Реферат: Рождение и основные этапы развития робототехники

Рождение и основные этапы развития робототехники

Депортамент образования города Москвы

Государсвенное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования города Москвы

"Московский городской педагогический университет"

Факультет дизайна и технологии

Реферат

Рождение и основные этапы развития робототехники

Студента группы ТП-51

Дёмина А.А.

Руководитель работы

доцент Ерёмин В.П.

Москва

г.

Оглавление

робототехника андроид машина механизм

Введение

. Термины "Механизм", "Машина", "Робот", "Андроид", "Робототехниика"

. История робототехники

.1 Древние времена

.2 Средние века

.3 17-18 век

.4 19 век

.5 1900-1939

.6 1940-е года

.7 1950-е года

.8 1960-е года

.9 1970-е года

.10 1980-1990-е года

.11 21 век

Заключение

Список литературы

Введение

Люди всегда стремились улучшить свою жизнь и увеличить свои возможности. Поэтому люди мечтали изобрести различные инструменты, механизмы, машины с целью облегчения своего труда, повышения качества и производительности. Причем данные мечты появились задолго до того, как общество получило первые представления о точных науках.

Робототехника представляет собой естественное логическое продолжение техники как явления. Сейчас роботы постепенно вытесняют человека из многих сфер его деятельности, предоставляя взамен все новые возможности для приложения усилий: просмотр кинофильмов, подводные погружения, компьютерные игры и т.д. Часть всеобщего труда, затрачиваемая человечеством на производство средств производства, а не конечного продукта потребления, постепенно увеличивается от 0%, очевидно стремясь к 100%.

Робототехника на сегодняшний день является интенсивно развивающейся научно-технической дисциплиной, изучающей как теорию, методы расчета и конструирования роботов, их систем и элементов, так и проблемы комплексной автоматизации производства (Уже сейчас усилия большинства наилучших современных роботов направлены на производство других машин: станков, автомобилей, компьютеров) и научных исследований с применением роботов. Предметом робототехники является создание и применение роботов, других средств робототехники и основанных на них технических систем и комплексов различного назначения.

Поэтому:

Цель данного реферата:

Рассмотреть развитие робототехники в соотношении с историей всего человечества, узнать, как развивалась и зарождалась данная наука и что она представляет собой на данный момент.

Задачи данной работы:

.        Рассмотреть и уточнить такие понятия как "Робот", "Андроид", "Машина", "Механизм" и "Робототехника".

.        Проследить историю развития роботов, рассмотреть основных ученых в данной сфере и их изобретения.

.        Применение роботов в наше время и планы на будущее в этой сфере.

1. Термины "Механизм", "Машина", "Робот", "Андроид", "Робототехниика"

Перед началом работы необходимо уточнить и правильно разобрать понятия, с которыми мы будем встречаться данной работе, и которые просто необходимы, чтобы при освещении данной темы вся информация имела доступный и понятный смысл.

Механизм - это непосредственное использование материалов для обеспечения некоторой механической функции; при этом все основано на взаимном сцеплении и сопротивлении тел.

Машина - это совокупность механизмов, заменяющих человека или животное в определенной области; преобразует энергию из одного вида в другие (в основном, в тепловую энергию). Но, как отмечает Марвин Минский - американский ученый в области искусственного интеллекта, термин "машина" имеет отношение не столько к совокупностям, сколько к тому, для чего это совокупность используется, - а используется она главным образом для автоматизации труда.

Робот - понятие неопределенное, к которому можно отнести любой вид машины; термин обычно используется для художественного эффекта или означает, что в машине используются определенные манипуляторные механизмы, позволяющие машине манипулировать (управлять) предметами. Важным свойством роботов является определенная степень автономности.

Андроид - это робот-гуманоид, т.е. антропоморфная, имитирующая человека машина, стремящаяся заменить человека в любой его деятельности. Андроид обязан выглядеть и вести себя как человек.

Робототехника - прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем. Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику.

. История робототехники

.1 Древние времена

Как уже было сказано, люди с древних времен мечтали создать механизмы, которые выполняли бы определенную работу и значительно облегчили бы их жизнь. На это указывают многочисленные мифы и легенды. Древние люди присваивали богам то, что казалось для них фантастикой и то, чем хотели бы обладать сами.

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.

В середине III тыс. до н.э. египтяне изобрели идею думающих машин: внутри статуй прятались жрецы, чтобы давать предсказания и советы.

В работах Платона (5 век до н.э.) выражаются идеи, имеющие отношение к человеческому мышлению и механике машин.

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.

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.

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.

.2 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) 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.

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.

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.

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), 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) из Кремоны конструирует андроида в виде женщины, играющей на лютне.

Джон Ди (1543) в Англии создает деревянного жука, способного летать.

Амбруаз Паре (1564), издает "Dix livres de chirurgie", в которой описывает проект механической руки. Рука во всем схожа с человеческой и имеет механические "мускулы".

2.3 17-18 век

Шотландский лорд Джон Непер (1617) создает приспособление для выполнения простейших вычислений.

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.

Во Франции Блез Паскаль (1642) описывает механическую машину для суммирования и вычитания чисел.

В 1694 Лейбниц совершенствует машину Паскаля, добавив в нее возможность производить умножение и деление.

В замке Хейлбрунн (1725) в Германии создан механический театр. Представление из жизни деревни разыгрывается с помощью 119 персонажей под аккомпанемент органа.

Немецкий философ и алхимик Албертус Магнус (1727) пытается создать искусственных существ.

Работы по созданию андроидов достигли наибольшего развития в XVIII в. Одновременно с расцветом часового мастерства.

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.

Немецкий изобретатель Фридрих фон Кнаус (1760) создает андроида, способного держать перо и писать 107 различных слов.

В России (1770) создается одно из первых механических вычислительных устройств - машина Якобсона.

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.