Кукобина_практическое задание 1_ ППОбп-1701б_Робототехника в дош. О. А. Еник (И. О. Фамилия)
 Скачать 0.93 Mb.
|
| | ||
| 1900-1939 гг. | Луи Филип Перью (1900) Ли де Форест (1906) 1918г.Михаил Александрович Бонч-Бруевич Абрахам и Блох (1918) Карл Чапек (1920) Ванневар Буш (1925) Фриц Ланг (1927) Уиллар Л.В.( 1938) 1938 г. МВТУ им. Баумана | Луи Филип Перью (1900) в Америке создает Автоматического Человека (Automatic Man). "Этот гигант из дерева, каучука и металлов, который ходит, бегает, прыгает, разговаривает и закатывает глаза -- практически во всём в точности подражает человеку". Автоматический Человек был ростом 7 футов 5 дюймов (2,25 метра), одет был в белый костюм, носил гигантскую обувь и соответствующую шляпу. Ли де Форест (1906) патентует вакуумный триод, использовавшийся в качестве переключателя в первых электронных компьютерах В 1918 г. Михаил Александрович Бонч-Бруевич изобретает ламповый триггер. Триггер способен хранить одну двоичную цифру. Это изобретение закладывает фундамент электронных цифровых компьютеров. Французы Абрахам и Блох (1918) изобретают электрическую счетную машину, которая работает с двоичными числами. 1920 г. чешский писатель Карл Чапек написал пьесу "R. U. R." ("Россумские универсальные роботы"). В этой пьесе, поставленной 21 января 1921 года на сцене Пражского национального театра, рассказывается о некоем Россуме, который основал фабрику, на которой биологическим путем выращивались роботы, отличавшиеся очень высокой работоспособностью. Несмотря на то, что эти создания сегодня получили бы скорее название "андроиды", чем "роботы", употребление слова "робот" стало повсеместным. "Роботы - это люди ... они механически совершеннее нас, они обладают невероятно сильным интеллектом, но у них нет души", - таким образом, определяет понятие "робот" один из персонажей пьесы. Так, впервые появилось понятие "робот", которое в скором времени из фантастической литературы перешло в науку и технику. Роботы в пьесе, изначально созданные для замены людей на заводах, вскоре вышли из-под контроля людей и начали уничтожать своих создателей. Так К. Чапек иллюстрирует мысль о том, что техника может приносить пользу человечеству, только находясь в честных, добрых руках. Таким образом, К. Чапек не только создал литературное произведение, но и поставил и рассмотрел ряд важных вопросов робототехники, таких как: способы создания роботов, их основные характеристики, размеры производства и области использования, социально-психологические аспекты взаимоотношения роботов и людей, самовоспроизведение роботов. Ванневар Буш (1925) и его коллеги разрабатывают первую аналоговую ЭВМ Differential Analyzer, машина разработана, чтобы решать дифференциальные уравнения. Построенная в 1930, она будет использоваться для артиллерийских вычислений в течение Второй Мировой Войны. Фриц Ланг (1927) снимает "Metropolis". Робот Мария - первый робот в кинематографе. Созданная безумным ученым Ротвангом (Rotwang), чтобы заменить его умершую жену, гладкая металлическая женщина становится международной иконой. В 1928 г. Английский инженер Ричардсон создает электрического человека Эрика, внешне похожего на закованного в доспехи средневекового рыцаря. Эрик управляется на расстоянии. Выполняя команды, встает, садится, отвечает на простые вопросы; при ответе у него светятся глаза, а во рту загораются зеленые лампочки. На радиовыставке в Париже (1929) демонстрируется электрическая собака. Когда ее освещают, она начинает двигаться на свет и лаять. Если лампочку отводили в сторону, не переставая освещать собаку, последняя поворачивалась и продолжала лаять, двигаясь к источнику света. В 1933 г. на выставке "Столетие прогресса" в Чикаго робот используется в качестве лектора. Начиная лекцию о процессе пищеварения, он расстегивал жилет, открывая грудь и живот, стенки которых были прозрачными, и показывал пальцем пищевод, желудок, кишечник и печень, объясняя строение своих внутренних органов наглядно. В том же 1933 г. ряд роботов, управляемых по радио, сконструировал и построил в Австрии инженер Август Губер. Его роботы ходили, двигали головой и руками, мигали, курили, и разговаривали по телефону. Многие конструкторы в те годы отдали дань идее создания искусственного электромеханического человека - могучего и покорного слуги своего хозяина. Многие всерьез полагали, что именно такие роботы и заменят в будущем людей на заводах и фабриках. Однако в дальнейшем стало ясно, что подобные роботы - это пока, в сущности, такие же игрушки, какими были андроиды XVIII веков. В 1937 г. Тезис Чёрча-Тьюринга, независимо разработанный Алонсо Чёрчем и Аланом Тьюрингом, устанавливает, что все задачи, решаемые человеком, приводимы к конечному множеству алгоритмов, или, более просто, что машинное распознавание и человеческое распознавание - по существу эквивалент. 1938 г. Первый программируемый покрасочный механизм разработан Виллардом Поллардом и Гарольдом Розелундом для компании DeVilbiss. В действительности, история выглядит иначе. В 1938 году американец Уиллар Л.В. Поллард действительно изобретает управляемый манипулятор. И не просто, а параллельный манипулятор! Три проксимальных звена управлялись двумя приводами на базе. Три дистальных звена крепились к проксимальным звеньям карданной передачей. Два из них крепились к третьему на шарнире. Головка распылителя крепится к третьему дистальному звену опять карданной передачей, обеспечивающей ей горизонтальный ход. Вертикальный и горизонтальный углы поворота головки управляются еще двумя приводами при помощи троса. Итого 5 степеней свободы. Однако же, это был не первый робот-манипулятор и не тот, что достался компании DeVilbiss. Робот Уилларда Л.В. Полларда от 1938 года так и не был никогда построен. Первый, действительно существовавший индустриальный робот, принадлежит другому Полларду. 29 октября 1934 года, Уиллард Л.Г. Поллард подал в бюро патентов заявку об изобретении нового полностью автоматического устройства для окраски поверхностей. Патент состоял из двух частей: электрической управляющей системы и механического манипулятора. Программа задавала скорость вращения приводов глубиной ямок на плотной перфоленте, а механическая часть робота представляла собой параллельный манипулятор по типу пантографа всего с двумя приводами. И хотя заявка была в 1934, с выдачей патента не спешили. Патент оказался на руках только в 1942 году, а между тем в 1937 году лицензия на производство этого манипулятора каким-то образом досталась компании DeVilbiss. Именно DeVilbiss в 1941 году при помощи Гарольда Роузланда построила первые прототипы этого устройства. Однако окончательная Роузландовская версия, выпущенная на рынок в 1944 году, была совсем другим механизмом, заимствовав у Полларда младшего только идею системы управления. Часто в литературе выделяют несколько поколений роботов. Однако, это имеет непрямое отношение к развитию технологий. К роботам первого поколения обычно причисляют все копирующие и программируемые манипуляторы. Такие машины выполняют жесткую программу и чаще называются промышленными роботами. Роботы второго поколения оснащены датчиками для выполнения более интеллектуальных функций. Наконец, к роботам третьего поколения относятся автономные мобильные роботы с самостоятельной адаптивной программой. Примерами роботов I, II и III-го поколений будут, соответственно: - линия для автоматической сварки и покраски кузовов; - автоматическая линия по сортировке яблок по спелости - научно-исследовательские проекты для космоса и поиска новых решений. Таким образом, это несколько отличается от поколений ЭВМ, поскольку ЭВМ разного поколения отличаются элементной базой, а роботы - возможностями. ЭВМ первого поколения можно увидеть разве что в музее, в то время как роботы разных поколений успешно работают вместе и нет особых причин для вымирания промышленных роботов с жесткой программой. Сам термин промышленный робот впервые появился на страницах американского журнала "American metal & market" в 1960 году. Также в 1938 г. в МВТУ им. Баумана создана кафедра М-9, в дальнейшем получившая название "Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы". На всемирной выставке в Нью-Йорке (1939) Westinghouse Electric Corp., чтобы поразить посетителей, представляет механического гуманоидного робота Elektro и робота-собаку Sparko. Elektro весит 136 кг. и может ходить, разговаривать и курить. |
| 1940-е года | Джон Анатасоф и Клиффорд Берри (1940) Конрад Цузе (1941) Вадим Евгеньевич Лашкарев Айзек Азимов (1942) 1943 г. Артуро Розенблат, Норберт Винер и Джулиан Биглоу Джордж Девол (1946) | Джон Анатасоф и Клиффорд Берри (1940) предпринимают попытку построить электронный компьютер. Он мог бы стать первым в истории человечества электронным компьютером, но он не программировался. Труд 10.000 человек составляет Британское компьютерное военное усилие. Созданный на электромеханических реле Робинзон становится первым в мире операционным компьютером. Его мощности достаточно, чтобы декодировать сообщения, зашифрованные немецкой машиной Энигма первого поколения. Конрад Цузе (1941) в Германии завершает Z-3, первый в мире полностью программируемый компьютер. Цузе приглашает Арнольда Фаста, слепого математика, программировать Z-3. Открытие транзисторного эффекта Вадимом Евгеньевичем Лашкаревым. Это явление получило название p-n перехода. Айзек Азимов (1942) впервые использует в своем рассказе "Runaround" слово "робототехника" и предсказывает развитие мощной робототехнической промышленности. В рассказе "Runaround" также впервые появляются "Три Закона Робототехники" Азимова: 1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинён вред. 2. Робот должен подчинятся командам человека, если эти команды не противоречат первому закону. 3. Робот должен заботиться о своей безопасности, пока это не противоречит первому и второму закону. Впоследствии Азимов добавляет в этот список "Нулевой Закон": Робот не может причинить вред человечеству или своим бездействием допустить, чтобы человечеству был причинён вред. Эти три закона Айзека Азимова до сегодняшнего дня остаются стандартами при проектировании и разработке роботов. В 1943 г. Артуро Розенблат, Норберт Винер и Джулиан Биглоу вводят в обращение термин "кибернетика". Джордж Девол (1946) патентует универсальный прибор, использующий магнитное записывающее устройство для управления машинами. |
| 1950-е года | Грей Уолтер (1950) 1950 г. Алан Тьюринг 1951 г. в СССР Джордж Девол (1954) 1955 г. программа SAGE 1956 г. Джордж Девол и Джозеф Энгельбергер 1956 г. Клод Шеннон Н.П. Брусенцов (1958) 1959 г. Виктор Михайлович Глушков | Грей Уолтер (1950), английский нейрофизиолог, ставит свои знаменитые кибернетические эксперименты с "черепашками". "Черепашки" представляют собой самодвижущиеся электромеханические тележки, способные ползти на свет или от него, обходить препятствия, заходить в "кормушку" для подзарядки разрядившихся аккумуляторов. В 1950 г. Алан Тьюринг в своей работе "Computing Machinery and Intelligence" описывает способ определения, является ли машина мыслящей, ставший известным как "критерий Тьюринга" ("Turing Test"). Критерий Тьюринга закладывает основу ежегодных соревнований между творцами думающих программ. В 1951 г. в СССР выходит приказ о создании автоматических систем управления военной техникой. С этой целью в МВТУ им. Баумана создана кафедра СМ-7, впоследствии получившая название кафедры специальной робототехники и мехатроники. Джордж Девол (1954) разрабатывает первого промышленного программируемого робота и вводит термин Universal Automation, который, по совету его жены Эвелин, впоследствии будет укорочен и даст название его будущей компании Unimation. В 1955 г. программа SAGE закладывает начало будущей революции в автоматизированном проектировании. В 1956 г. Джордж Девол и Джозеф Энгельбергер встречаются за коктейлем, чтобы обсудить написанное Айзеком Азимовым. Историческая встреча заканчивается соглашением о совместной работе по созданию роботов. Их новая компания будет называться Unimation, inc. Также в 1956 г. Клод Шеннон в Массачусетском технологическом институте (MIT) выдвигает идею создания очувствленного робота. Аспирант института Генрих Эрнст (Heinrich Ernst) реализует эту идею и конструирует очувствленную руку-манипулятор, управляемую компьютером. Рука Эрнста собирала разбросанные по поверхности стола кубики и укладывала их в ящик. В Беркли в 1956 г. создан мобильный робот, получивший имя Squee. Squee имеет четыре сенсора (два фотоэлемента и два контактных датчика), три электродвигателя (двигатель привода, двигатель поворота и двигатель, открывающий и закрывающий ковш, или "руки") и "мозг" из полдюжины реле. Squee охотится за "орехами" (теннисными шариками), которые освещают лучом света. Подобрав "орех", Squee отвозит его на освещаемую светом площадку и снова возвращается к охоте. В 1958 г. Под руководством Н.П. Брусенцова в вычислительном центре Московского университета была создана и запущена в производство первая и единственная в мире троичная ЭВМ "Сетунь" (серийно выпускалась 1962-1964). В 1959 г. Виктор Михайлович Глушков обнародовал идею "мозгоподобных" структур ЭВМ, в которых будут объединяться миллиарды процессорных элементов и может произойти слияние памяти с обработкой данных, так что данные будут обрабатываться по всей памяти с максимальным распараллеливанием операций. |
| 1960-е года | Джона Хопкинса (1960) Байконур (1961) Ральф Мозер (1961) Джо Энгельбергер (1962) Сеймур Паперт (1967) 1969 г. Одо Студжер и Ричард Морли Виктор Шейнман (1969) | В 1960 г. создан первый робот "Versatran", предназначенный для практического промышленного использования, разработан в компании AMF Джонсоном и Миленковичем. В Университете Джона Хопкинса (1960) создано кибернетическое устройство, получившее известность как "Животное Хопкинса". Под управлением транзисторных схем "Животное" блуждало по коридорам физической лаборатории, пока не "чувствовало" разрядку аккумуляторных батарей. После чего с помощью специального оптического фотоэлемента начинало искать на белых стенах лаборатории черные розетки. Найдя такую розетку, "Животное" с помощью специальной чувствительной руки со штепселем заряжало свои батареи и снова переходило в режим "блуждания". Поведение "Животного" можно было сравнивать с поведением одноклеточных организмов, подобных амебе. С космодрома Байконур (1961) осуществлен пуск ракеты-носителя "Молния", которая вывела на траекторию полета к Венере советскую автоматическую межпланетную станцию "Венера-1". В ходе этого полета впервые в истории осуществлена двусторонняя связь с автоматической станцией, удаленной на 1,400,000 км. Ральф Мозер (1961) в General Electric начинает разработку стопоходящего грузовика. Машина будет иметь четыре ноги, весить 1300 кг. и иметь скорость до 4 миль в час. Джо Энгельбергер (1962) внедряет первые разработанные Unimation промышленные роботы-манипуляторы на заводах автоконцерна General Motors в Нью Джерси. Простейшие контроллеры роботов считывают команды с магнитного барабана. Механические руки, получившие название Unimate, используются для выполнения наиболее неприятных операций при сборке автомобилей и позволяют перемещать 40-килограммовые детали в трёх плоскостях. Автоматическая станция "Венера-3" впервые достигла поверхности Венеры в 1966 г., доставив вымпел СССР. Это был первый в мире перелет автоматического аппарата с Земли на другую планету. В Стэнфордском институте начат проект по созданию мобильного робота, который может рассуждать об окружающей обстановке. Созданный робот за свою неустойчивость будет назван "Шейки" - трясучка. Сеймур Паперт (1967) и его команда начинают работать над языком ЛОГО (LOGO). Основой ЛОГО является своеобразный робот "черепашка", которому можно отдавать простые, интуитивно понятные команды. Базирующийся на LISP, ЛОГО станет одним из популярнейших средств обучения программированию. Осьминогоподобный манипулятор разработан Марвином Мински в 1968. Двенадцать сочленений управлялись ЭВМ PDP-6. Манипулятор был способен поднять взрослого человека. В 1969 г. Одо Студжер и Ричард Морли независимо разрабатывают Программируемый Логический Контроллер. Это изобретение производит поистине драматические изменения в робототехнике. Виктор Шейнман (1969) в Стэнфордской лаборатории искусственного интеллекта создает манипулятор, получивший имя Стэнфордская рука. Кинематическая конфигурация этого манипулятора становится стандартом, известным как Стандартная Рука. Стэнфордский интегральный робот Шейки (Shakey) представлен как первый мобильный робот, управляемый искусственным интеллектом. Шейки обеспечивал выполнение задания, даже если оно было сформулировано в самом общем виде. Робот мог действовать в помещениях, где находилось несколько недеформируемых предметов простой формы. Система технического зрения позволяла ориентироваться в окружающей среде, избегать препятствий и принимать решения о дальнейшем маршруте. Шейки использовал бортовую ЭВМ SDS-940, телекамеру, лазерный дальномер и датчики столкновения на бампере, чтобы собрать данные, которые затем передавались по радиоканалу на стационарные ЭВМ PDP-10 и PDP-15 производства DEC. Обратные команды передавались также по радиоканалу, что позволяло Шейки перемещаться со скоростью 2 метра в час. |