- •Активная экзоскелетная система и начало разития человекоподобных роботов
- •1. Введение
- •2. Начало робототехники
- •3. Человекоподобная робототехника
- •3.1. Понятие точки нулевого момента и полуинверсный метод
- •4.4. Централизованное опережающее управление в робототехнике
- •4. Некоторые пионерские результаты “Белградской школы робототехники” в области динамики и динамического управления человекоподобными роботами
- •4.1. Рекурсивное описание динамики робота
- •4.2. Компьютерная поддержка генерации динамики робота в символьной форме
- •4.3. Динамический подход к представлению траектории для манипуляторов робота
- •4.5. Динамическое управление роботом
- •4.6. Децентрализованное управление и наблюдение применительно к сильносвязанным двигательным механизмам
- •4.7 Силовая обратная связь в динамическом управлении роботами
- •4.8 Тесты на стабильность для децентрализованного управления робототехническими механизмами
- •4.9. Предвозбужденные робототехнические системы
- •4.10. Применение на практике проверки стабильности в робототехнике
- •4.11 Единый подход к синтезу законов управления для интерактивного робота в динамической среде
- •5. Нынешнее состояние и ближайшее будущее в области экзоскелетов
- •6. Выводы
2. Начало робототехники
Слово робот впервые появилось в 1920 году в пьесе «Универсальные роботы Россума», написанном чешским писателем Карелом Чапеком. Пьеса изображает прекрасных рабочих – роботов, наделенными чувствами, дающими возможность увеличить их производительность.
Понятия, родственные сегодняшнему роботу, могут быть найдены уже в 450 годах до н.э., когда греческий математик Тарентум представил механическую птицу, названную им "Голубь", которая передвигалась с помощью пара. Аль-Джазари (1136-1206), турецкий изобретатель, проектировал и строил автоматы типа водных часов, кухонных приборов и музыкальных автоматов, использовавших силу воды.
Одним их первых зарегистрированных проектов человекоподобного робота было творение Леонардо да Винчи, сделанное приблизительно в 1495 году. Записи да Винчи, обнаруженные в 1950-х годах, содержат детализированные рисунки механического рыцаря, способного сидеть, махать оружием, двигать головой и челюстью.
Первый известный функционирующий робот был создан Жаком де Вокансоном, создавшем андроида, играющего не флейте, а также утку, которая, по сообщениям, ела и испражнялась. В 1893 году Джорж Мур создал парового человека. Он приводился в движение паровым котлом мощностью 0.5 лошадиных сил и достигал скорости 9 миль в час (14 км/час). Вестингхаус создал человекоподобного робота под названием Электро. Он был представлен в 1939 и 1940 годах на Всемирной выставке, тогда как первые автономные электронные роботы были созданы Греем Уолтером в 1948 году в бристольском университете в Англии.
Если, однако, мы хотим проследить за происхождением роботов как технологического продукта, мы должны упомянуть патент Тесла и эксперимент в Мэдисоновском Квадратном Саду в Нью-Йорке в 1898 году, в котором он демонстрировал радиоуправляемое судно. Фактически, это был первый удаленно управляемый объект, т.е. робот в широком понимании этого термина.
Если бы мы хотели связать начала робототехники с появлением промышленных роботов, мы должны были бы указать на Джоржа Девола, запатентовавшего в 1954 году в Соединенных Штатах первое автоматизированное устройство, в то время как Джозеф Энджелбергер, тоже американец, сконструировал первого промышленного робота в 1961 году. Поэтому 1961 год формально считается началом робототехники. С 1970 года мы наблюдаем интенсивное развитие промышленной робототехники. Роботы заменили людей прежде всего на тех рабочих местах, которые опасны для людей и вредны для их здоровья, а также для повышения точности и аккуратности при механической обработке деталей, сборке блоков и механизмов, для увеличения производительности. Например, в последние 15-20 лет автомобильное производство было автоматизировано и полностью роботизировано, от начальной стадии производства - изготовления двигателя, до полной сборки автомобиля - включая его покраску.
К слову о промышленных роботах, которых к настоящему времени насчитывается около 800000,- треть из них сделана в Японии, а в последнее десятилетие мы засвидетельствовали быстрое развитие роботов специального назначения.
Это, например, роботы для предотвращения террористических актов, для дезактивации взрывчатых устройств, обнаружения и уничтожения мин, исправления повреждений в электросетях без отключения электроэнергии, сбора фруктов, бетонных работ, рытья линий метрополитена и их обслуживания, очистки высоких зданий, замены поврежденных частей резервуаров и трубопроводов, стрижки овец, роботы-мясники для разделывания и обвалки мяса, микророботы для осмотра кишечного тракта, а также для проверки качества кровеносных сосудов, и др. Также были неоднократные попытки выполнения тонких хирургических операций, в т.ч. - на дистанционно.
Таким образом, робототехника расширяет заявленные границы, роботы получают полностью новые функциональные возможности и конструктив.
Так, например, беспилотный самолет – это, фактически, самолет-робот; и автоматическое управление танком с контролем над стрельбой по целям - это также работа робота. Автоматически управляемая торпеда – подводный робот. Крылатая ракета – беспилотный самолет, который может не только отследить цель, которую нужно уничтожить, но, используя искусственный интеллект, также и обнаружить ее.
