Первые роботы в мире: от прототипов до действующих моделей
С тех пор как появились первые роботы, человечество старается всеми силами облегчить себе жизнь. Изобретатели постоянно придумывают новые устройства и механизмы, приспособленные выполнять работу за людей.
Научные достижения достигли небывалых высот. Любой может купить себе робот-пылесос, чтобы избавиться от необходимости мыть полы. В больницах ряд диагностических и прочих задач поручены электронике, на производстве действуют целые автоматизированные линии. В каждом телефоне есть говорящий робот, а также появились устройства, заменяющие домашних питомцев — кошек, собак и пр.
В статье 24СМИ рассказано об истории создания роботов и развитии робототехники с самого начала до нынешнего времени.
История робототехники
Термин «робот» подразумевает устройство, выполняющее те или иные действия по заданной инструкции. Приспособление получает информацию извне при помощи датчиков, заменяющих органы чувств. На основе считанных данных робот делает свою работу автоматически либо по командам человека.
Роботы предназначены для разноплановых задач — от развлечений до сложных технологических процессов. Обычно они представляют собой механизмы с подвижными элементами. Часто их строят по подобию человека. Но также роботами называют компьютерные программы, которые выполняют определенный набор заданных функций.
Если верить истории, первые роботы в мире появились в Древнем Египте около 300 года до н. э. На острове Фарос действовал маяк, на котором установили 2 человекоподобные фигуры. С наступлением сумерек они светились искусственным светом. По ночам якобы периодически поворачивались вокруг своей оси, били в колокол и шумели.
Конструкцию собрали, чтобы заранее бесперебойно оповещать приходящие с моря корабли о близости берега. Если оценить действия этих фигур, получается, ничто не мешает считать их роботами. Но все-таки, если принять подобные легенды за истину, это был лишь древний прототип, отдаленно напоминающий то, что сегодня называют роботами.
Другое старинное изобретение — это детище Леонардо да Винчи. Если считать подлинными обнаруженные в середине XX записи, он придумал похожего на человека робота в 1495 году. На найденных схемах изображен каркас, способный повторять человеческие движения. У устройства была анатомически правильная челюсть, оно умело поворачивать голову, садиться, двигать руками.
Увы, не нашлось подтверждений, что создание да Винчи когда-либо было воплощено в жизнь. Вероятно, проект так и остался на бумаге. Это стало поводом собрать «андроида» да Винчи в современности. В итоге одному итальянскому исследователю трудов Леонардо удалось сконструировать механизм по старинным чертежам.
В XVIII веке жил другой энтузиаст, который предпринимал попытки соорудить робота. Механика из Франции звали Жак де Вокансон. Исторические документы свидетельствуют, что в 1738 году у него получилось собрать механизм, на 100% повторяющий человеческую анатомию. Конструкция не умела ходить, зато играла на флейте.
Внутри механизма стояли пружины, рычаги и приспособления для нагнетания воздуха. Механический флейтист играл на инструменте, словно человек: воздух направлялся через искусственные губы, а ноты перебирались с помощью подвижных пальцев.
Кроме этого «музыканта», Вокансон соорудил медных уток. Механические птицы представляли собой игрушки — умели двигать крыльями и головой, а также повторяли пищеварительный процесс. Утки клевали корм и затем отправляли естественные потребности, как живые.
Помимо изобретений, подтвержденных документально, в истории случались и фальсификации. Наиболее показательным стало создание так называемых паровых роботов во второй половине XIX века, в период промышленной революции.
В интернете и печатных изданиях недавних лет кочевали публикации об этих конструкциях в виде людей, тянувших за собой повозки. Якобы их собрали американские изобретатели Фрэнк Рид и Джон Брейнерд. В статьях демонстрировались гравюры и передовицы газет позапрошлого века, где подробно описывались человекоподобные машины на пару.
Писали, что первый такой механический робот принадлежал руке Брейнерда и назывался Steam Man. Чуть позже патент на схожее изобретение получил Рид и назвал Steam Man Mk II. Он же через 3 года якобы продемонстрировал усовершенствованную разработку, а потом и вовсе придумал электрическую лошадь.
Основным подтверждением истории послужил ряд детальных гравюр и снимков. Последняя из моделей, по слухам, даже участвовала в Первой мировой войне и запечатлена на фото с Теодором Рузвельтом.
Но оказалось, что ничего подобного никогда не существовало. От начала и до конца эту байку придумал художник-иллюстратор по имени Пол Гинен в период с 2000 по 2002 год. Любопытно, что он и не скрывал факта выдумки — его работы поначалу публиковали в комиксах. Но позже в Сети запустили убедительную утку, и люди охотно стали верить в паровых людей, даже не пытаясь проверить факты. Стоит также отметить, что образы паровых автоматов стали популярны в произведениях жанра стимпанк.
Первые роботы в мире
Несмотря на ложь, истории с паровыми людьми, доля истины во всем этом есть — эпоха робототехники действительно началась во время промышленной революции 2-й половины XIX века. Толчком послужило появление электричества, применение пара для создания механизмов и силовых двигателей.
В 1900 году прошли первые испытания автоматической машины. Первый робот назывался Automatic Man, а его создателя звали Луи Филипп Перью. Устройство собрали в США, оно представляло собой механизм высотой 2,25 м, состоящий из металлических, деревянных и каучуковых элементов. Утверждалось, что «автоматический человек» умел ходить, бегать, прыгать, разговаривать и закатывать глаза.
Кроме того, в мире предпринимались и иные попытки соорудить нечто подобное. Хотя вплоть до 1920 года понятия «робот» еще не существовало. Это слово впервые упоминает писатель Карел Чапек в фантастической пьесе. Но придумал он его не сам — помог брат по имени Йозеф.
Сам термин происходит от чешского слова robota, что означает «подневольный, принудительный труд». Отсюда и вытекает основное предназначение такого устройства — выполнять команды человека. Позже, в 1941 году, другой писатель-фантаст Айзек Азимов ввел понятие робототехники и сформулировал ее первые законы.
В 1930-х годах в США появились первые механизмы с манипуляторами, работавшие по заранее введенной программе. Они стали развитием автоматизированных линий производства и конвейера, внедренных Генри Фордом еще в 1913 году.
Первый индустриальный проект — изобретение Полларда 1934 года. Его робот уже состоял из металлических деталей, был полностью автоматизированным и предназначался для покраски поверхностей. Тремя годами позже лицензия на устройство перешла в руки компании DeVilbiss, и в 1941-м она представила публике первые опытные образцы механизма. На этот раз проектом руководил Гарольд Роузланд. Окончательно запатентованный и выпущенный на рынок его соратниками робот увидел свет в 1944 году и уже имел мало общего с прототипом Полларда — взяли только центральную идею.
Позже, с развитием атомной промышленности, началась история серьезной робототехники. После окончания войны перед инженерами стояла задача обезопасить производственные процессы для персонала на предприятиях, где применяются радиоактивные вещества. Для этих задач начали конструировать манипуляторы, которые умели повторять движения людей-операторов. Конструкции состояли преимущественно из механических сопряжений — действовали на рычагах, шевронных или ременных передачах.
Сфера использования первых роботов
Когда первые роботы появились на производственных предприятиях, стало понятно, что имеет смысл распространить их и в остальные сферы деятельности человека. А также было ясно, что пора переходить от механических передач к более совершенным технологиям.
Так, в 1959 году разработали первого промышленного робота, выполняющего задачи, диктуемые записанной на магнитном барабане программой. Автором устройства выступил изобретатель-самоучка по имени Джордж Девол. Его автономная конструкция весила 2 тонны и шевелила манипуляторами с поразительной для тех лет точностью — 0,254 мм. В результате робота запатентовали и основали компанию Unimation. Отныне считается, что Девол и создал первого робота, а также является родоначальником робототехники.
Из США в Европу промышленные роботы «переселились» в 1967 году. Теперь первое похожее устройство установили в Швеции на металлургическом предприятии.
Со временем технологии совершенствовались — робототехника проникала в иные области человеческой деятельности. Не осталась в стороне и медицина. Первые приспособления появились в 1985 году в Ванкувере. Программируемые механизмы помогали при хирургических операциях — по голосовой команде манипулировали и позиционировали ноги пациента.
Но еще раньше робототехника вошла в сферу космических разработок. Советский Союз в 1970 году запустил «Луноход-1». Это был первый робот, побывавший в космосе. Устройство сконструировали для научных исследований на поверхности Луны — там он проработал в течение года. Позже появились машины, действовавшие на Марсе и в открытом космосе.
Само собой, военные не могли игнорировать столь перспективное направление и с самого начала развития робототехники пытались внедрить устройства в армии.
Боевое применение роботов
В военной промышленности роботы нужны для выполнения задач в виде самостоятельной действующей силы, а также в роли помощников для служащих и их замены в опасных ситуациях.
Попытки сборки первых машин, способных воевать без участия человека, предпринимались еще в конце XIX века. Ученый Никола Тесла в 1898 году предложил конструкцию управляемой по радиоволнам подводной лодки, которая могла бы доставлять заряды вплотную к борту вражеского корабля. Тесла предложил технологию военным США, но ее не поняли и отвергли.
Только в 30-х годах XX века начали внедрять похожие приспособления. В СССР в 1935 году разработали сверхмалую субмарину на радиоуправлении, предназначенную для диверсионной деятельности. Машина погружалась на 10 м и в течение 5 часов шла по заданному курсу. В носовой части она несла заряд.
В период с 1934 по 1940 год советские инженеры также трудились над созданием наземной бронетехники с дистанционным управлением. В итоге собрали несколько моделей легких танков без экипажа. Идея заключалась в том, чтобы беспилотник шел впереди танка с экипажем, который управляет им на дистанции и прикрывает себя. Расстояние управления составляло 1,5 км.
Немцы во время войны применяли самоходные мины Goliath E. Они выглядели как небольшие танкетки на проводах, которые могли проехать 1,5 км. Машина несла боевой заряд и предназначалась для уничтожения танков и укреплений противники.
На протяжении XX века конструкторские бюро разных стран выпускали десятки роботизированных устройств на гусеничных и колесных шасси. На них устанавливали тепловые, электромагнитные, оптические датчики для выполнения диверсионных или разведывательных задач, а также платформы применяли и применяют для поддержки пехоты и бронетехники.
В нынешнее время военная промышленность уделяет пристальное внимание развитию летающих беспилотников. Но история таких роботов началась еще в 1910 году, когда инженер из США Чарльз Кеттеринг предложил применять аэропланы в качестве летающих бомб с часовыми механизмами для отложенного срабатывания.
В 1984 году американцы запустили БПЛА, которые первоначально использовались в виде учебных целей, но позже появились ударные и разведывательные модели. А в СССР в 1953 году в КБ Лавочкина создали своего радиоуправляемого беспилотного робота. С его помощью проводили фоторазведку.
Первые роботы в России и СССР
В конце XIX века в России появился первый робот механического типа. Российский изобретатель Пафнутий Чебышев собрал «стопоход» — шагающий механизм. Конструкцию позиционировали как более проходимую, чем колесные транспортные средства.
Демонстрация создания русского инженера прошла на выставке в Париже 1878 года, но тогда его пользу для человечества не оценили. Хотя оно и стало толчком для последующего развития робототехники мира в начале XX века.
Инженеры тех лет соревновались — кто создаст более удачную модель. Но пока в иных странах над проектами бились ученые с высшим образованием, в Советском Союзе робота собрал 16-летний подросток Вадим Мацкевич.
Его детище под названием «В2М» показали на парижской выставке 1936 года. Робот высотой 1,2 м выполнял 8 команд, действуя посредством радиосвязи — шевелил частями тела.
Позже последователи Мацкевича собрали новую модель В2М и показали ее на выставке в Японии 1969 года. Конструкция оказалась любопытной и привлекла внимание мировой общественности.
Первые роботы в традиционном понимании появились в СССР в то же время. Это были устройства с манипуляторами для перемещения и укладки листов металла на производстве.
Сегодня человечество живет в эпоху глобальной роботизации и даже не задумывается, когда и как появились первые роботы на планете. Устройства применяют в промышленных, военных, медицинских, творческих и бытовых целях. Но стоит знать историю, ведь благодаря техническому прогрессу жизнь стала легче и безопаснее.