняться роболюбителям

Тем временем, разработок в области робототехники больше, чем практик их фактического применения. Для популяризации робоидей в целом и обмена опытом в мире уже много лет проходят специализированные выставки роботов, крупнейшими среди которых считаются iRex и CEATEC в Японии, а также несколько технологических выставок в США, где робототехника является одной из главных тематик. Осенью 2014 года одна из крупнейших в России выставок пройдет и в Москве. Речь о Robotics Expo.

Кроме выставок среди энтузиастов роботостроения популярны соревнования, где они могут показать возможности созданных ими машин. Среди них есть профессиональные мероприятия, подобные Международному конкурсу летающих роботов IARC, проходящему в США с 1991 года, а есть развлекательные шоу вроде робо-футбола или робо-сумо. В России подобных мероприятий, к сожалению, не много. Одно из них – первый в России конкурс летающих роботов, объявленный в 2013 году компанией КРОК. Он рассчитан как на любителей, так и на профессионалов, в том числе и из научных и студенческих коллективов. По условиям конкурса робот должен быть беспилотным в полным смысле этого понятия. А для того, чтобы выполнить конкурсное задание - пролететь специально созданный лабиринт и вернуться обратно – участники могли самостоятельно выбирать технологии и способ реализации беспилотника. С апреля стартует следующий этап конкурса. Совсем скоро о нем на страницах нашего спецпроекта.

Подводя итоги этого небольшого экскурса в историю роботов можно сказать, что даже несмотря на то, что роботы их «отца-основателя», скорее, напоминали андроидов, сегодня это название стало объединяющим для огромной армии полезных механизмов самого разнообразного назначения. Технологии не стоят на месте. И вполне возможно, что Чапек в своей пьесе описал именно 21 век.