XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
История развития роботов
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Слово «робот» прочно вошло в современную речь и нашу жизнь. Трудно представить себе мир XXI века без «умных» машин. Они проникли всюду: от заводских цехов и медицины до вооружения наиболее развитых армий мира. И, конечно, редкий фантастический фильм, обходится без самостоятельных думающих механизмов, которые известны под термином «робот».
Актуальность: тема роботов очень интересна. По телевизору часто показывают программы и фильмы про роботов, в которых они помогают людям в жизни и даже могут вместо человека делать какую-нибудь сложную работу. В жизни мы часто сталкиваемся с роботами. Например, дома у многих есть игрушки на радиоуправлении, у всех есть сотовые телефоны, компьютеры, телевизоры, пылесосы и т.п. Вся эта робототехника во многом помогает и облегчает нашу жизнь.
Гипотеза: человек не может обойтись без роботов.
Цель данной работы – изучение истории появления роботов, их роли в жизни людей.
Задачи:
- изучить историю создания и развития роботов;
- рассмотреть виды роботов;
- опросить жителей посёлка: какие роботы их окружают в жизни, могут ли роботы заменить человека.
Глава 1
1.1. Определение робота и робототехники
Роботы – это помощники человека, которые выполняют работу по заранее заложенной в них программе и могут реагировать на то, что их окружает. С момента своего появления роботы изменились от очень простых механизмов до сложных устройств, во многом превзойдя по своим возможностям человека. Однозначной трактовки термина «робот» нет.
Одно из определений гласит, что робот - это машина с человекоподобным поведением, которая частично или полностью выполняет функции человека (иногда животного) при взаимодействии с окружающим миром.
Ро́бот (чешское robot, от robota — подневольный труд или rob —раб) — автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма. Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков (аналогов органов чувств живых организмов), робот самостоятельно осуществляет различные операции, выполняемые человеком. При этом робот может иметь связь с оператором (получать от него команды), так и действовать автономно.
Понятие «роботетехника» принадлежит Айзеку Азимову, впервые оно появилось в 1941 году. А в 1942 г. он сформулировал 3 закона робототехники:
- робот не может навредить человеку или, бездействуя, допустить, чтобы человеку был нанесён вред;
- робот должен подчиняться приказам, которые ему даёт человек, за исключением случаев, когда такие приказы противоречат первому правилу;
- робот должен защищать своё существование до тех пор, когда эта защита не противоречит первому или второму правилу.
Робототе́хника — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на электронику, механику, программирование. выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную, военную, космическую робототехнику. При создании робототехники нужно руководствоваться главным правилом - дружественное отношение к человеку.
1.2 История развития роботов
У многих людей роботы ассоциируются с новыми технологиями. Однако идее создавать машины подобные людям, уже сотни лет. Существа, напоминающие современных роботов, можно найти в мифологии.
Первые мысли к созданию роботов возникли ещё до нашей эры. В середине 3-го тысячелетия египтяне изобрели «думающих машин», внутри статуй прятались жрецы, чтобы давать предсказания и советы.
Сведения о первом практическом применении прообразов современных роботов — механических людей с автоматическим управлением — относятся к эллинистической эпохе. Тогда на маяке, сооружённом на острове Фарос, установили четыре позолоченные женские фигуры. Днём они горели в лучах солнца, а ночью ярко освещались, так что всегда были хорошо видны издалека. Эти статуи через определённые промежутки времени, поворачиваясь, отбивали склянки; в ночное же время они издавали трубные звуки, предупреждая мореплавателей о близости берега.
Чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года. Записи Леонардо, найденные в 1950-х, содержали детальные чертежи механического рыцаря, способного сидеть, раздвигать руки, двигать головой и открывать забрало. Дизайн, скорее всего, основан на анатомических исследованиях, записанных в Витрувианском человеке. Однако, неизвестно, пытался ли Леонардо построить робота или нет.
В XVI—XVIII веках в Западной Европе получило значительное распространение конструирование автоматонов — заводных механизмов, внешне напоминающих человека или животных и способных иногда выполнять достаточно сложные движения. В коллекции Смитсоновского института имеется один из наиболее ранних образцов таких автоматонов — «испанский монах» (примерно 40 см в высоту), способный прогуливаться, ударяя себя в грудь правой рукой и кивая головой; периодически он подносит находящийся в его левой руке деревянный крест к губам и целует его. Считается, что этот автоматон был изготовлен примерно в 1560 году механиком Хуанело Турриано для императора Карла V.
Французский механик и изобретатель Жак де Вокансон создал в 1738 году первое работающее человекоподобное устройство (андроид), которое играло на флейте. Он также изготовил механических уток, которые, как говорили, умели клевать корм и «испражняться».
1.3 Классификация роботов
Так же как и с понятием «робот», в отношении классификации роботов не существует общепринятого мнения, из-за чего в разных изданиях, а также интернет - ресурсах, посвященных робототехнике, можно встретить различные классификации. Связано это с тем, что по мере развития робототехнического направления промышленности видоизменяются сами машины, их функции постоянно расширяются и неизбежен регулярный пересмотр их разновидностей. Наиболее целесообразно разбиение всех видов роботов на группы, по типу выполняемой работы или решаемой задачи. Например: промышленные, строительные, сельскохозяйственные, транспортные, бытовые, боевые, охранные, исследовательские.
Промышленные роботы предназначены для автоматизации всевозможных технологических операций (сварка, штамповка, металлообработка, сборка готовых изделий и т.д.) на производстве какой либо продукции. Применяются практически во всех отраслях промышленности (нефтехимическая, автомобильная, авиационная и др.).
Транспортные роботы используются, как следует из наименования для автоматического перемещения грузов, либо автономного управления различными транспортными средствами. Транспортными роботами являются самоходные тележки, автопилоты и т.д.
Бытовые роботы. Данный тип роботов применяется в быту и офисах. Ярким примером является робот-пылесос. К бытовым роботам также можно отнести роботов, обеспечивающих эффект присутствия удаленных друг от друга людей, либо способных самостоятельно вести диалог с человеком, и, конечно, многочисленные роботы-игрушки, предназначенные для развлечений и образовательных целей. В перспективе ожидается появление и более функциональных систем, умеющих выполнять более сложные домашние обязанности такие как: мытье посуды, стирка грязного белья, приготовление пищи и т. п.
Боевые (военные) роботы предназначены для минимизации участия человека в боевых действиях с целью сокращения или исключения вовсе людских потерь, а также для работы в условиях, несовместимых с возможностями человека в военных целях. Разновидностей боевых роботов столько же, сколько и боевых задач для войсковых подразделений: беспилотные с дистанционным управлением самолеты (вертолеты) — разведчики, подводные аппараты и надводные корабли, роботы-минеры, роботы-саперы, роботы -патрульные, роботы для переноски военной амуниции.
Перед охранными роботами ставятся задачи по защите территорий или помещений. Большинство людей не замечают, что рядом с ними повсюду действуют роботы-полицейские, роботы-охранники и роботы-шпионы. Роботы охраняют важные объекты и добывают секретную информацию о террористах. Роботы-охранники в отличие от охранника-человека могут работать 24 часа в сутки без сна, еды и воды, их трудно отвлечь, и они могут поднять тревогу, если на них совершено нападение.
Робот-шпион «Сайфор» очень похож на летающую тарелку и имеет форму двухметрового бублика. Он может зависнуть в воздухе напротив окна высотного здания, посмотреть, что происходит в помещении, может сбросить подслушивающее оборудование.
«Робарт-III» патрулирует офисы и склады, открывает и закрывает двери и отыскивает проникших в помещение преступников. В его руку встроено устройство, которое может стрелять шестью дротиками со снотворным.
В глазах робота «Марон-1» встроены камеры, которые ведут съемку внутри дома. Если в доме появится посторонний, его фотографию робот передает на мобильный телефон хозяина.
Исследовательские роботы используются для сбора всевозможных видов информации об исследуемых объектах, ее переработки и передаче оператору. Объектами могут быть самыми разнообразными: поверхности планет, подводное пространство, подземные шахты, пещеры, полости эксплуатируемых трубопроводов, зараженная местность и другие, труднодоступные для человека области.
Люди отправляют роботов в космос для исследования космического пространства. Например, робот «Соджорнер» был первым роботом-вездеходом, оказавшимся на поверхности Марса. Отсутствие на Марсе кислорода, воды и высокая температура (до 100 градусов) затрудняют исследование этой планеты людьми. Поэтому люди поручили исследование Марса роботам-марсоходам. Такие роботы оборудованы различными сенсорами, инструментами и манипулятором при помощи которых марсоходы могут убирать с пути тяжелые камни и исследовать почву планеты.
Современные мобильные роботы работают во вредных или опасных для человека условиях, т.к. использование мобильных роботов в таких условиях позволяет человеку не рисковать своей жизнью и здоровьем.
Роботы участвуют в операциях по спасению людей при катастрофах, обезвреживают взрывные устройства, отыскивают места утечки опасных газов, чтобы не произошел взрыв. Например, робот - «змея» может двигаться внутри газовой трубы. Его видеокамеры и датчики отыскивают места поломки трубопровода и места утечки газа. Промышленный робот «Рози» помогал людям разбирать сломавшийся ядерный реактор.
Человек не может выполнять работу на большой глубине из-за того, что давление воды погубит человека, ведь на глубине свыше 2-х километров давление воды может раздавить даже корпус подводной лодки. Поэтому для подводных работ роботов делают из титана и других сверхпрочных материалов. Подводные роботы, такие как «Супер-Ахиллес» и «Зевс» обследуют обломки затонувших кораблей и самолетов, отыскивают и поднимают на поверхность «черные» ящики, ценные вещи и изучают подводный мир.
Для обнаружения и обезвреживания взрывчатки существуют роботы-саперы, оборудованные специальными видеоустройствами. Такие роботы передают изображение взрывных устройств человеку, находящемуся на безопасном расстоянии. Рука робота может безопасно для находящихся вблизи взрывчатки людей захватить бомбу, переместить её в специальный контейнер, чтобы избежать взрыва.
Однако «заветной» целью исследователей является создание робота подобного человеку с развитым искусственным интеллектом. Но человек – это очень сложное существо. Человек может чувствовать, выражать эмоции, такие как радость, гнев, грусть, страх и другие. Человек обладает мощным мозгом, совершает множество движений. Поэтому машине – роботу очень сложно повторить человека, робот не может быть таким, как человек.
Ученые-исследователи всего мира работают над созданием роботов похожих на людей. Например, есть робот – партнёр для танцев, который реагирует на перемещения человека и копирует движения тела и рук человека.
Глава 2 Анкетирование
1. Окружают ли вас в жизни роботы?
да нет
2. Для чего нужны роботы?
а) чтобы помогать людям, б) чтобы навредить людям,
в) чтобы защищать людей,
(свой вариант ответа) ____________________________________
3. Может ли робот выполнять работу вместо человека?
а) может б) не может
4. Может ли человек обойтись без роботов?
а) может б) не может
5. Может ли робот заменить человека?
а) может б) не может
Объясните почему__________________________________________
6. Какие роботы есть в вашей жизни?
(напишите) ______________________________________________
Результаты анкетирования
Два человека в анкете дописали частично.
На вопрос почему? Ответили:
- человек умеет мыслить неординарно;
- не всю работу может выполнить робот;
- у робота нет чувств, эмоций, интеллекта;
- робота надо включать;
- искусственный интеллект не способен чувствовать.
На шестой вопрос - какие роботы есть в Вашей жизни?
19 человек ответили – бытовые роботы;
3 человека ответили – на производстве.
Заключение
Современные мобильные роботы работают во вредных или опасных для человека условиях, т.к. использование мобильных роботов в таких условиях позволяет человеку не рисковать своей жизнью и здоровьем.
По последним данным, в мире работают 1,8 миллионов самых различных роботов – промышленных, домашних, роботов – игрушек.
Роботы прошли путь от примитивных механизмов до сложных, эффективных устройств, во многом превзойдя по своим возможностям человека. В ближайшие десятилетия всё более совершенные роботы станут незаменимыми помощниками для людей и смогут взять на себя обеспечение большей части потребностей цивилизации.
Выводы:
Гипотеза исследования подтвердилась, развитие робототехники в современном мире необходимо человечеству и приносит ему пользу. Я изучил историю создания и развития роботов, рассмотрел виды роботов, опросил одноклассников - какие роботы их окружают в жизни.
Что ждет нас дальше? Куда заведут ученых и исследователей разработки в сфере бионики, медицины и создания искусственного интеллекта? Может быть, совсем скоро нашими друзьями и помощниками станут настоящие биороботы, созданные искусственным путем? Об этом остается лишь догадываться, но уже сейчас можно точно сказать одно – мир на пороге великих открытий!
Источники литературы и интернет ресурсы:
1. http://econet.ru
2. http://gazeta.ru
3. http://newtonew.com
4. http://novate.ru/
5. http://paranormal-news.ru/
6. http://roboreview.ru/
7. http://svpressa.ru/
8. http://subscribe.ru/
9. http://techcult.ru/
10. http://vagincentre.com/
11. http://vpk.name.ru/