Роботизация

**Ро́бот** (Шаблон:Lang-cs, от Шаблон:Lang-cs2 — «подневольный труд») — автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма, предназначенное для осуществления производственных и других операций, которое действует по заранее заложенной программе и получает информацию о внешнем мире от датчиков (аналогов органов чувств живых организмов), робот самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком[1][2].
При этом робот может как иметь связь с оператором (получать от него команды), так и действовать автономно.

Внешний вид и конструкция современных роботов могут быть весьма разнообразными. В промышленном производстве широко применяются различные роботы, внешний вид которых (по причинам технического и экономического характера) далёк от «человеческого».

Термин «роботы» используют также применительно к некоторым интеллектуальным агентам — 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 берегаШаблон:Sfn.

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[7].

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 Шаблон:Нп5 для императора Карла V[8].

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.

- XX век

- 1921 — чешский писатель Карел Чапек представил публике пьесу под названием «Р. У. Р.» («
**Р**оссумские**У**ниверсальные**Р**оботы»)[9], откуда и взяло начало слово «робот» (от Шаблон:Lang-sk). - 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 Джеймсом Уэнсли для Всемирной выставки в Нью-Йорке в 1927 году
[10]. - 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-е

- 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.

- 2000-е

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

- 2005 — ВМФ России в Балтийском море проведены испытания подводного робота-разведчика «Гном»Шаблон:Нет АИ.
- 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

Шаблон:Начало цитаты«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». Шаблон:Конец цитаты

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[11]:

- 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

### Промышленные роботы

Шаблон:Main

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 роботизациюШаблон:Sfn:

- 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

Шаблон:Main
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[12]. 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[13].

### Бытовые роботы

Шаблон:Main 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»[14].
При тушении пожаров применяют роботизированные установки пожаротушения.
Для оперативной разведки агентства по чрезвычайным ситуациям и полиция используют «летающих роботов» — (беспилотные летательные аппараты)[15].
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»[16].

### Боевые роботы

Шаблон:Главная Боевым роботом называют автоматическое устройство, заменяющее человека в боевых ситуациях или при работе в условиях, несовместимых с возможностями человека, в военных целях: разведка, боевые действия, разминирование и т. п. Боевыми роботами являются не только автоматические устройства с антропоморфным действием, которые частично или полностью заменяют человека, но и действующие в воздушной и водной среде, не являющейся средой обитания человека (авиационные беспилотные с дистанционным управлением, подводные аппараты и надводные корабли). Большинство боевых роботов являются устройствами телеприсутствия, и лишь очень немногие модели имеют возможность выполнять некоторые задачи автономно, без вмешательства оператора.

В Технологическом институте Джорджии под руководством профессора Хенрика Кристенсена разработаны напоминающие муравьёв инсектоморфные роботы, способные обследовать здание на предмет наличия там врагов и мин-ловушек. Получили распространение в войсках и летающие роботы. На начало 2012 года военными во всём мире использовалось около 10 тысяч наземных и 5 тысяч летающих роботов; 45 стран мира разрабатывало или закупало военных роботов[15].

В 2015 году на военной базе морских пехотинцев Куантико в США были проведены испытания прототипа робота-собаки Spot, разработанного двумя годами ранее компанией Boston Dynamics для использования в войсках для разведки, патрулирования и переноски грузов. Во время тестов робот обследовал помещения на предмет нахождения в них противника и передавал данные об обнаруженных целях на пульт оператора[17].

### Роботы-учёные

Первые роботы-учёные Адам и Ева были созданы в рамках проекта Robot Scientist университета Аберистуита и в 2009 году одним из них было совершено первое научное открытие[18].

Шаблон:Нет АИ 2

### Роботы-учителя

Один из первых образцов робота-учителя был разработан в 2016 году молодыми учеными Томского политехнического университета. В мае 2016 года пресс-служба университета сообщила, что с помощью мобиробота учащиеся лицея при вузе смогут получать теоретические и практические знания по математике, физике, химии и информатике начиная с осени того же года[19]Шаблон:Значимость факта?.

## Технологии

Шаблон:Основная статья

### Система передвижения

Шаблон:Основная статья Для передвижения по открытой местности чаще всего используют колёсный или гусеничный движитель (примерами подобных роботов могут служить Warrior и PackBot). Реже используются шагающие системы (примерами подобных роботов могут служить BigDog и Asimo). Для неровных поверхностей создаются гибридные конструкции, сочетающие колёсный или гусеничный ход со сложной кинематикой движения колёс. Такая конструкция была применена в луноходе.

Внутри помещений, на промышленных объектах роботы передвигаются вдоль монорельсов, по напольной колее и т. п. Для перемещения по наклонным или вертикальным плоскостям, по трубам используются системы, аналогичные «шагающим» конструкциям, но с вакуумными присосками[20][21]. Роботы, предназначенные для обследования высоковольтных линий электропередач, имеют в своей верхней части колёсные шасси, перемещающиеся по проводам[22][23][24]. Также известны роботы, использующие принципы движения живых организмов — змей[25][26], червей[27], рыб[28][29], птиц[30], насекомых[31] и других; соответственно, говорят о *ползающих*[32][33], *инсектоморфных* (от Шаблон:Lang-la — насекомое)[34] и других типах роботов бионического происхождения.

### Система распознавания образов

Шаблон:Основная статья Системы распознавания уже способны определять простые трехмерные предметы, их ориентацию и композицию в пространстве, а также могут достраивать недостающие части, пользуясь информацией из своей базы данных (например, собирать конструктор Lego).

### Двигатели

В роботах используются двигатели постоянного тока, двигатели внутреннего сгорания, шаговые электродвигатели, сервоприводы. Существуют разработки двигателей, не использующих в своей конструкции моторов: например, технология сокращения материала под действием электрического тока (или поля) (см. электроактивные полимеры), которая позволяет добиться более точного соответствия движения робота натуральным плавным движениям живых существ.Шаблон:Нет АИ

### Искусственный интеллект (AI)

Шаблон:Основная статья

### Технология подзарядки

Разработаны технологииШаблон:КемШаблон:Когда, позволяющие роботам самостоятельно осуществлять подзарядку, находя стационарную зарядную станцию и подсоединяясь к ней.Шаблон:Нет АИ

### Математическая база

Помимо уже широко применяющихся нейросетевых технологий, существуют алгоритмы самообучения взаимодействию робота с окружающими предметами в реальном трёхмерном мире: робот-собака Aibo под управлением таких алгоритмов прошёл те же стадии обучения, что и новорожденный младенец, самостоятельно научившись координировать движения своих конечностей и взаимодействовать с окружающими предметами (погремушками в детском манеже). Это дает ещё один пример математического понимания алгоритмов работы высшей нервной деятельности человека.Шаблон:Нет АИ

### Навигация

Системы построения модели окружающего пространства по ультразвуку или сканированием лазерным лучом широко используются в гонках роботизированных автомобилей (которые уже успешно и самостоятельно проходят реальные городские трассы и дороги на пересечённой местности с учётом неожиданно возникающих препятствий).Шаблон:Нет АИ

### Внешний вид

В Японии не прекращаются разработки роботов, имеющих внешний вид, на первый взгляд неотличимый от человеческого. Развивается техника имитации эмоций и мимики «лица» роботов[35].

В июне 2009 года ученые Токийского университета представили человекоподобного робота «KOBIAN», способного выражать свои эмоции — счастье, страх, удивление, грусть, гнев, отвращение — с помощью жестов и мимики. Робот способен открывать и закрывать глаза, двигать губами и бровями, использовать руки и ноги[36].

## Производители роботов

Существуют компании, специализирующиеся на производстве роботов (среди крупнейших — iRobot Corporation). Роботов также выпускают некоторые компании, работающие в сфере высоких технологий: ABB, Honda, Mitsubishi, Sony, MKOIS, World Demanded Electronic, Gostai, KUKA.

Проводятся выставки роботов, напр. самая крупная в мире *International robot exhibition* (**iRex**; проводится в начале ноября раз в два года в Токио, Япония)[37][38]

## Моделизм

Существует направление моделизма, которое подразумевает создание как радиоуправляемых, так и автономных роботов.

Проводятся соревнования по нескольким основным направлениям.

- DARPA Grand Challenge — соревнования автоматических автомобилей.
- «Битвы роботов» (англ. Robot Wars) — телешоу соревнований между роботами (Великобритания, 1998—2004).
- Первые Олимпийские игры роботов-андроидов 2010 (21—23 июня 2010 года, Харбин
[39]).

Российские соревнования мобильных роботов:

- Молодёжный научно-технический фестиваль «Мобильные роботы»
[40] - Российская национальная лига евробот
[41] - «Робофест» в Москве

К соревнованиям автономных роботов относятся: перемещение по контрастной полосе на скорость, борьба сумо, футбол роботов.

Изобретатель Пит Редмонд (Pete Redmond) создал робота RuBot II, который может собрать кубик Рубика за 35 секунд.

## Роботы в культуре

Шаблон:Main

Роботы как культурный феномен появились с пьесой Карела Чапека «R.U.R.», описывающей конвейер, на котором роботы собирают самих себя. С развитием технологии люди всё чаще видели в механических созданиях нечто большее, нежели просто игрушки. Литература отразила страхи человечества по поводу возможности замены людей их собственными творениями. В дальнейшем эти идеи развиваются в фильмах «Метрополис» (1927), «Бегущий по лезвию» (1982) и «Терминатор» (1984). Как роботы с искусственным интеллектом становятся реальностью и взаимодействуют с человеком, показано в фильмах «Искусственный разум» (2001) режиссёра Стивена Спилберга и «Я, робот» (2004) режиссёра Алекса Пройаса.

Из научной фантастики известны три закона роботехники, впервые сформулированные Айзеком Азимовым (с помощью Джона Кэмпбелла[42]) в рассказе «Хоровод» (1942):

Шаблон:Начало цитаты
Шаблон:Oq Шаблон:Конец цитаты |


В Японии обрели популярность аниме, в которых фигурируют роботы. Символами японской анимации стали такие серии, как Transformers, Gundam, Voltron, Neon Genesis Evangelion, Гуррен-Лаган. Во многом благодаря этому начиная с 1980—1990 гг. роботы стали частью национальной культуры Японии, а также частью стереотипов о ней.Шаблон:Нет АИ

Существует жанр видеоигр, непосредственно связанный с роботами — симуляторы меха. Наиболее известным представителем этого жанра является серия игр *MechWarrior*. В таких играх, как *Lost Planet*, *Shogo: Mobile Armor Division*, *Quake IV*, *Chrome*, *Unreal Tournament 3*, *Battlefield 2142*, *F.E.A.R. 2: Project Origin*, Tekken, Mortal Kombat, имеется возможность управлять роботами. Ещё одним примером видеоигры с участием роботов является Scrapland.

В браузере Mozilla Firefox, начиная с 3-й версии, есть специфичная страница `about:robots` — виртуальное пасхальное яйцо с шуточным посланием от роботов к людям.

В 2007 году в Германии была создана музыкальная группа Compressorhead, состоящая из роботов и играющая в стиле хеви-метал.

## См. также

- Автомат
- Манипулятор (механизм)
- Устройство телеприсутствия
- Робототехника
- Групповая робототехника

- Гомункулус
- Киборг
- Дроид
- Искусственный интеллект
- Бунт роботов (Восстание роботов)

**Прочее:**

- Зал славы роботов
- Microsoft Robotics Developer Studio — ПО Microsoft для написания ПО для роботов
- Klaatu barada nikto

## Примечания

- ↑ Шаблон:Из
- ↑ Шаблон:БСЭ3
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ Шаблон:БСЭ3
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ http://chip-news.ru/archive/chipnews/200402/Article_14.pdf
- ↑ Шаблон:Статья Шаблон:V
- ↑ РУР
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Книга — P. 153—161.
- ↑ Хирургическая система da Vinci Robot фирмы Intuitive Surgical (США)
- ↑ Лаборатория Трёхмерного Зрения. Роботопатрульная служба
- ↑
15,015,1Шаблон:Статья - ↑ Аппарат «Гном». Поисково-спасательные работы
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑
*Kazuhiro Nakada, Yozo Ishii.*Шаблон:Cite web - ↑
*Борн, Денис.*Шаблон:Cite web - ↑ Шаблон:Книга — С. 70—83.
- ↑ ACM-R5 Шаблон:Недоступная ссылка
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ Entertainment Robotics — Robotic fish powered by Gumstix PC and PIC
- ↑ Air-Ray Ballonet
- ↑ Flying Robot Bird Unveiled
- ↑ Grasshopper robot can leap 27 times its body length
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Фотография робота с человеческой мимикой
- ↑ В Японии создан эмоциональный робот // Дни.Ру, 24.06.2009
- ↑ INTERNATIONAL ROBOT EXHIBITION 2013
- ↑ Япония: Международная выставка роботов (69 фото+видео)
- ↑ В Китае прошли Олимпийские игры среди роботов
- ↑ Информационное письмо — Официальный сайт Молодёжного научно-технического фестиваля «Мобильные роботы»
- ↑ http://eurobot.uni-r-c.ru/
- ↑ Шаблон:Cite web

## Литература

- Шаблон:Книга

## Ссылки

Шаблон:Навигация Шаблон:Wiktionary

- Новости о роботах
- Сайт крупного русскоязычного сообщества любителей практической робототехники
- Сайт новостей робототехники: о андроидах, роботах и искусственном интеллекте
- Столичные школы, библиотеки и больницы заинтересовались киборгами
- Япония готовится принять на работу роботов
- Роботы-актёры в театре и кино
- Роботы, журнал «Лучшие компьютерные игры», № 10 (83) октябрь 2008 г
- Фото роботов — последние достижения в роботостроении на начало 2010 г.
- Список роботов // RobotOnline.net
- Четырёхногий адаптивный робот фирмы Boston Dynamics (видео), март 2008
*Лунев В. Д.*Кто такие роботы?

Эта страница использует материалы Википедии. Оригинальная статья располагается на Робот. Список авторов можно увидеть там же на странице истории. Как и на Pixar Вики, текст Википедии доступен в соответствие с Creative Commons Licensed.
|