История робототехники
История автоматизированных механизмов насчитывает тысячи лет, от роботов — слуг богов, упоминаемых в греческой мифологии, до сложных китайских астрономических водяных башенных часов XI века. Даже Леонардо да Винчи разработал ряд автоматов, включая самоходные тележки и роботов-рыцарей. Итак, когда же автоматизированные машины стали роботами?
Современная робототехника выросла из нескольких направлений сразу: автоматизации производства, электротехники, радиоуправления, вычислительной техники и теории управления. Радиоуправляемая лодка Николы Теслы, показанная в 1898 году, стала важной вехой в истории дистанционного управления, однако называть одно это событие точной «датой рождения робототехники» было бы слишком условно.
Слово «робот» вошло в культуру благодаря пьесе Карела Чапека «R.U.R.», опубликованной в 1920 году и впервые поставленной в 1921-м. Термин «robotics» («робототехника») Айзек Азимов употребил в рассказе «Лжец!», опубликованном в 1941 году.
В рассказе Азимова «Хоровод» (1942) были сформулированы знаменитые три закона робототехники. Это литературные правила вымышленного мира, оказавшие большое влияние на фантастику и обсуждение этики технологий, но они не являются реальными инженерными стандартами безопасности роботов.
Ключевые изобретения XX века, включая цифровой компьютер, транзистор и интегральную схему, привели к тому, что ученые смогли начать разработку электронного, программируемого мозга для роботов. Промышленные роботы сейчас — обычное явление на современном производстве. Они используются для решения самых разнообразных задач — от транспортировки материалов до сборки деталей.
Роботы применяются в промышленности, медицине, логистике, исследованиях, транспорте и космонавтике. Некоторые известные проекты прошлых лет сегодня уже завершены: например, Honda прекратила демонстрации ASIMO в 2022 году. IBM Watson после победы в Jeopardy! использовался в различных коммерческих проектах, но ранняя идея превратить его в универсального диагноста-онколога не стала обычной медицинской практикой; современные продукты IBM развиваются уже под брендом watsonx.
Четырёхногий BigDog компании Boston Dynamics был исследовательским проектом, созданным при финансировании DARPA для движения по пересечённой местности; это историческая платформа, а не современный серийный транспортный робот. Марсоход Curiosity, напротив, продолжает научную работу на Марсе и в сентябре 2026 года достиг отметки около 5000 марсианских суток работы.
Роботы больше не ассоциируются с греческими мифами или голливудскими блокбастерами. Дроиды, беспилотные летательные аппараты и роботы теперь широко распространенная и важная часть нашего общества.
Первый медицинский робот
Один из ранних хирургических роботов — канадский Arthrobot — впервые использовался в операционной в Ванкувере в 1983 году. Он помогал ортопедическому хирургу позиционировать конечность пациента по командам; это был робот-ассистент, а не автономный хирург.
Arthrobot был создан прежде всего как ассистент для ортопедических операций: по голосовым командам он мог позиционировать конечность пациента и выполнять вспомогательные действия. Поэтому описание его как системы, самостоятельно сверлившей тазобедренный сустав по программе, смешивает Arthrobot с другими более поздними роботизированными системами.
После Arthrobot развитие медицинской робототехники шло по нескольким независимым линиям. В 1985 году промышленный манипулятор PUMA 560 применили для наведения при нейрохирургической биопсии; в 1990-е появились ROBODOC, AESOP и ZEUS, а в 2000 году система da Vinci получила разрешение FDA для общей лапароскопической хирургии.
Система da Vinci корпорации Intuitive Surgical стала одной из самых известных платформ робот-ассистированной хирургии. Однако она не была первым хирургическим роботом, получившим разрешение FDA: раньше, в 1994 году, такое разрешение получила система позиционирования эндоскопа AESOP. Da Vinci работает под непосредственным управлением хирурга и не проводит операцию самостоятельно.
Знаете ли вы? В 1998 году в Лейпциге было осуществлено первое в мире аортокоронарное шунтирование сердца с использованием хирургического комплекса «да Винчи».
Первый военный робот
Изобретенная в 1898 году Николой Тесла радиоуправляемая лодка, предназначенная для использования в военных целях и предлагаемая США с Великобританией, так и не была разработана.
Во Второй мировой войне впервые были применены военные роботы в виде дистанционно управляемых беспилотных машин — немецкой самоходной мины «Голиаф» и советского танка «Телетанк». Телетанки были созданы на базе легких танков T-26, оснащенных гидравликой и аппаратурой телеуправления. Телетанки несли пулемет, огнемет, а также оборудование для установки дымовой завесы и использования химического оружия, что означало, что они были грозным орудием на поле боя. Немецкие «Голиафы», с другой стороны, были спроектированы как мобильные наземные мины, которых на удаленном управлении можно было подвести к вражеской технике или пехоте и детонировать.
Хотя и «Голиаф», и «Телетанк» были разработаны в одно и то же время, советские безэкипажные танки стали использоваться первыми и применялись во время Советско-финской войны (1939– 1940) в Восточной Финляндии.
Первый гуманоидный робот
Человекоподобные роботы, часто называемые андроидами в научной фантастике, проектируются с учетом человеческих форм. Простые гуманоидные автоматоны создавались испокон веков и постепенно совершенствовались для более точной имитации внешнего вида и поведения человека. Одним из первых задокументированных примеров является механический рыцарь Леонардо да Винчи.
Робот-рыцарь Леонардо управлялся комбинацией шкивов и тросов, которые позволяли ему стоять, сидеть и независимо двигать руками. Он имел человеческую форму и даже был одет в доспехи, словно рыцарь. Хотя механизм да Винчи примитивен по сегодняшним меркам, ему не хватает искусственного интеллекта и дистанционного управления, но он опережал свое время в XV веке.
Да Винчи использовал во многих своих изобретениях шкивы, гири и шестерни, в том числе и в самоходной тележке, которую многие считают первым роботом. Позже он занялся дизайном робота-рыцаря для королевского театрализованного представления в Милане, которое состоялось в конце 1490-х годов.
Чертежи робота-рыцаря Леонардо да Винчи до сих пор используются современными робототехниками и даже вносят свою лепту в разработку роботов для NASA.
Первый роботизированный транспорт
После Всемирной выставки 1964 года писатель-фантаст Айзек Азимов в своих записях предсказал, что спустя 50 лет автомобили будут управляться «робомозгами». В течение многих лет после этого беспилотные транспортные средства существовали лишь в виде теоретических концепций и исследовательских проектов.
Настоящий прогресс начался в 1986 году, когда в Мюнхенском университете был запущен проект PROMETHEUS под управлением Европейского агентства координации исследований (EUREKA, European Research Coordination Agency). В течение почти десятилетия команда разработчиков трудилась над проектом беспилотного автомобиля под названием VITA, оборудованного датчиками, позволяющими регулировать скорость машины при обнаружении опасности.
В 1994 году автомобиль VITA совершил 1000-километровую поездку по парижскому шоссе в условиях плотного трафика, достигнув скорости в 128 километров в час. Позднее некоторые аспекты VITA были учтены при конструировании будущих автомобилей Mercedes-Benz.
Первый космический робот
«Спутник-1», запущенный СССР в 1957 году, был первым искусственным спутником Земли, но называть его первым «роботом в космосе» некорректно: термин «робот» не имеет настолько однозначного определения. Robonaut 2 стал первым гуманоидным роботом на Международной космической станции в 2011 году. После работ и модернизации на орбите его вернули в Космический центр Джонсона в 2018 году.
R1 был наземным прототипом программы Robonaut. Его преемник Robonaut 2 получил развитые манипуляторы, камеры и датчики и использовался на МКС как исследовательская платформа. После возвращения R2 на Землю в 2018 году NASA продолжило наземные исследования технологий, предназначенных для будущих роботизированных помощников астронавтов.
«Робонавт 2» покрыт мягким материалом и запрограммирован на остановку в случае касания человека, чтобы избежать его травмирования.
Первый промышленный робот
Первый промышленный робот был внедрен на производственной линии завода General Motors в 1961 году. «Юнимейт» представлял собой мощную роботизированную руку для установки литых металлических изделий и сварных компонентов на шасси автомобиля. Это был первый робот-манипулятор, который помог ускорить производственные линии на заводах по всему миру.
Первоначальная стоимость манипулятора «Юнимейт» составила 25 000 долларов. У робота было шесть программируемых осей движения, а конструкция позволяла работать с тяжелыми объектами на высокой скорости. Манипулятор весом 1,8 тонны оказался чрезвычайно универсальным и вскоре стал одним из самых популярных промышленных роботов в мире.
«Юнимейт» стал популярным и вне промышленного производства, приняв участие в «Вечернем шоу Джонни Карсона», в котором он разливал пиво и даже дирижировал оркестром.
Джордж Девол, первым разработавший промышленного программируемого робота в 1954 году, основал первую в мире компанию по производству роботов, Unimation. Роботы стали обычным явлением на современных сборочных линиях, так как их способность выполнять повторяющиеся задачи на высокой скорости превращает их в идеальные средства производства.
Первый беспилотный робот
Дроны, или беспилотные летательные аппараты (БПЛА), использовались в течение сотен лет. Первое задокументированное применение датируется 1849 годом, когда австрийская армия запустила аэростаты, оснащенные бомбами, в сторону осажденной Венеции. Военные исследования в XX столетии привели к появлению ряда технологических инноваций, включая систему глобального позиционирования (GPS) и Интернет.
Это привело к созданию первого полностью автономного беспилотного летательного аппарата в 1973 году. Израильский дрон Tadiran Mastiff был оборудован системой передачи данных, позволяющей в автоматическом режиме и реальном времени вести высококачественную видеосъемку места полета и транслировать ее оператору. Эти БПЛА предварительно программировались на траекторию полета и широко использовались армией обороны Израиля.
Современные военные беспилотники, такие как «Предатор» и «Таранис», играют ключевую роль на поле боя.