в каком году будут созданы роботы
Полная автоматизация и замена человека: что ждет роботов через десять лет
Три сценария развития робототехники
Рост индивидуализации
Этот сценарий больше всего похож на то, что происходит в области робототехники сегодня. Скорее всего, компании начнут создавать кастомизированных роботов, направленных на решение задач, требуемых отдельным потребителям. Возможно, кто-то создаст робота, собирающего клубнику, или машину, способную взять образцы крови.
Конечно, стоит учитывать, что на этом рынке изначально будет очень высокий ценник. Более того, производители роботов не смогут увеличить объемы производства, чтобы снизить затраты. В такой среде преимущество будет у специализированных маленьких или средних компаний и стартапов, которые легко адаптируются под запросы потребителей и могут создать нишевый продукт.
Увеличение автоматизации
Второй вероятный путь развития робототехники. В этом случае роботы смогут занять рабочие места: появятся роботы-курьеры, роботы-сборщики и роботы для зарядки электромобилей.
Лидерами на этом рынке станут компании, способные масштабировать производство за счет создания дешевых мехатронных устройств. Таких роботов можно будет выпустить в массовое производство, спроектировать и приобрести онлайн.
Развитие искусственного интеллекта
Последний сценарий. Здесь можно ожидать развития мобильных и полностью автономных интеллектуальных роботов. Они смогут справляться со сложными и динамичными задачами: работать в аэропортах, вокзалах и в отелях.
На этом рынке главную роль сыграет разработка программного обеспечения. Потенциально при развитии такого сценария компании, создающие роботов, сместятся на второй план. Они скорее превратятся в платформы для тестирования новых вариантов ПО.
Способность учиться и полная автономность: тренды в области робототехники
Социальные тренды ускорят потребность в высокотехнологичных робототехнических решениях. С взрослением современного поколения, уже привыкшего использовать роботов, увеличится спрос на ассистентов, которые будут помогать с упражнениями, личной гигиеной, доставкой еды. Внимание к экологической повестке и принципам устойчивого развития сместит акцент в сторону роботов, выполняющих сложные задачи по сортировке.
Увеличится количество роботов в низкооплачиваемых сферах. Эксперты отмечают, что нехватка ручного труда и повышение заработной платы в странах, где раньше она была низкой, приведет к достаточно быстрой замене людей роботами. Сейчас, чтобы преодолеть проблему старения населения и роста заработных плат, роботизированные технологии начали активно внедрять на предприятиях Китая. С 2008 года зарплаты работников заводов в стране увеличились на 71%.
Искусственный интеллект и другие технологические решения сблизят людей и роботов. Развитие роботизированных технологий и увеличение возможностей ассистентов значительно упростят взаимодействие с ними. Искусственный интеллект вскоре позволит роботам без помощи людей справляться с неожиданными ситуациями. Роевой интеллект увеличит возможности мобильных роботов: они смогут распределять задачи между друг другом и даже изменять их. Системы визуализации способствуют развитию больше автономности во время анализа и проверки данных. Развитие сетей связи 5G и других коммуникационных возможностей станут толчком к увеличению радиуса действия роботов и облачных сетей, расширяющих вычислительную мощность роботов и датчиков.
Роботы начнут учиться. Сегодня решению задач реального мира роботы обучаются на специальных симуляторах, но это достаточно грубый метод, которого постепенно становится недостаточно: ситуативность и мгновенные решения роботам по-прежнему отчасти неподвластны. Тем не менее, несколько лет назад компания OpenAI, которая занимается изучением и разработками в области нейронных сетей, создала роботизированную руку, решившую самую популярную головоломку — кубик Рубика — без помощи человека.
Чтобы обучить этому руку, инженерам потребовалось 50 часов, в течение которых она получила опыт приблизительно в 100 человеческих лет.
Машины с условной автоматизацией освоят больше задач. Автомобили по-прежнему с помощью сигнала будут сообщать водителю о том, что необходима помощь, хотя их функционал значительно увеличится, вплоть до маневрирования без помощи человека в заранее запрограммированной местности. Эксперты BCG ожидают, что к 2030 году машины с автоматизацией третьего уровня будут составлять около 8% продаж на мировом авторынке.
Азиатские компании по производству робототехники, которые сейчас составляют малую часть рынка, начнут конкурировать с американскими и европейскими гигантами. Ретейлеры азиатских странах начинают активно модернизировать свои производства, чтобы удовлетворить растущий спрос на продукцию, поэтому производители роботов (в том числе стартапы) должны учитывать этот фактор и использовать его в качестве отправной точки для роста. Тем не менее, с 2017 года количество робототехнических компаний в Корее, Китае и Японии увеличивается достаточно быстро. Некоторые китайские компании уже могут составить конкуренцию производителям из Америки и Европы.
Промышленной роботехнике — 57 лет! Вспомним, откуда ведется отсчет
Скоро человечество отметит не круглую, но важную дату: 13 июня 1961 года был выдан патент на первого в истории промышленного робота. Давайте вспомним, как было сделано изобретение, положившее начало эре промышленной роботехники.
Робот, о котором пойдет речь — Unimate, выпускаемый компанией Unimation с 1961 года. Первый экземпляр появился на заводе Inland Fisher Guide Plant, принадлежавшем General Motors; он стал символом технической революции своего времени, попал на выставки и даже в телешоу. Детище двух гениальных инженеров, Джорджа Девола (обладателя патента) и Джозефа Энгельбергера (его соавтора и бизнес-партнера), во многом опередило свое время.
1961 год. Первый экземпляр Unimate проходит финальные тесты перед отправкой на фабрику General Motors. Джозеф Энгельбергер (слева) с инженерами Unimation
Джордж Девол — «Тесла наших дней»
Американский изобретатель Джордж Девол был удивительно разносторонним и плодовитым инженером. За эти качества современники сравнивали его с Эдисоном и Теслой. Он принимал участие в изобретении микроволновой печи, создал автоматические двери и новую систему звука для кинотеатров. В годы Второй мировой войны работал над радиолокационными приборами; в послевоенное время участвовал в совершенствовании систем звукозаписи и создании новых упаковочных машин. Но самая известная его работа — промышленный робот, которого Девол не только изобрел, но и запустил в серийное производство.
Работу над Unimate инженер начал еще в 1950-м. Он создал механизм, который назвал «Программируемым устройством перемещения», и в 1954 году подал заявку на патент. Но Девол не был уверен в том, как именно будет использоваться изобретение. Поворотной точкой стала встреча с Джозефом Энгельбергером, талантливым инженером, который работал над автоматизированными системами для авиации и зачитывался книгами Айзека Азимова. Два изобретателя встретились на коктейльной вечеринке в Коннектикуте в 1957, они разговорились и решили вместе работать над проектом. Энгельбергер помог Джорджу Деволу усовершенствовать изобретение и определить его точное назначение — роботизированный манипулятор, помощник человека на производстве.
Джозеф Энгельбергер, популяризатор роботов
Энгельбергер получил образование в Колумбийском университете, закончив бакалавриат по физике и магистратуру по электроинженерии. Несколько лет после выпуска он проработал в Manning Maxwell & Moore — компании, производящей авиационные приборы, и в итоге стал главным инженером по авиации. В 1957 году он основал собственное приборостроительное производство, компанию Consolidated Controls.
В период знакомства с Деволом у Энгельбергера уже был опыт в бизнесе. Поэтому вместе они успешно реализовали план по созданию своей роботехнической компании, которую назвали Unimation (сокращение от Universal Automation). А первый робот получил имя Unimate. Это была громкая инновация, вокруг которой, однако, разгорались и скандалы: рабочие опасались, что они потеряют свои места, ведь роботы могли трудиться 24 часа в сутки и не требовали зарплаты и соцпакета. Поэтому Энгельбергер провел большую работу по популяризации своих детищ. Вместе с Unimate он появился на торговой выставке в Cow Palace (Чикаго), а чуть позже — в телепередаче Tonight Show, где робот по его приказу играл в гольф, открывал пиво и даже дирижировал оркестром. За весь период существования компании Unimation именно Энгельбергер занимался бизнес-процессами и продвижением новых промышленных роботов — как среди заказчиков и партнеров, так и для широкой аудитории. Это принесло ему известность и негласный титул «отца роботехники», хотя в патенте на первого в мире промышленного робота нет его имени.
Девол и Энгельбергер, 1956
После того, как в 70-х годах пути двух инженеров вновь разошлись, Энгельбергер ушел в сферу сервисной роботехники. И продолжил свою работу по популяризации этой области: выпустил книги «Практическая робототехника» и «Робототехника в сфере услуг», опубликовал множество статей, интервью и других материалов для прессы. Энгельбергер также учредил Ассоциацию промышленной робототехники (RIA) и ежегодную премию за достижения в этой отрасли.
Unimate — разработка и внедрение
Джоанна Уоллен в книге «История промышленных роботов» рассказывает, что Энгельбергер долго подбирал место работы для Unimate. Он посетил порядка 35 промышленных предприятий разного профиля (в том числе 15 автомобильных), пытаясь понять, какая сфера производства действительно нуждается в автоматизации. В итоге первый контракт был подписан с предприятием General Motors, и робот занял свое место у литьевой машины.
Unimate трудился на линии сборки, забирая детали с линии непрерывного литья и устанавливая их внутрь автомобильных кузовов с помощью сварки. Этот этап относится к опасным производствам: неосторожность может обернуться для работника потерей конечности и отравлением токсичными газами.
Роботы от Unimation создавались для выполнения многократно повторяемых операций. Это роботизированная «рука» с двухпальцевым захватом, похожим на клещи, и с несколькими соединениями, выполняющими роль суставов. Как рассказал позже в своей книге Джордж Мансон, один из инженеров компании, первоначально робот должен был точно копировать человеческую руку и иметь шесть степеней свободы. Но финансовые ограничения и инженерные сложности вынудили оставить пять степеней: «запястье» робота могло двигаться лишь по двум осям вместо трех. И это, конечно, была не последняя из сложностей. Робот-манипулятор оказался проектом, опередившим технологии своего времени. Вот как описывает Мансон инженерные задачи, которые стояли перед командой: всё, что описано в этих пунктах, им предстояло разработать самим.
Под руководством Девола команда разработала феррорезонансный датчик и основанную на нем систему памяти, которую запатентовали как Dynastat, а также оптический энкодер Spirodisk.
Все эти разработки легли в основу Unimate. В качестве системы управления использовался программоноситель в виде кулачкового барабана с шаговым двигателем, рассчитанный на 200 команд управления. Чтобы запрограммировать робота, оператор в режиме обучения задавал ему порядок контрольных точек: звенья манипулятора должны были проходить их в течение рабочего цикла. Точки сохранялись в памяти, и робот мог воспроизводить действие неограниченное количество раз.
Это позволило инженерам добиться высокой точности воспроизведения действий — до 1,25 мм. При разгрузке машины для литья Unimate выдавал всего 2% брака, тогда как у работников-людей его количество доходило до 20% при меньшей производительности.
Особого внимания заслуживала гидравлическая система. У первых прототипов, в том числе у робота, представленного на выставке в Чикаго, она «протекала, как сито». Но разработчикам удалось решить эту проблему.
В 1961 году Девол получил патент на устройство на основе предыдущей заявки, поданной им еще в 1954-м. Полученный им документ с номером US2988237A ознаменовал начало новой эпохи в истории человечества — эры роботов.
Прогресс оказался стремительным: за короткое время Unimation продали в США 450 устройств. А в 1966 году их роботы впервые отправились за пределы США — на завод Nokia в Финляндии. Три года спустя компания вышла и на азиатский рынок, лицензии на производство Unimate были предоставлены Kawasaki Heavy Industries и GKN. Устройство было востребовано вплоть до 1970-х, когда его вытеснили новые роботы японской разработки.
Роботы Unimate на линии точечной сварки. Фабрика GM в Огайо, 1969
Сегодня экземпляр Unimate можно найти в Зале славы роботов (Питсбург, США), а журнал Popular Mechanics в декабре 2005 года включил его в число 50 лучших изобретений последних 50 лет.
История робототехники: как выглядели самые первые роботы?
Вот уже несколько сотен лет подряд человечество хочет максимально облегчить себе жизнь, переложив выполнение сложных задач на плечи роботов. И это у нас весьма хорошо получается, потому что уже сегодня любой желающий может купить робота-пылесоса за не такие уж и большие деньги и забыть о мытье полов. В больницах некоторых стран стран частью персонала являются роботы, предназначенные для ухаживания за пациентами. А на заводах производственные механизмы в автоматическом режиме собирают электронику и даже огромные автомобили. Но когда человечество вообще задумалось о разработке роботов и когда изобретателям удалось их создать? Многие скажут, что первого робота в мире создал всем известный Леонардо да Винчи — ведь неспроста среди его документов имелась схема сборки человекоподобного механизма? Но, на самом деле, первые роботы были созданы задолго до рождения итальянского художника и ученого.
«Мистер Телевокс» — один из первых американских роботов
Какие бывают роботы?
Слово «робот» произошло от слова robota, что можно перевести как «подневольный труд». То есть то, что называется «роботом», вопреки своей воле должно выполнять команды и по своей сути являться рабом. А если быть точнее, термин подразумевает под собой устройство, которое предназначено для выполнения определенного рода действий по заранее заданной инструкции. Обычно роботы получают информацию об окружающей обстановке со встроенных датчиков, которые играют роль органов чувств. А выполнением задач они занимаются либо самостоятельно, следуя заложенной программе, либо повинуясь командам другого человека. Назначение роботов может быть разным, начиная от развлечения людей и заканчивая сборкой сложных устройств.
Роботы бывают разные, но главное, чтобы они не вредили людям
Интересный факт: американский писатель-фантаст Айзек Азимов (Isaac Asimov) является автором трех законов робототехники. Первый — робот не может причинить вред человеку. Второй — робот должен повиноваться всем командам человека кроме тех, которые противоречат первому закону. Третье — робот должен заботиться о себе в ой мере, которая не противоречит первому и второму законам.
Первые роботы в истории
Если верить историческим данным, первые роботы в мире были созданы примерно в 300 году до нашей эры. Тогда, на маяке египетского острова Фарос, были установлены две огромные фигуры в виде женщин. В дневное время они хорошо освещались сами по себе, а ночью загорались искусственным светом. Время от времени они поворачивались и били в колокол, а ночью издавали громкие звуки. И все это делалось для того, чтобы прибывающие корабли вовремя узнавали о приближении к берегу и готовились к остановке. Ведь иногда, при возникновении тумана или кромешной ночи, берег можно было и не заметить. И этих женщин вполне можно назвать роботами, ведь их действия точно соответствуют значению слова «робот».
Маяк на острове Фарос
Робот Леонардо да Винчи
Изобретателем одного из первых роботов считается итальянский ученый Леонардо да Винчи. Судя по документам, обнаруженным в 1950-е годы, художник разработал чертеж человекоподобного робота в 1495 году. В схемах был изображен каркас робота, который был запрограммирован выполнять человеческие движения. Он обладал анатомически правильной моделью челюсти и умел садиться, двигать руками и шеей. Записи гласили, что поверх каркаса должна быть надета рыцарская броня. Скорее всего, идея создать «искусственного человека» пришла в голову художнику в ходе изучения человеческого тела.
К сожалению, ученым не удалось найти подтверждений тому, что робот Леонардо да Винчи действительно был создан. Скорее всего, идея так и осталась на бумаге и так и не была воплощена в реальность. Зато робот был воссоздан в современности, спустя сотни лет после разработки чертежа. Сборкой робота занялся итальянский профессор Марио Таддей, который считается экспертом по изобретениям Леонардо да Винчи. При сборке механизма он строго следовал чертежам художника и в конечном итоге создал то, чего хотел добиться изобретатель. Конечно, широкими возможностями этот робот не блещет, но зато профессор смог написать книгу «Машины Леонардо да Винчи», которая была переведена на 20 языков.
Первый робот-музыкант
Спустя несколько сотен лет после Леонардо да Винчи, попытки создать искусственного человека предпринимал французский механик Жак де Вокансон. Если верить историческим документам, в 1738 году ему удалось создать робота, строение которого полностью копирует анатомию человека. Он не мог ходить, зато отлично играл на флейте. Благодаря конструкции из множества пружин и устройств для вдувания воздуха в различные части механизма, робот-флейтист мог играть на духовом инструменте при помощи своих губ и движущихся пальцев. Демонстрация робота прошла в Париже и была описана в научном труде «Le mécanisme du fluteur automate».
Схема медной утки Жака де Вокансона
Помимо человекоподобного робота, Жак де Вокансон создал роботизированных уток из меди. По своей сути они были механическими игрушками, которые умели двигать крыльями, клевать корм и, как бы странно это не звучало, «испражняться». Сегодня такие технологии выглядели бы крайне странно. К тому же, подобные игрушки уже можно свободно купить в любом детском магазине. Там найдутся как ходячие фигурки, так и сложные роботы с дистанционным управлением. Но сотни лет назад медные утки наверняка казались чем-то волшебным.
Первый советский робот
В XX веке человечество уже осознало перспективы робототехники и всерьез занялось производством роботов. В те времена инженеры хотели создать человекоподобные механизмы, но на настоящих людей они не были похожи. По современным меркам они вовсе были металлическими монстрами, которые практически ничего не умели. Так, в 1928 году, американский инженер Рой Уэнсли показал публике робота «Мистер Телевокс», который умел двигать несколькими конечностями и выполнять простые голосовые команды.
Американский «Мистер Телевокс»
Советский союз тоже не хотел оставаться в стороне. В то время как в других странах разработкой сложных механизмов занимались серьезные дяденьки в толстых очках, в первый советский робот был создан 16-летним школьником. Им оказался Вадим Мацкевич, который в восьмилетнем возрасте создал компактную радиостанцию, а в 12 лет изобрел крошечный броневик, стреляющий ракетами. Он был весьма известным мальчиком и вскоре обзавелся всеми комплектующими, необходимыми для создания полноценного робота.
Первый советский робот «В2М»
Советский робот «В2М» был представлен в 1936 году в рамках Всемирной выставки в Париже. Его рост составлял 1,2 метра, а для управления использовалась радиосвязь. Человекоподобный робот умел выполнять 8 команд, которые заключались в движении разными частями тела. Из-за слабости моторов, робот не мог полноценно понимать правую руку и этот жест был похож на нацистское приветствие. Из-за этого недоразумения, робот «В2М» принес мальчику множество проблем и от репрессии его спасли только юношеский возраст и поддержка со стороны начальства органа СССР по борьбе с преступностью.
Вырезка из зарубежной газеты о новой версии робота «В2М»
В 1969 году юные последователи Мацкевича создали нового робота, основанного на конструкции «В2М». Этот андроид был представлен публике в рамках японской выставки «ЭКСПО-70» и тоже привлек к себе внимание мировой общественности. А сам Вадим Мацкевич все это время занимался созданием «технических» игр для школьников написал две популярные книги: «Занимательная история робототехники» и «Как построить робот». Мацкевич умер в 2013 году и в честь него был снят документальный фильм «Как один лейтенант войну остановил».
Современные роботы
Несмотря на все заслуги, титул «отца робототехники» принадлежит не Вадиму Мацкевичу, не Жаку де Вокансону и даже не Леонардо да Винчи. Этот титул был дан американскому инженеру Джозефу Энгельбергеру (Joseph Engelberger), который в 1956 году познакомился с изобретателем Джорджем Деволом (George Devol). Спустя три года со дня знакомства, они представили миру производственного робота Unimate #001. Впоследствии механизм был несколько раз усовершенствован и появился первый робот для сборки автомобилей. Его установили на одном из заводов General Motors для помощи в литье деталей.
Unimate #001 — первый промышленный робот
На протяжении следующих десятилетий робототехника скакнула далеко вперед. Примерно с 1970 по 2000 годы инженеры придумали множество новых датчиков и контроллеров, которыми можно управлять при помощи разных языков программирования. Роботы в современном обличье появились в 1999 году, когда компания Sony представила робота-собаку по кличке AIBO. Она ведет себя живой организм и умеет выполнять практически все собачьи команды.
История роботов AIBO
Вскоре после этого разработкой роботов занялась компания Boston Dynamics. О ней мы часто рассказываем на нашем сайте, а новости об обновлениях фирменных роботов публикуем в нашем Telegram-канале. Разумеется, до совершенства созданным роботам еще далеко и инженерам предстоит проделать много работы.
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
Американские инженеры представили робота LEO, который умеет кататься на скейтборде и ходить по натянутому канату. 🤖 При этом он максимально защищен от падений. Но как инженеры этого добились?
Microsoft, безо всяких сомнений, является крупнейшим в мире производителем программного обеспечения. Однако не смотря на серьезные усилия компании выйти за р…
Не так давно ученые использовали ДНК одного из древнейших английский скелетов (10 000 лет), чтобы выяснить, как выглядели первые жители Британии. Впрочем, ДН…