|
|
Кукобина_практическое задание 1_ ППОбп-1701б_Робототехника в дош. О. А. Еник (И. О. Фамилия)
Тольятти 2022
Практическое задание 1
Тема 2. История развития робототехники
Задание
Заполнить обобщающую таблицу «Основные этапы развития робототехники». Указать ученых, работающих над решением данных проблем.
Рекомендации по выполнению задания
1. Изучите материал лекции 2 «История развития робототехники» электронного учебника.
2. Заполните обобщающую таблицу «Основные этапы развития робототехники».
Основные этапы развития робототехники
Этап, годы
|
Представители научного сообщества
|
Основные итоги периода
|
Древние времена
|
Древнегреческий миф (3век до н.э.). Бог огня Гефест
|
Самый известный миф (3 век до н.э.) - древнегреческий, повествующий о создании богом огня Гефестом двух рабынь из золота, прислуживающих ему, а также золотых треножников, выполнявших простейшие команды типа: принести, подать, унести. Позднее Гефест строит бронзового гиганта Талуса для охраны острова Крит от вражеских нашествий. Но есть и другие легенды, в которых Талос имеет иное происхождение. Множество деталей, присутствующих в мифах и легендах, косвенно указывают на то, что, скорее всего, Талос был первым в истории управляемым роботом. Сторонники этой теории подсчитали, что если бронзовый великан обходил Крит за день (согласно мифам), то он должен был перемещаться со средней скоростью 155 миль в час (ок. 250 км/ч). Приверженцы гипотезы "палеокибернетики" предполагают, что при ранении Талоса в лодыжку (по мифам самое уязвимое место гиганта), вместо крови вытекала жидкость, похожая на расплавленный свинец.
|
Середина III тыс. до н.э.
Египтяне
|
В середине III тыс. до н.э. египтяне изобрели идею думающих машин: внутри статуй прятались жрецы, чтобы давать предсказания и советы.
|
5 век до н.э.
Платон
|
В работах Платона (5 век до н.э.) выражаются идеи, имеющие отношение к человеческому мышлению и механике машин.
|
(350 г. до н.э.)
Архит из Тарентума
|
Блестящий философ и математик Архит из Тарентума (350 г. до н.э.), друг Платона, конструирует деревянного голубя, который мог летать за счёт переменных воздушных потоков и управлялся струей пара. Античная традиция приписывает Архиту первый теоретический труд по механике.
|
|
3 веке до н. э. римский поэт Клавдий и физик Ктесибий из Александрии
|
В 3 веке до н. э. римский поэт Клавдий упоминал об автомате, изготовленном Архимедом. Он имел форму стеклянного шара с изображением небесного свода, на котором воспроизводилось движение всех известных в то время небесных светил. Шар приводился в движение водой. А греческий изобретатель и физик Ктесибий из Александрии сконструировал водяные часы. Это был первый автомат для точного хронометрирования.
|
(I век н.э.)
Герон Александрийский
|
В книге "Пневматика" Герон Александрийский (I век н.э.) описывает подобные и многие другие автоматы древности. В качестве источника энергии в них использовались вода, пар, гравитация (гири). В "Театре автоматов" описано даже устройство целого театра, представление в котором разыгрывали фигурки-куклы, приводимые в движение с помощью системы зубчатых колес, блоков и рычагов.
|
Средние века
|
|
В средние века большой популярностью пользовались различного рода автоматы, основанные на использовании часовых механизмов. Были созданы всевозможные часы с движущимися фигурами людей, ангелов и т.п.
|
Механик араб ал-Джазари (1206)
|
Механик араб ал-Джазари (1206) в "Книге о познании хитроумных механических приспособлений" объясняет принципы устройства разных автоматов. К этому периоду относятся сведения о создании первых подвижных человекоподобных механических фигур - андроидов.
|
Альберта Великого (1193-1280)
|
Так, андроид алхимика Альберта Великого (1193-1280) представлял собой куклу в рост человека, которая, когда стучали в дверь, открывала и закрывала ее, кланяясь при этом входящему. В 13 веке Альберт Великий создал автомат, ставший впоследствии известным как "говорящая голова", способный воспроизводить человеческий голос.
|
1495 г.Леонардо да Винчи
|
В 1495 году Леонардо да Винчи разработал детальный проект механического человека, способного двигать руками и поворачивать голову (а возможно собрал и испытал). Механизм выглядит как бронированный рыцарь, облачённый в броню, по видимости являющегося первым антропоморфным роботом.
Внутри доспехов находился механизм, приводящий в движение искусственного человека при помощи тросов и роликов, создавая иллюзию, что там внутри есть живой человек. Рыцарь-робот умел садиться, двигать головой и руками, анатомически правильно открывать и закрывать рот. Также, он мог имитировать звуки - шёл под сопровождение автоматических барабанов.
Чертежи художника свидетельствуют о том, что все части устройства имели достаточную координацию: контроль над ними осуществлялся за счёт механического устройства управления программируемого способом прямого кодирования и расположенного в грудной клетке робота, а ноги приводились в движение отдельно, посредством внешней рукоятки, натягивающей трос, соединённый с важнейшими звеньями в лодыжке, колене, бедре.
Робот-Рыцарь Да Винчи "одевался" в доспехи, характерные для Германии и Италии в конце XV в.
А в 1500 году он построил механического льва, который при въезде короля Франции в Милан выдвигался, раздирал когтями грудь и показывал герб Франции.
|
Ганс Бульман (1525)
|
Ганс Бульман (1525) в Нюрнберге строит первого реального андроида. Считают, что было создано несколько полностью завершенных механизмов, в том числе андроиды, играющие на музыкальных инструментах.
|
Иоганн Мюллер (1533)
|
Иоганн Мюллер (1533), прозванный Региомонтанусом, в Нюрнберге создает железную муху и искусственного орла, оба из которых могли подниматься в воздух. Предполагается, что механизмы имели паровую тягу.
|
Джианелло Ториано (1540)
|
Джианелло Ториано (1540) из Кремоны конструирует андроида в виде женщины, играющей на лютне.
|
Джон Ди (1543)
|
Джон Ди (1543) в Англии создает деревянного жука, способного летать.
|
|
Амбруаз Паре (1564)
|
Амбруаз Паре (1564), издает "Dix livres de chirurgie", в которой описывает проект механической руки. Рука во всем схожа с человеческой и имеет механические "мускулы".
|
17-18 век
|
Шотландский лорд Джон Непер (1617)
|
Шотландский лорд Джон Непер (1617) создает приспособление для выполнения простейших вычислений.
|
Вильгельм Шиккард (1623)
|
Базируясь на работах Непера, профессор университета немецкого города Тюбинген, Вильгельм Шиккард (1623), разрабатывает счетную машину для сложения, вычитания, а также табличного умножения и деления шестиразрядных десятичных чисел. В письме к Кеплеру он приводит рисунок машины и рассказывает, как она устроена.
|
Блез Паскаль (1642)
|
Во Франции Блез Паскаль (1642) описывает механическую машину для суммирования и вычитания чисел.
|
Лейбниц (1694)
|
В 1694 Лейбниц совершенствует машину Паскаля, добавив в нее возможность производить умножение и деление.
|
Хейлбрунн (1725)
|
В замке Хейлбрунн (1725) в Германии создан механический театр. Представление из жизни деревни разыгрывается с помощью 119 персонажей под аккомпанемент органа.
|
|
Жак де Вокансон (1738)
|
Французский механик и изобретатель Жак де Вокансон создал в 1738 году первое работающее человекоподобное устройство (андроид), которое играло на флейте. "Флейтист" был ростом с человека. Подвижными пальцами он мог исполнять 11 мелодий с помощью заложенной в него программы.
Вокансон также создал механическую утку, покрытую настоящими перьями, которая могла ходить, двигать крыльями, крякать, пить воду, клевать зерно и, перемалывая его маленькой внутренней мельницей, отправлять нужду на пол. Утка состояла из более чем 400 движущихся деталей и была однозначно признана венцом творения мастера.
|
Фридрих фон Кнаус (1760)
|
Немецкий изобретатель Фридрих фон Кнаус (1760) создает андроида, способного держать перо и писать 107 различных слов
|
Россия (1770)
|
В России (1770) создается одно из первых механических вычислительных устройств - машина Якобсона.
|
Пьер-Жак Дро (1721-1790) и его сын Анри Дро (1752-1791)
|
Созданием автоматов также занимались швейцарские часовщики Пьер-Жак Дро (1721-1790) и его сын Анри Дро (1752-1791). От имени последнего позднее было образовано и понятие "андроид".
Одно из первых своих изделий -- замечательные маятниковые часы с пастушком и собачкой -- Дро повез в столицу Испании город Мадрид к королю Фердинанду IV. Демонстрация производилась в присутствии многочисленной придворной знати. Возбужденный Дро показал им созданное произведение. Когда часовая стрелка подходила к какому-либо часу, пастушок подносил ко рту флейту и свистел столько раз, сколько должно было пробить часов. У ног пастушка лежала собачка, охранявшая корзинку с яблоками. Стоило кому-нибудь из придворных дотронуться до фруктов, как собачка начинала лаять. Сняли руку с фруктов -- лай тут же прекращался. Королю понравилось изобретение Пьера Дро, и он, хорошо заплатив, купил часы.
Пьер-Жак Дро начал создавать после такого успеха различные автоматы, из которых наибольшую известность получили писец и художник. Писец (1770) мальчика. Он был ростом с пятилетнего ребенка. Он сидел на скамейке перед столиком, а весь приводной механизм размещался внутри куклы, отчего она выглядела еще изящнее. В правой руке маленького механического человека было гусиное перо (в те времена стальных перьев еще не знали). Писец макал перо в стоящую перед ним чернильницу и писал разные слова и даже фразы без всякого участия человека.
Буквы были крупные, красивые, даже с нажимом и располагались в ровные строчки. Между словами оставлялись промежутки. Здесь на французском языке написано: "Своему родному городу. Жак Дро".
Когда механический человек писал, он двигал головой, и казалось, следил за тем, что пишет. Окончив работу, писец посыпал лист бумаги песком для высушивания чернил, а потом стряхивал его. По чистой случайности "пишущий мальчик" и часть его "рукописей", а также и другие изобретения отца и сына Дро сохранились до наших дней.
За работой над изготовлением "пишущего мальчика" наблюдал шестнадцатилетний сын Пьера Дро -- Анри. Мальчик унаследовал от отца исключительную способность к механике и через три года сам принялся за постройку нового механического человека, который по замыслу должен был рисовать. По размеру рисовальщик был таким же, как и его "старший брат". В правой руке он держал карандаш и рисовал различные фигурки, а также писал. Например, он мог изобразить маленькую собачонку и подписать под рисунком "мой Туту". А портреты Людовиков XV и XVI и Марии Антуанетты и сейчас приводят в восхищение посетителей музея в Невшателе. В процессе работы рисовальщик останавливался, как бы созерцая нарисованное, а также иногда сдувал с листа бумаги соринки.
Спустя некоторое время оба механика, отец и сын Дро, занялись вместе изобретением и постройкой третьего механического человека -- музыкантши. По сложности она намного превосходила своих "братьев". Эта кукла играла на фисгармонии, ударяя пальцами по клавишам. Четко и легко удавались ей трели и быстрые пассажи.
Перед началом игры музыкантша осматривала ноты и делала рукой некоторые предварительные движения. Кроме того, она поворачивала голову и глаза, как бы следя за положением рук. Ее грудь подымалась и опускалась, как будто она дышала. Окончив игру, музыкантша наклоняла голову, благодаря слушателей за одобрение. Сохранилось восторженное описание этой фигуры современником: "Девушка играет, шевелит губами, грудь ее поднимается и опускается при "дыхании", она смотрит на клавиши, в ноты, а иногда бросает взгляд на публику, по окончании "номера" встает и кланяется". Источником движения всех трех описанных автоматов является часовой механизм с заводной пружиной. Пружина приводит в действие сложнейшие системы зубчатых колес, рычажков, штанг и кулачков -- все то, что в дальнейшем стали называть программным механизмом. Эти человекоподобные игрушки представляли собой многопрограммные автоматы с оперативно сменяемыми программами.
|
|
И.П. Кулибин (1790)
|
Не остались в стороне и русские механики. Однако их конструкции отличались простотой конструкции. Так, механик И.П. Кулибин (1790) построил в течение трех лет яичную фигуру - универсальные часы.
Часы давали театрализованное представление и играли музыку. В этих часах было три самостоятельных механизма и три завода: часовой, боевой и курантовый, а также автоматические приборы для приведения в действие механизмов, воспроизводящих сцены, музыку и бой. Как свидетельствует сохранившаяся опись частей, составленная Кулибиным, часы яичной фигуры состояли из 427 деталей. Все они были изготовлены исключительно точно и тонко.
|
|
|
|
19 век
|
Жозеф Мари Жаккард (1801)
Фридрих Кауфман (1810)
Мэри Шелли (1818)
Майкл Фарадей (1821)
Чарльз Бэббидж (1833)
Августа Ада Лавлейс (1843)
Куммер(1846)
Джонни Брейнерд (1865)
Пафнутий Львович Чебышев (1878)
Фрэнк Рид (1885)
Арчи Кемпион (1893)
Александр Степанович Попов (7 мая 1895г.)
Никола Тесла (Nicola Tesla) (1898)
|
Жозеф Мари Жаккард (1801) создает автоматический ткацкий станок, управляемый при посредстве перфокарт. Наличие или отсутствие отверстий в перфокарте заставляло нить подниматься или опускаться при ходе челнока, создавая тем самым запрограммированный рисунок. Станок Жаккарда был первым массовым промышленным устройством, автоматически работающим по заданной программе.
Фридрих Кауфман (1810) конструирует механического трубача. В трубаче используется шаговый программный барабан.
Мэри Шелли (1818) пишет первый научно-фантастический роман "Франкенштейн, или Современный Прометей". В романе впервые появляется жутковатая идея использования электричества для оживления мертвой материи. Идея создания андроидов, которые основаны на ранее живой ткани ужаснула многих читателей и привлекла многих ученых, как возможность новых открытий и экспериментов.
Майкл Фарадей (1821) сообщает о своем открытии электромагнитного вращения и создает первые модели электродвигателей.
В 1827 г. В Санкт-Петербурге демонстрировался "Храм очарований или механический, физический и оптический кабинеты". Чудеса начинались с лестницы - искусственная женщина начинает играть на валторне, если кто-то заходит на площадку. У входа в зал кланялись механические слуги. Если кто-то садился на диван - слуга-автомат выносил поднос с напитками.
В 1833 г. Чарльз Бэббидж разрабатывает принципы "Аналитической машины" ("Analytical Engine") - механического прототипа появившихся спустя столетие ЭВМ. В проекте Бэббиджа были предусмотрены все основные компоненты, имеющиеся в современном компьютере: устройство для хранения цифровой информации (память); устройство, выполняющее операции над числами (арифметическое устройство); устройство для управления обработкой (устройство управления); устройства ввода с перфокарт, с которых считывались программа и данные, подлежащие обработке. Машина Бэббиджа была задумана как чисто механическое устройство с возможным приводом от парового двигателя, но содержала ряд фундаментальных идей. В число операций была включена операция условного перехода и операции с кодами команд. Присутствовал также и прообраз микропрограммирования - значение инструкций задавалось с помощью позиционирования металлических штырей в цилиндре с отверстиями, который назывался "контрольный цилиндр".
В 1843 г., Августа Ада Лавлейс, публикует свои комментарии к статье Луи Фредерико Менабреа "Очерк аналитической машины, изобретенной Ч.Бэббиджем". Составленные 28-летней графиней примечания к статье итальянского инженера навсегда вписали её имя в историю науки. По существу, Ада Лавлейс заложила научные основы программирования на вычислительных машинах за столетие до того, как стала развиваться эта научная дисциплина. Ряд высказанных Лавлейс общих положений (принцип экономии рабочих ячеек, связь рекуррентных формул с циклическими процессами вычислений и др.) сохранил свое принципиальное значение и для современного программирования, а её определение "цикла" почти дословно совпадает с приводящимся в современных учебниках программирования. В память о ней назван разработанный в 1980 году крупнейшими специалистами по программированию язык АДА - один из наиболее универсальных алгоритмических языков.
Петербургским учителем музыки Куммером в 1846 предложено механическое устройство для автоматизации вычислений (счислитель Куммера), серийно выпускавшееся (с различными модификациями) вплоть до 70-х годов XX в.
Джонни Брейнерд (1865), одарённый конструктор, строит Парового Человека. Механизм Брейнерда был приблизительно трёхметрового роста, ни одна лошадь не могла сравниться с ним: гигант с лёгкостью тянул фургон с пятью пассажирами. Там, где обычные люди носят шляпу, у Парового Человека была труба дымохода, откуда валил густой чёрный дым. Паровой Человек мог двигаться со скоростью до 30 миль в час (около 50 км/час).
1878 г. На Всемирной выставке в Париже представлена стопоходящая машина академика Пафнутия Львовича Чебышева. Механизм Чебышева явился первой попыткой создания транспортного средства шагающего типа и положил начало конструированию шагающих устройств на основе траекторного синтеза.
Проходят первые испытания Электрического Человека (1885) Фрэнка Рида. У машины был довольно мощный прожектор, а противников ожидали электрические разряды, которыми Человек стрелял прямо из глаз. Судя по всему, источник питания находился в закрытом сеткой фургоне. О способностях Электрического Человека и о его скорости ничего не известно.
Профессором Арчи Кемпионом (1893) на Международной колумбийской выставке представлен опытный образец робота Boilerplate. Boilerplate был задуман как средство бескровного решения конфликтов -- иными словами, это был опытный образец механического солдата. Робот существовал в единственном экземпляре, но у него была возможность осуществить предложенную функцию -- Boilerplate неоднократно участвовал в боевых действиях.
7 мая 1895г. Александр Степанович Попов впервые в мире сделал научный доклад об изобретенном им методе использования излученных электромагнитных волн для беспроводной передачи электрических сигналов.
В 1898 г. Никола Тесла (Nicola Tesla) демонстрирует первый дистанционно управляемый механизм на выставке в Madison Square Garden в Нью-Йорке.
24 июня 1898 года механический солдат Boilerplate Арчи Кемпиона впервые участвует в бою, во время атаки обратив противника в бегство.
| |
|
|
Скачать 0.93 Mb.