Različne avtomatske naprave zavzemajo tako močno mesto v človeškem življenju, da si brez njih skoraj nemogoče predstavljati sodobno civilizacijo. Vendar je zgodovina robotike zelo dolga, ljudje so se skoraj vso svojo zgodovino učili ustvarjanja različnih strojev. Seveda se starodavnih strojev ne more primerjati s sodobnimi, bili so prej njihove podobnosti. Vendar pa dokazujejo, da je mogoče ideje ustvarjanja strojev, zlasti umetnega posnemanja človeka, zaslediti vse do najstarejših plasti človeške zgodovine.
Videz besede "robot"
To besedo je skoval slavni češki pisatelj Karel Capek. Prvič je ta izraz uporabil v naslovu svoje drame Rossum's Universal Robots iz leta 1920. Vendar ga ne moremo šteti za avtorja besede "robot", izvira le iz češkega robota, kar pomeni samo "delo". Po besedah samega pisatelja je besedo ponudil njegov brat Joseph, medtem ko se sam Capek ni mogel odločiti, kako bo poimenoval svoje like.
Zaplet Čapkove igre mnogimse bo zdelo znano: ljudje sprva izkoriščajo svoje mehanske služabnike pri različnih težkih opravilih, nato se upirajo in posledično zasužnjujejo ljudi.
V sodobnem pomenu je »robot« mehanska naprava, ki deluje po določenem programu samostojno, brez človeške pomoči.
Koncept robotike in njeni zakoni
Leta 1941 so bili slavni zakoni robotike Isaaca Asimova oblikovani v zgodbi "Lažnivec", ki so zasnovani tako, da uravnavajo obnašanje teh strojev.
- Robot ne more povzročiti škode osebi ali s svojim nedelovanjem dovoliti, da se ta škoda povzroči.
- Robot mora ubogati človeka, dokler ni v nasprotju s prvim zakonom.
- Robot se lahko brani, dokler ni v nasprotju s prvima dvema zakonoma.
Pozneje, izhajajoč iz teh zakonov, so Asimov sam in drugi avtorji ustvarili ogromno plast del, posvečenih razmerju med ljudmi in stroji.
Azimov je predstavil koncept "robotike". Beseda, ki se je nekoč uporabljala v domišljijski zgodbi, je danes ime resne znanstvene veje, ki se ukvarja z razvojem in gradnjo različnih mehanizmov, avtomatizacijo procesov itd.
stroji starodavnega sveta
Zgodovina robotike ima korenine v antiki. Nekakšne robote so izumili v starem Egiptu pred več kot štiri tisoč leti, ko so se duhovniki skrivali v kipih bogov in se od tam pogovarjali z ljudmi. Hkrati so se premikale roke kipov inglave.
Če daš domišljiji nekaj proste roke, lahko najdeš sklicevanje na robote, na primer v mitih starodavne Grčije. Tudi Homer omenja mehanske služabnike, ki jih je starogrški bog Hefest ustvaril zase, velikana Talosa, ki ga je ustvaril iz brona, da bi zaščitil Kreto pred sovražnikom. Platon pripoveduje o znanstveniku Arhitu iz Tarenta, ki je naredil umetnega goloba, ki je sposoben leteti.
Arhimed je v 3. stoletju pred našim štetjem domnevno izdelal aparat, ki zelo spominja na sodobni planetarij: prozorno kroglo, ki jo poganja voda, ki je prikazovala gibanje vseh takrat znanih nebesnih teles.
V srednjem veku so ljudje že začeli ustvarjati prave stroje, ki so sposobni narediti marsikaj zanimivega. V srednji vek sodijo tudi poskusi ustvarjanja prvih humanoidnih strojev.
Albert Veliki, slavni alkimist iz 13. stoletja, je ustvaril androida, ki je deloval kot vratar, ki je odpiral vrata za trkanje in klanjanje gostom (android je robot, ki kopira osebo po videzu in obnašanju). Zasnoval je tudi mehanizem, ki lahko govori s človeškim glasom, tako imenovano govorečo glavo.
Kdo je prvi ustvaril robota?
Projekt prvega robota, o katerem so ohranjeni zanesljivi podatki, je ustvaril Leonardo da Vinci. To je bil android, ki je bil videti kot vitez v oklepu. Po Leonardovih risbah je lahko premikal roke in glavo. Ostaja vprašanje, zakaj slavni izumitelj svojega viteza ni obdaril z zmožnostjo premikanja nog, torej hoje. Morda je to menil za tehnično težko težavo (karje popolnoma res). Ali pa se je domnevalo, da bi moral vitez jahati konja, gibljivost nog pa mu ni potrebna.
Zagotovo ni znano, ali je da Vinci uspel zgraditi svojega "terminatorja", vendar je zasnoval robota leva, ki mu je, ko se je pojavil kralj, s kremplji raztrgal prsi, kar kaže na grb Francije skrito v njem.
Poleg tega je imel Leonardo tudi ideje o interakciji mehanizmov s človeškimi organi, torej je že na prelomu iz 15. v 16. stoletje predvideval sodoben razvoj protez, ki jih neposredno nadzira človeški živčni sistem.
Mehanski glasbeniki in pohodni motorji
V 16. stoletju je bilo v Evropi ustvarjenih veliko naprav, ki so v glavnem uporabljale mehanizme za navijanje (ura). V Nemčiji so na primer izdelali umetno muho in orla, ki sta lahko letela, v Italiji pa robotko, ki je igrala lutnjo.
V 17. stoletju so Evropejci razvili in izboljšali prve mehanske "kalkulatorje". Sprva znajo le seštevati in odštevati, do konca stoletja pa so že sposobni deliti in množiti.
Ta trenutek lahko štejemo za prelomnico v zgodovini robotike, saj se vzporedno začneta razvijati dve veji znanja, ki ju bosta v prihodnosti uporabljali za ustvarjanje sodobnih robotov:
- razvoj strojev, ki posnemajo in nadomeščajo človeka in njegova dejanja;
- ustvarjanje naprav, zasnovanih za shranjevanje in obdelavo informacij.
Vzporedno, mehanskohumanoidne naprave, ki lahko igrajo na glasbila, pišejo in rišejo.
Začetek 19. stoletja je zaznamoval začetek »prijateljstva« ljudi z elektriko. Začne se hitro širiti in prodirati v številna področja človeške dejavnosti. Hkrati so se izboljševali različni mehanski računalniki in analitični stroji, izumili so telefon in telegraf.
Poznane so zgodbe o različnih humanoidnih strojih, ki so jih domnevno izumili in uporabljali v ZDA v 19. stoletju:
- leta 1865 je oblikovalec Johnny Brainard ustvaril tako imenovanega parnega človeka, ki je bil namesto v konja vprežen v voz. Pravzaprav je bila lokomotiva, ki je bila videti kot oseba (le veliko večja). Nenehno ga je bilo treba »utopiti«, obvladovali pa so ga, kot konja, vajeti. Trdilo se je, da je lahko "hodil" s hitrostmi do 50 km/h.
- Čez nekaj časa Frank Reid že testira "električnega človeka", vendar je o tem izumu malo znanega.
- Leta 1893 je Archie Campion predstavil model umetnega vojaka na parni pogon, imenovan Boilerplate, ki naj bi bil večkrat uporabljen v praksi, torej v bitkah.
Vsi ti podatki so zanimivi, vendar vzbujajo nekaj dvoma, saj ti izdelki kljub navidez izjemnim lastnostim nikoli niso šli v množično proizvodnjo, za razliko od parnih lokomotiv, parnih ladij in tako naprej. Najverjetneje so obstajali le v obliki prototipov in nikoli niso našli svoje uporabe,so pravzaprav igrače za odrasle.
20. stoletje je razcvet robotike
V 20. stoletju je zgodovina robotike vstopila v zadnjo fazo, ki je privedla do nastanka tistih robotov, ki jih človeštvo pozna zdaj.
Narejeni so preboji na področju elektronike, pojavljajo se diode in triode. Prvi cevni računalniki so najprej razviti v teoriji in nato implementirani.
Ob istem času je ustvarjen prvi elektronski humanoidni robot, nadzorovan od daleč, sposoben se premikati in govoriti. Nato pride elektronski pes, ki reagira na svetlobo in lahko laja.
Do konca prve tretjine 20. stoletja se radijsko vodeni androidi učijo govoriti po telefonu, hoditi, celo nastopati kot predavatelji na razstavi, kaditi cigarete in tako naprej. V tistem trenutku so že mnogi mislili, da ni veliko - in roboti bodo zamenjali ljudi. Vendar kasneje postane jasno, da takratnih androidov ne bo mogoče uporabiti za kakršno koli delo zaradi nezadostnega razvoja tehnologij v tistem času.
Vendar te ugotovitve izumiteljev ne ustavijo - androidi so se še naprej pojavljali in se še razvijajo.
V štiridesetih in petdesetih letih prejšnjega stoletja se izboljševanje elektronike, računalnikov in računalniškega programiranja nadaljuje, pojavi se koncept "umetne inteligence", po katerem je pomemben preskok v razvoju robotike, roboti začnejo "pametovati" "hitro.
Končno se od začetka 60. let začnejo uresničevati sanje človeštva - stroji začnejo ljudi nadomeščati s težkimi, nevarnimi innezanimiva delovna mesta. Pojavijo se prvi robotski manipulatorji sodobnega tipa. Najprej izvajajo le najbolj neprijetne operacije za človeka, nato se ustvarijo avtomatske montažne linije.
Sčasoma se začne norost ljudi z roboti. Za otroke se odpirajo številni krožki in šole robotike, izdelujejo se različne poučne igrače in konstruktorji. Tudi zabavna industrija ne stoji ob strani - leta 1986 je izšel prvi del filma "Terminator", ki je zabrusil po vsem svetu.
Domača robotika
Zgodovina robotike v Rusiji, pa tudi v Evropi, ima več kot eno stoletje. Ruski znanstveniki že nekaj časa sledijo svojim evropskim kolegi pri oblikovanju različnih avtomatov: v zadnji tretjini 18. stoletja so v Rusiji ustvarili računalniški stroj, imenovan Jacobsonov stroj, leta 1790 pa je Ivan Petrovič Kulibin ustvaril njegova slavna "jajčna" ura. V njih je bilo vgrajenih več človeških figur, ki so izvajale določena dejanja, ura je igrala tudi hvalnico in druge melodije.
Ruski znanstveniki so naredili več pomembnih odkritij v zgodovini robotike. Semjon Nikolajevič Korsakov je leta 1832 postavil temelje računalništva. Razvil je več strojev, ki so sposobni izvajati inteligentne izračune z uporabo luknjanih kartic za njihovo programiranje.
Boris Semenovich Jacobi je leta 1838 izumil in preizkusil prvi električni motor, katerega temeljna zasnova ostaja pomembna še danes. Jacobi,ko ga je namestil na čoln, se je z njegovo pomočjo sprehodil po Nevi.
Akademik P. L. ChebyshevLeta 1878 je predstavil prvi prototip sprehajalnega vozila - sprehajalni avto.
M. A. Bonch-Bruevich je izumil sprožilec leta 1918, zahvaljujoč kateremu je postalo mogoče ustvariti prve računalnike, V. K. Zworykin pa malo kasneje demonstrira elektronsko cev, ki je povzročila televizijo.
Prvi računalnik se v ZSSR pojavi leta 1948, že leta 1950 pa je izšel MESM (majhen elektronski računski stroj), takrat najhitrejši v Evropi.
Uradno lahko zgodovino robotike v Rusiji štejemo od leta 1971. Nato je bil na Višji tehnični šoli Bauman v Moskvi ustanovljen oddelek za posebno robotiko in mehatroniko, ki ga je vodil akademik E. P. Popov. Postal je ustanovitelj nacionalne šole inženirske robotike.
Domača znanost se je primerno kosala s tujo. Leta 1974 je sovjetski računalnik postal svetovni prvak na šahovskem turnirju med stroji. In superračunalnik Elbrus-3, ustvarjen leta 1994, je bil dvakrat hitrejši od najmočnejšega ameriškega računalnika tistega časa. Vendar ga niso dali v množično proizvodnjo, morda zaradi težkih razmer v takratni državi.
ruski avtomatski kozmonavti
Uradno začetek robotike v Rusiji sega v leto 1971. Takrat je bila v ZSSR uradno priznana kot znanost. Čeprav so do takrat ruske jurišne puške že na vso moč orale vesolje.
Leta 1957, prvi na svetuumetni zemeljski satelit. Leta 1966 je postaja Luna-9 na Zemljo oddala radijski signal s površine Lune in aparat Venera-3, ki je uspešno dosegel planet, je tam namestil zastavico ZSSR.
V samo štirih letih sta bili izstreljeni še dve lunarni postaji in obe sta uspešno zaključili svojo misijo. Lunokhod-1, ki ga je dostavila Luna-17, je deloval trikrat dlje od načrtovanega in je sovjetskim znanstvenikom dal veliko dragocenih informacij.
Leta 1973 je druga postaja iste serije na Luno dostavila še en lunarni rover, ki se je tudi odlično spopadel s svojo nalogo.
Robotika v našem času
Sodobni roboti so prodrli na številna področja človeškega življenja. Njihova raznolikost je neverjetna: tukaj so samo otroške igrače in cele avtomatizirane tovarne, kirurški kompleksi, umetni hišni ljubljenčki, vojaška in civilna brezpilotna vozila. Njihov stalni razvoj in izboljševanje izvajajo številne organizacije po svetu. V Rusiji vodilni položaj v znanstveni robotiki zavzema Centralni raziskovalni inštitut za robotiko in tehnično kibernetiko (Centralni raziskovalni inštitut za robotiko in tehnično kibernetiko) v Sankt Peterburgu, ustanovljen leta 1961 kot oblikovalski biro na Politehničnem inštitutu. V tem največjem centru so razvili elektronske sisteme za vesoljsko plovilo Buran, postaje serije Luna in mednarodno vesoljsko postajo.
Posebnost "Mehatronika in robotika" in podobne so prisotne v številnih tehničnihuniverze na svetu. Strokovnjaki s takšno izobrazbo so zelo povprašeni na trgu dela, saj avtomatizacija prodira vse globlje na številna področja človeške dejavnosti. Za tiste, ki jim je tematika všeč v prostem času, je izšlo veliko knjig o robotiki, tako v Rusiji kot v drugih državah.
Kljub dejstvu, da je trenutna tehnologija dosegla višine brez primere in da ljudje aktivno uporabljajo robote, so njihovi humanoidni predstavniki - androidi - še vedno "brez dela". Izboljšujejo se, razvijajo se vedno bolj zapleteni modeli, vendar v praktični uporabi še vedno brezupno izgubljajo pred svojimi kolesnimi, gosenicami in celo stacionarnimi "kolegi" in na splošno ostajajo igrače. Dejstvo je, da je človeška hoja zelo zapleten proces, ki ga stroj ni tako lahko posnemati.
Poleg tega s praktičnega vidika ni nujne potrebe po humanoidnih robotih. V industriji uspešno delujejo stacionarni manipulatorji, združeni v avtomatske proizvodne linije. Kjer je potrebno gibanje, pa naj gre za nalaganje skladišča, razminiranje bomb, pregled uničenih zgradb, je kolesni in gosenični pogon veliko lažji in učinkovitejši kot posnemanje človeških nog.
Kljub temu ljudje ne zavračajo dela na androidih, po vsem svetu redno potekajo tekmovanja, kjer predstavniki različnih šol robotike dokazujejo svoje sposobnosti pri nadzoru svojih izdelkov. Turnirji se nenehno organizirajo neposredno med stroji, na primer v šahuali nogomet.
Razvrstitev robotov
Obstaja več načinov razvrščanja. Po naravi opravljenega dela delimo stroje na industrijske, gradbene, kmetijske, transportne, gospodinjske, vojaške, varnostne, medicinske in raziskovalne.
Glede na vrsto krmiljenja se delijo na operatersko vodene, polavtonomne in popolnoma avtonomne.
Avtomobili prve vrste so preprosto daljinsko vodeni avtomobili (najpreprostejši primer je otroški radijsko voden avtomobil ali helikopter). Polavtonomni lahko nekatere operacije izvajajo sami, vendar je na ključnih točkah še vedno potrebno človeško posredovanje. Popolnoma avtonomni roboti samostojno izvajajo celotno paleto operacij (na primer manipulatorji avtomatskih montažnih linij).
Glede na stopnjo mobilnosti ločimo naslednje razrede robotov: stacionarne in mobilne. Stacionarni - to so isti manipulatorji, ki so jih vsi navajeni videti, na primer v avtomobilskih tovarnah. Mobilni se delijo še na pohodne, na kolesih ali gosenice.
Bobnarji sodobne proizvodnje
Različne industrijske proizvodnje so panoga, v kateri se večina sodobnih avtomatskih naprav praktično uporablja.
Zgodovina industrijske robotike se začne leta 1725, ko so v Franciji izumili perforirani trak, ki so ga uporabljali za programiranje statve.
Začetek avtomatizacije proizvodnje se je zgodil v 19. stoletju, koFrancija je začela množično proizvodnjo avtomatskih statev na luknjanih karticah.
Leta 1913 je Henry Ford v svoji tovarni namestil prvo montažno linijo za sestavljanje avtomobilov. Montaža enega avtomobila je trajala približno uro in pol. Seveda ta linija še ni bila popolnoma avtomatizirana, kot je zdaj, je pa bil izhod na kvalitativno novo raven proizvodnje.
Uradno se roboti v proizvodnji začnejo uporabljati leta 1961, ko je bil v tovarni General Motors v New Jerseyju nameščen prvi uradno izdelan manipulator. Ta stroj je deloval na hidravličnih pogonih in je bil programiran prek magnetnega bobna.
Razcvet industrijske avtomatizacije je prišel v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Leta 1970 je bil v ZDA ustvarjen prvi manipulator sodobnega tipa za uporabo v industriji: imel je električne pogone s šestimi stopnjami svobode in je bil krmiljen iz računalnika. Vzporedno je potekal razvoj v Švici, Nemčiji in na Japonskem. Leta 1977 je bil izdan prvi japonski robot.
V zgodnjih 80. letih je General Motors začel avtomatizirati svojo proizvodnjo, že leta 1984 pa je začela tudi Rusija - AvtoVAZ pridobi licenco za samostojno proizvodnjo robotov od nemškega podjetja KUKA Robotics. Vendar je dlan še vedno pri Japoncih - sredi 90-ih je bilo dve tretjini celotnega števila robotov na svetu skoncentrirano na Japonskem, zdaj je približno polovica.
Danes si predstavljajte avtomobilsko in katero koli drugo linijoproizvodnja brez mehanskih pomočnikov je skoraj nemogoča. Prvo mesto zasedajo avtomatski varilni stroji. Natančnost robotskega laserskega varjenja je desetinke milimetra. Takšna naprava je sposobna hkrati rezati kovino na dele.
Sledijo mehanizmi, ki izvajajo nakladanje in razkladanje, podajanje surovcev v stroje in shranjevanje končnih izdelkov.
Tretje mesto po avtomatizaciji je kovanje in livarstvo. Trenutno so skoraj vse tovrstne delavnice v Evropi robotizirane, saj so tam delovni pogoji za ljudi zelo težki.
Druge operacije, za katere se zdaj najpogosteje uporabljajo avtomatski stroji, so upogibanje cevi, vrtanje lukenj, rezkanje in površinsko brušenje.
Kje lahko stroji nadomestijo ljudi?
Odgovor na vprašanje, ali naj človek ali robot opravlja to ali ono delo, je v razlikah med ljudmi in stroji. Trenutno tudi najnaprednejši stroji delujejo po določenih algoritmih (čeprav včasih zelo zapletenih), ki so prednastavljeni v programu. Nimajo svobodne volje, svobode izbire, želja, impulzov, ničesar, kar določa ustvarjalno komponento človeka.
Robot lahko opravi zelo zahtevno in natančno delo, to delo lahko opravi v razmerah, v katerih človek ne bi živel niti eno uro. Ne bo pa mogel napisati knjige ali scenarija za nov film, ustvariti sliko, razen če mu jo je prej posadila oseba v spomin.
Zato pokliciustvarjalno, kjer je pomembna izvirnost, nekonvencionalno razmišljanje seveda ostaja pri ljudeh. Robot je lahko varilec, nakladalec, slikar, celo astronavt, ne more pa postati (vsaj na trenutni stopnji razvoja) pisatelj, pesnik ali umetnik.
Ali bi se morali bati robotov?
Glavni strah človeštva v zvezi s stroji je strah, da bodo, ko bodo postali popolni, nekega dne prenehali ubogati in začeli živeti svoja življenja, spreminjati ljudi v sužnje. Ta strah je šel z roko v roki z razvojem robotike. Izraža se tako v mitologiji (na primer judovski mit o golemu, ki se upira svojemu ustvarjalcu) kot tudi v umetnosti. Najbolj znani filmi so "Matrix", "Terminator", veliko knjig, ki pripovedujejo o vstaji strojev. Predstava Karla Capka, ki je dala življenje besedi robot, se konča tudi s zasužnjitvijo človeštva s strani njegovih nekdanjih služabnikov.
Vendar pa so na sedanji stopnji razvoja znanosti ti strahovi nesmiselni. Roboti nimajo podobne zavesti kot človek, zato sploh ne morejo imeti nobenih želja, da ne omenjam želje po prevzemu sveta.
Da bi človek reproduciral zavest v stroju, mora najprej ugotoviti, kaj je njegova lastna zavest, kako in iz česa je oblikovana. Odgovor na to vprašanje se skriva v globinah človeških možganov, ki še zdaleč niso popolnoma raziskani.
Za "upor" morajo roboti razumeti, kaj je svetovno prevlado in zakaj jo potrebujejo.
In do te točke vse,tudi najbolj zapleten in popoln stroj se v bistvu ne razlikuje od predelovalca hrane ali mlinčka za kavo. Zato vprašanje, kdo bo na koncu glavni na Zemlji - robot ali človek, še ni nujno.
