ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СОВЕТСКОЙ РОБОТОТЕХНИКИ

Часть 1

С древних времён человек мечтал о создании искусственного человека, обладающего разумом и способного выполнять какие-либо действия. Так, в еврейской мифологии существует легенда о големе – глиняном человеке, которого оживили при помощи магии. В средние века ученые достигли высот, создавая сложные механизмы, но научить их мыслить так и не удалось. Самым удачным можно считать изобретение швейцарского часовщика Пьера-Жака Дро и его сына Анри Дро, живших во второй половине XVIII-го века – механический человек «Писец». Он умел выписывать буквы и слова, сидя за столом и плавно покачивая головой в такт движениям. От имени Анри Дро и произошло название «андроид».

А вот слово «робот», напротив, славянского происхождения. Его придумал чешский писатель Карел Чапек, который описал в своей социально-фантастической пьесе «R.U.R.» «механических людей» в 1920 году. Оно образовалось от слова «робота» – работа по-чешски. А в 1942 году писатель-фантаст Айзек Азимов впервые употребил термин «робототехника», а также вывел 3 закона для роботов. Так, робот должен выполнять приказы человека, не причинять ему вред и уметь защищать себя.

Современная робототехника возникла во второй половине ХХ-го века, когда значительно возросла потребность в автоматизации производственных процессов. Современное определение робота обозначает его как универсальный автомат для осуществления действий, имитирующих действия человека.

Существует несколько направлений развития робототехники. Военные роботы используются для помощи военнослужащим в военных операциях. К ним относятся роботы-сапёры и спасатели, роботы-разведчики – беспилотные летательные аппараты и другие. Космические роботы отлично справляются с работой за пределами Земли – это зонды, луноходы, марсоходы и другие. Бытовые роботы помогают человеку в повседневной жизни, например, робот-пылесос.

Промышленные роботы представляют собой систему манипуляторов, управляемых при помощи специальных программ. Эти роботы предназначены для выполнения операций, связанных с перемещениями предметов, и используются в научных лабораториях и на промышленных производствах, чаще всего для покраски и как сварщики. В настоящее время в производственных процессах роботов используют для работы в смертельно опасных и агрессивных средах, при выполнении тяжёлых примитивных операций и в технологических процессах с тяжёлыми условиями труда, где шум, вибрация или высокая температура вызывают профессиональные болезни рабочих и быструю усталость .

Прогресс в робототехнике движется прежде всего в сторону совершенствования систем управления. Первое поколение промышленных роботов имело программное управление, основанное на станках с числовым программным управлением (ЧПУ). В роботах второго поколения использовалось адаптивное управление. Это очувствленные роботы – то есть они снабжены сенсорными системами, среди которых главной является система технического зрения (СТЗ). Доля этих роботов в общем количестве в 1980-х годах составляла около 50%, несмотря на то, что они в несколько раз дороже роботов с программным управлением и значительно сложнее в обслуживании. Однако затраты окупаются большими функциональными возможностями подобных роботов. К третьему поколению роботов относятся роботы с интеллектуальным управлением, пока они ещё находятся в стадии разработки и исследований .

Хронология развития робототехники

История робототехники неразрывно связана с историей развития ЭВМ. Чёткого и однозначного определения, что такое "робот" не существует, поэтому сложно определиться с датой, когда же в СССР был создан первый робот.

Известно, что в 1936 году 16–летний советский школьник Вадим Мацкевич создал «робота», который умел поднимать правую руку. Для этого он потратил 2 года работы в токарных мастерских новочеркасского Политеха. Ранее, в 12 лет создал маленький радиоуправляемый броневик, стрелявший фейерверками.

На "робота" Мацкевича обратили внимание власти и в 1937 году он представлял его на Всемирной выставке 1937 года в Париже. "Робот" имел небольшую особенность: мотор был слабоват, и прямая рука поднималась лишь чуть выше плеча. Немцы тут же увидели в этом жесте приветствие «Зиг хайль!» и бегали в советский павильон фотографироваться с «политическим» роботом. Мальчику пришлось отвечать за своё детище перед сотрудниками НКВД, но, к счастью, ему удалось избежать наказания со стороны органов. Мацкевич получил диплом выставки, о чём написали все советские газеты.

Творение Мацкевича могло только поднимать руку, не выполняло никаких полезных действий и не обладало искусственным интеллектом, однако выглядело похожим на человека - так, как должен выглядеть классический робот в представлении широких масс - об этом говорит и то, что Мацкевич получил диплом на парижской выставке.

После школы Вадим Мацкевич окончил сначала Московский энергетический институт, потом Ленинградскую военно-воздушную академию. Во время Отечественной войны Мацкевич служил лётчиком-испытателем.

В 1950 году вспыхнула война между Северной и Южной Кореей. СССР вступились за северян, в то время как США приняли сторону южан. В начальные периоды войны американцы побеждали благодаря новым истребителям «Сэйбр». Они могли сбить цель, находясь от неё за два километра, тогда как остальные самолёты стреляли лишь в пределах двухсот метров. Но однажды удалось перехватить подбитый «Сэйбр», который тут же отправился в Москву для исследования. Мицкевич разобрался в «хитром» электронном прицеле американцев, и создал радиолокационную станцию «Сирена». Улавливая частоту сигналов истребителя за 10 км, «Сирена» предупреждала пилота о том, что он находится под прицелом. Когда первые испытания прошли успешно, Сталин приказал оборудовать РЛС все самолёты.

В 1948 году Сергей Лебедев закончил разработку первой отечественной ЭВМ , а в 1950 году в СССР вступила в действие первая вычислительная электронная цифровая машина МЭСМ, самая быстродействующая в Европе. Ещё через год вышел приказ о создании автоматических систем управления военной техникой, а в МВТУ им. Баумана создали кафедру специальной робототехники и мехатроники. В 1958 году создана первая в мире полупроводниковая АВМ (Аналоговая Вычислительная Машина) МН-10, которая имела большой успех на выставке в Нью-Йорке в 1959 году. В том же году советский кибернетик Виктор Глушков высказал идею «мозгоподобных» структур ЭВМ, которые объединят миллиарды процессорных элементов, так что произойдёт слияние памяти с обработкой данных .

В это время в США в 1954 году создал первого промышленного программируемого робота и ввёл термин Universal Automation. Впоследствии он немного сократил его и назвал свою компанию Unimation. В Массачусетском технологическом институте родилась идея создания очувствленного робота. Аспирант института Г. Эрнст разработал очувствленную руку-манипулятор под управлением компьютера. Она собирала кубики, разбросанные по столу, и складывала их в ящик. В том же институте в 1958 году создан один из первых языков программирования – LISP.

1960-е годы характеризуются бурным расцветом всей техники в целом. В 1960 году в США разработали первый робот «Versatran», предназначенный для промышленного применения. В 1961 году Гагарин осуществил первый полёт человека в космос, была запущена на траекторию полёта к Венере советская автоматическая межпланетная станция «Венера-1». В 1962 году фирма Unimation внедряет первые промышленные роботы-манипуляторы на заводах General Motors. Механические руки использовались при сборке автомобилей, перемещали 40-килограммовые детали.

В 1963 году впервые в мировой истории сотрудники кафедры робототехники МВТУ им. Баумана создали манипулятор для размещения на внешней поверхности аппаратов типа «Восток». Управление манипулятором происходило с помощью специальных устройств управления, которые имитировали перемещение в пространстве человеческой руки. Сложность состояла в том, чтобы исключить возможное влияние на работу манипулятора внешних обстоятельств.

В 1965 году на ЭВМ серии "Мир" применили аппаратную реализацию языков, что позволило проводить аналитические преобразования, в том числе дифференцирование и интегрирование формул.

В 1966 году советская автоматическая станция «Луна-9», совершив посадку на поверхности спутника Земли, начала первую в истории радиотрансляцию с поверхности Земли. Автоматическая станция «Венера-3» достигла поверхности Венеры и оставила там вымпел СССР. Так впервые автоматический аппарат перелетел с Земли на другую планету.

В то же время в СССР разработали революционную модель ЭВМ второго поколения – БЭСМ-6, в которой впервые появился прообраз современной кэш-памяти. Академик В. Глушков завершил разработку проекта большой ЭВМ «Украина», идеи устройства которой позднее были использованы в больших американских ЭВМ 1970-х годов.

В 1968 году при Ленинградском политехническом институте было создано Особое конструкторское бюро технической кибернетики, а главным конструктором назначен Е. И. Юревич. В первые годы ОКБ ТК занималось разработкой манипуляторов для подводных аппаратов, а также систем управления мягкой посадкой космических кораблей «Союз» [6]. Также совместно с Институтом океанологии Академии наук СССР в Ленинградском политехническом институте разработали подводный робот «Манта» с очувствленным устройством захвата, телеуправляемый от ЭВМ .

В Японии в это время начинается выпуск промышленных роботов по лицензии компании Unimation.

В 1969 году в рамках первого этапа работ по созданию системы предупреждения о ракетном нападении была создана компьютерная сеть с каналами передачи данных

В СССР приступили к разработке промышленного робота «Универсал-5».

В 1970-х годах ОКБ ТК были созданы системы управления мягкой посадкой «Квант» для межпланетной станции «Луна-16», системы автоматизированного управления манипуляторами, разработаны приборы контроля бортовых систем для орбитальных космических аппаратов «Союз» и «Салют». Разработаны системы автоматизированного управления манипулятором для изделия Катран-2 и создано ультразвуковое очувствление схвата подводного манипулятора. Проведены испытания первого импульсного рентгеновского высотомера «Факел». В 1972 году Е. Юревича назначили главным конструктором по созданию промышленных роботов в СССР, и уже в следующем году были введены в эксплуатацию первые в стране подвижные промышленные роботы МП-1 и «Спрут-1».

Вслед за «Луной-16» к спутнику Земли вскоре отправилась автоматическая межпланетная станция «Луна-17», на борту которой находился самоходный аппарат Луноход-1. 17 ноября 1970 года он совершил посадку в районе Моря дождей и приступил к выполнению программы исследований. Управление исследовательским аппаратом осуществлялось при помощи комплекса аппаратуры на базе ЭВМ «Минск-22».

В 1971 году в СССР робототехнику официально признали как новое научное направление. В МВТУ академик Евгений Попов возглавил кафедру специальной робототехники и мехатроники, а также создал целую научную школу. В американской компании Intel создан первый микропроцессор.

В Ленинградском политехническом институте создан экспериментальная модель интегрального робота, который был снабжён развитой системой очувствления, включающей техническое зрение и речевое управление

Аппарат советской автоматической межпланетной станции «Марс-3» совершил посадку на поверхность Марса и начал передачу видеоданных на Землю. Он доставил на поверхность планеты микромарсоход М-71 с лыжно-шагающим принципом движения, но через 20 секунд связь со станцией оборвалась.

Комментарии: