Как правило, слово «робот» ассоциируется в основном с научными достижениями и идеями ХХ—ХХI веков. Однако, как и многие другие великие идеи человечества, концепция автоматизированных механизмов, способных самостоятельно выполнять различные операции, появилась гораздо раньше и прошла долгий путь развития.
Впервые слово «робот» появилось в 1920 г., когда чешский писатель Карел Чапек употребил его в фантастической пьесе «Rossumovi univerzální roboti (R.U.R)». Чапек назвал роботом искусственно созданного человека, чей труд использовался вместо человеческого на тяжелом и опасном производстве. Слово «robota» в переводе с чешского означает «каторга».
Робота надо отличать от простых механизмов и автоматов. Это устройство обладает способностью к более тесному и комплексному взаимодействию с оператором и внешней средой. Если простой автоматический механизм при выполнении определенного действия следует только заложенному в нем алгоритму, то робот способен воспринимать внешние сигналы и в соответствии с ними менять последовательность действий. Таким образом, его взаимодействие с внешней средой становится более гибким, точным и универсальным. Даже самые первые в мире роботы, о которых будет сказано далее, имели примитивные аналоги органов чувств, без которых это принципиальное отличие было бы невозможным.
Однако история создания роботов переплетается с историей механики. Поэтому для создания полной картины необходимо углубиться в прошлое, на несколько веков назад. Еще в Древней Греции были созданы автоматические устройства, используемые для выполнения практических задач и для развлечений. Филон Византийский описывал механическую женщину-слугу, которая наливала из кувшина вино во вставленный в ее руку стакан. Древнегреческий математик и изобретатель Архит Тарентский в V веке до н. э. изобрел деревянного голубя, которого запускали в небо с помощью паровой катапульты. Многие историки считают, что именно это и есть момент появления первого робота, хотя корректнее считать его прототипом крылатой ракеты или реактивного снаряда.
В Александрии Египетской на знаменитом Фаросском маяке были размещены величественные женские фигуры, которые указывали направление ветра и движение Солнца и Луны, отсчитывали время и даже сигнализировали морякам об опасности во время шторма или тумана с помощью громкого трубного звука.
Архимед, живший в Сиракузах, также прославился созданием автоматических механизмов. Именно ему приписывают создание первого прообраза настоящего боевого робота. Устройство под названием «коготь», устанавливаемое на крепостной стене, захватывало длинным крюком осаждавшие город римские корабли, поднимало их в воздух и переворачивало, стряхивая экипаж за борт.
Герон Александрийский, другой гениальный грек, изобрел первый в истории программируемый автомат. Тележка, вывозившая на сцену механизированных марионеток, управлялась с помощью веревки и колышков. Изменяя их положение, Герон регулировал наматывание тросиков на независимые оси повозки, задавая ей траекторию движения. Этот принцип в чем-то похож на перфорированные ленты и карты — средства записи и хранения информации, используемые в автоматических станках и ЭВМ до 80-х годов ХХ в.
Чаще всего именно Древнюю Грецию называют родиной робототехники — здесь не просто были впервые созданы многие автоматические устройства, но также были сформулированы принципы их создания и функционирования. Античные изобретатели и ученые разработали многие виды передач и двигателей (в том числе паровой, гидравлический и пневматический), сформулировали основные законы классической механики. Последующим поколениям оставалось лишь воспроизвести и развить их опыт.
Вопреки распространенному мнению, Средние века не были эпохой всеобщего упадка и технологического регресса. Наука, в том числе механика, продолжала свое развитие. Католические монастыри были одним из центров научной и инженерной мысли. Легенды приписывают Альберту Великому, виднейшему ученому и теологу, создание механической служанки, которая умела самостоятельно передвигаться и даже воспроизводить речь.
Средневековый архитектор Виллар де Онекура описал зооморфные механизмы, а также фигуру ангела, поворачивающуюся вслед за движением Солнца.
В том же XIII в. в поместье графа Роберта II д’Артуа был создан увеселительный сад, заполненный автоматическими обезьянами, птицами и механизированными фонтанами.
В Средние века механика развивалась и на Востоке. Византия, практически не затронутая потрясениями раннего Средневековья, славилась «автоматонами», встречавшими иностранных гостей в императорском дворце. Около царского трона были установлены два металлических льва, которые умели реветь и бить хвостами, а в кронах деревьев были закреплены механизированные птицы, певшие и щебетавшие на разные голоса.
В мусульманских странах того времени механика и математика вышли на качественно новый уровень. Сыновья Мусы ибн Шакира в IX в. изобрели искусственного флейтиста, а видный ученый Али ибн Халаф аль-Маради, живший в XI в., в своей «Книге тайн» описал около 30 сложных автоматонов.
На закате эпохи Средневековья автоматические устройства, воспроизводящие достаточно сложные действия, популяризировал и великий Леонардо да Винчи. Одним из механизмов, которые он создал, был закованный в латы механический рыцарь, который мог двигать руками и шеей, садиться и даже открывать рот. Собранный образец демонстрировался изобретателем при дворе Лодовико Сфорца, герцога Миланского, в 1495 г. В ХХ в. по сохранившимся чертежам да Винчи была воспроизведена точная и функциональная копия этого устройства, хранящаяся сегодня в Миланском музее.
Однако настоящую популярность и бурное развитие автоматические механизмы получили с началом эпохи Возрождения. Главную роль в новой волне старинной робототехники играли часовщики. Здесь стоит упомянуть о двух важных изобретениях, которые способствовали развитию технологии автоматонов, — пружинном и маятниковом заводных механизмах. До этого подобные устройства приводились в движение гирями, что позволяло создавать только крупные и относительно несложные изделия. Пружина и маятник как накопители энергии были важны для миниатюризации автоматических механизмов.
Особенно прославился на поприще создания автоматических механизмов мастер Жак де Вокансон, живший в ХVIII в. Известны два его изобретения: механическая утка, способная взмахивать крыльями, клевать зерно с руки и даже испражняться, и автоматический музыкант, игравший на флейте и свирели.
Другим известным мастером ХVIII в. был швейцарец Пьер Жаке Дро, основавший знаменитую часовую компанию «Jaquet Droz». Он прославился не только хронометрами, но и множеством сложнейших механических устройств, среди которых особенно знамениты три его творения. «Писарь» — автоматическая фигура мальчика, содержащая около 4 000 деталей, была способна написать любой текст из 40 знаков, самостоятельно макая перо в чернильницу. «Художник» — автомат, вместо текста наносивший на бумагу различные рисунки, например портреты людей, изображения животных и т. д. «Девушка-музыкант» — автомат в виде органистки, который умел исполнять на небольшом органе пять различных мелодий, при этом двигая головой и телом, а в конце выступления изящно кланяясь.
Отличительной чертой этих автоматонов стала возможность их программировать — для этого использовались барабаны или диски с насечками, где была закодирована последовательность действий. Поменяв расположение, мастер мог заставить свои устройства писать различные тексты, играть любые мелодии и т. д.
Технология создания подобных устройств получила широкое распространение не только в Европе, но и во всем мире. В конце XVIII в. в Японии была создана автоматическая девушка, умевшая стрелять из лука. В Эрмитаже выставлены знаменитые часы с павлином, купленные Екатериной Великой в Британии.
Изготовление автоматонов развивалось по пути не только усложнения, но и миниатюризации устройств. Если первые образцы таких механизмов занимали достаточно много места, то к XIX в. они помещались в карманные часы.
Механические игрушки-автоматоны изготавливались часовщиками вплоть до начала ХХ в. Развитие технологии электричества предоставило человечеству новый источник энергии, и появились первые попытки заставить сложные механизмы выполнять тяжелый труд человека в производственной сфере.
В 1808 г. французский ткач Жозеф Мари Жаккар изобрел ткацкий станок, программируемый с помощью перфокарт. Но это был не робот, а скорее аналог современных автоматизированных линий.
Параллельно появлялись новые способы управления механизмами, в частности проводной и радиоволновой. В 1898 г. Никола Тесла впервые продемонстрировал самоходную лодку, управляемую дистанционно с помощью радио.
Вместо сложных механических приводов устройства снабжали более простыми, мощными и миниатюрными электрическими двигателями.
К началу ХХ в. сформировались все условия, обусловившие создание первых роботов. Электрический ток стал не только источником питания, но и средством получения, передачи и обработки информации. В 20―30-е годы ХХ в. было разработано более 30 механизмов, соответствующих требованиям полноценной робототехники.
И все же считается, что первого действующего робота создал американский инженер Рой Уэнсли из корпорации «Westinghouse Electric Company». В 1928 г. он представил механизм под названием «Герберт Телевокс», который был человекоподобной машиной, способной открывать двери и окна, отключать духовку, электродвигатели и т. д. Важнейшим отличием этого изобретения было умение реагировать на команды, подаваемые ему по телефону. При этом робот был не подключен к линии напрямую — он, подобно человеку, слушал приказания с помощью встроенного микрофона.
Первенство Роя Уэсли оспаривает Макото Нисимура — японский ученый-биолог, создатель первого действующего робота в Японии (1929 г.). Антропоморфный механизм получал команды по проводам, мог выполнять различные манипуляции руками, в частности писать.
Еще одним претендентом на роль первого робота был Эрик, созданный в 1928 г. британским военным Уильямом Ричардсом. Механизм мог не только двигать конечностями, но и осмысленно отвечать на ряд вопросов, при этом даже умудряясь отпускать шутки.
Однако эти и многие другие роботы предназначались только для демонстрации достижений. Возникновение робототехники в производстве или сельском хозяйстве произошло позже, такая работа требовала качественно нового уровня технологий. Хотя стоит отметить, что первый прообраз промышленного робота появился еще в 1898 г. Его создал американский инженер Бэббит. Этот робот помогал выхватывать заготовки из раскаленной печи.
Полноценное развитие робототехники в промышленности произошло лишь после окончания Второй мировой войны.
В 1948 г. в США компанией «General Electric» был создан первый промышленный робот для работы на атомном реакторе. Его особенностью было наличие обратной связи — оператор мог не только видеть его перемещение в рабочем пространстве, но и чувствовать силу, которую развивал захват манипулятора, что позволяло управлять механизмом более точно.
В середине 50-х годов ХХ в. американец Джордж Девол основал компанию «Unimation», которая занималась выпуском первых серийных промышленных роботов, программируемых с помощью перфокарт.
Уже к середине 60-х годов ХХ в. в развитых странах насчитывалось несколько десятков компаний, наладивших выпуск подобных машин. Особенно в этом преуспела Япония, которая в 1968 г. закупила первых роботов у «Unimation», а уже через 10 лет стала мировым лидером по выпуску собственных роботов и оснащения ими производств.
Сегодня роботы проникли практически во все сферы деятельности: промышленность, научные исследования, энергетику, медицину, развлечения, военные действия и даже в космос — современные автоматические или дистанционно контролируемые механизмы используются очень широко и постепенно вытесняют человеческий труд. Развитие роботов идет по нескольким направлениям — улучшение механизмов и приводов, совершенствование алгоритмов, внедрение самообучающихся систем управления (искусственный интеллект), а также разработка новых интерфейсов «человек-компьютер». Роботизация тесно переплетается с биотехнологиями и кибернетикой, результатом чего является создание кибернетических организмов (киборгов), функциональных бионических протезов, полностью автономных автомобилей, кораблей, космических и летательных аппаратов (в том числе военных). Так наше общество незаметно для себя вошло в эпоху будущего, которую всего век назад описал Карл Чапек.
Главная 
