Из истории роботов

Версия 21:48, 21 декабря 2011

Из истории роботов

Термин «робот» впервые введен чешским писателем-сатириком Карелом Чапеком. Он применил его в 1920 г, к автоматам, взбунтовавшимся против людей, в своем произведении «РУР» («Разумные универсальные роботы»).

В 1932 г. в Германии был построен рекламный робот, управляемый по радио (рис. 14.1, а). Он мог двигать руками, губами, глазами и даже ушами. Ноги и тело его были неподвижны. Звук, исходящий из громкоговорителя, находившегося внутри робота, был синхронизирован с движением его губ. Робот использовался в качестве манекена.

(рис.14.1) Роботы

В это же время в США снискал известность робот «Мистер Телевокс», реагировавший на звук свистка. Робот произносил несколько фраз, включал пылесос, вентилятор, зажигал лампу в комнате, открывал и закрывал двери и окна. Исполнительные механизмы были выполнены на электродвигателях. Позднее робот был переделан и в течение многих лет нес службу дежурного гидравлика на одном из башенных кранов.

В конце 1932 г. в Англии появился огромный, почти двухтонный робот «Альфа» (рис. 14.1, б). Он мог вставать, сидеть, поднимать и опускать руки, двигать пальцами, говорить, свистеть и петь. Он стрелял в цель из пистолета, держа его в правой руке, и с расстояния 20 м всегда попадал в десятку. Робот был радиоуправляемым с пневматическими исполнительными механизмами.

В 1933 г. в США прославился робот-лектор. Он мог расстегнуть рубашку, обнажить прозрачную грудную клетку и живот и прочитать 20-минутную лекцию о строении и работе человеческих органов (пищевода, желудка и кишечника), объясняя процесс пищеварения. При этом он указывал пальцем на соответствующие органы. К сожалению, этот робот получил печальную славу. Он убил своего создателя еще до того, как был увезен из мастерской, в которой был сделан. Когда конструктор попытался улучшить какое-то винтовое соединение, на него вдруг упала стальная «рука» робота. Конструктор умер в госпитале от повреждения черепа.

Робот «Эрик» был построен в США в 1923 г., однако сделал свою карьеру на выставках позже, в предвоенные годы. Он мог сидеть, вставать и отвечать на простые вопросы: «Который час»? и «Какое число?» Каждый день вслух «читал» свежую газету. Тексты ежедневно записывались на граммофонных пластинках внутри робота.

Первый робот в СССР был построен в 1937 г., он экспонировался на Всемирной выставке в Париже. В том же году в конкурсе средств рекламы в СССР первое место занял робот-рыбак. При нарушении фотоэлектрической блокировки, «рыбак» начинал говорить; двухминутный текст был записан на звуковой дорожке киноленты. В 1946 г. в Москве появился рекламный робот - бородатый Дед-Мороз в полушубке. Рост его был 1,5 м, он был выставлен в витрине Центрального универмага. Сначала робот сидел на пеньке, потом вставал и поднимал левую руку с елочными украшениями, а в правой держал рюмку. При этом он смотрел на зрителей, стоявших перед витриной, и весело им подмигивал. Затем робот исполнял веселую песенку, произносил новогодние пожелания. После этого он садился и отдыхал до следующего выступления. Все было хорошо вплоть до новогодней ночи. В эту ночь Дед-Мороз разнес всю витрину и уничтожил елку. Два сильных сторожа едва могли удержать трясущегося робота. Оказалось, что, если в помещении отключали все освещение (а делали это только на праздники), напряжение в сети возрастало с 220 до 260 В. Программный механизм робота, приводимый в движение электродвигателем, заработал в ускоренном темпе, при этом перестали срабатывать концевые выключатели. «Дед» без перерыва вставал, садился и махал рукой. При этом его платформа с пеньком бегала по всей витрине, все сметая на пути.

В 1947 г. во Франции появился робот «Артур» (рис. 14.1, в) - результат 15-летней работы конструктора. Робот умел ходить, танцевать, играть на трубе или губной гармошке, курить, отвечать на вопросы и стрелять в цель из спортивного пистолета. Им управляли на расстоянии с помощью многожильного кабеля, подключенного к ноге робота. Напряжение на громкоговоритель, размещенный в груди робота, подавалось по тому же кабелю. Приемные микрофоны были скрыты в ушах. «Артур» был манекеном ростом в 1,5 м

Фамилию «Сабор» носило целое семейство роботов. «Сабор-V» (рис. 14.1, г), построенный в Австрии в 1938 г., был ростом 2,25 м и мог выполнять 24 операции (в том числе ходить, говорить, курить). Общая длина монтажного провода, использованного в схеме составляла 2,5 км «Сабор-V», созданный в ФРГ в 1952 г., имел массу 250 кг и мог ходить, двигать головой и глазами, курить, говорить на разных языках и беседовать по телефону. Питание его осуществлялось от четырех аккумуляторов напряжением 24 В. В 1948 г. в США робот стал убийцей. Внутри у него было свыше 200 электронных ламп, т. е. он был крупным роботом. Конструктор увидел плохо завинченный винт на плече и хотел его завинтить. Робот вдруг двинулся и придавил его к стене .

Робот «Электро» (рис. 14.1, д) имел рост 2,1 м, массу 153 кг. Выполнял 36 операций, в том числе различал цвета и «курил». Он управлялся по проводам и выступал с роботом-собакой «Спарко».

«Динамо Джо» - это робот британских студентов, который в 1951 г. гулял по улицам Бристоля, привлекая всеобщее внимание горожан, когда он переходил улицу, то сначала смотрел в одну, затем в другую сторону согласно правилам уличного движения.

«Нико» - рекламный робот из ФРГ имел вид негритянского мальчика. Он раздавал рекламные проспекты, говорил, двигал головой и нижней челюстью. Отдав одну пачку, «Нико» протягивал руку за другой.

В 1956 г. в США 15-летний мальчик построил из металлических отходов и кухонных принадлежностей, а также трех электродвигателей переменного тока от домашних полотеров за год робота «Гисмо» (рис. 14.1, е). Робот управлялся по проводам и мог воспроизводить записи с магнитофона либо текст, произнесенный перед микрофоном. В 1956 г. в театре Сары Бернар в Париже выступал знаменитый кибернетический танцор в программе «Ночи поэзии». Это была металлическая конструкция, напоминающая усложненный семафор. Танцор перемещался по сцене под влиянием разницы в освещении, приводя в движение все 16 элементов своей конструкции.

Робот-автомат «Гарко» (рис. 14.1, ж), построенный в США из частей от старых самолетов, управлялся по проводам и выполнял различные операции: сверлил отверстия, раскладывал товары, играл в шахматы. Итальянский робот «Си-Гэн» (Cy-Gan») (рис. 14.1, з) имел высоту 2,6 м и массу 480 кг (аккумуляторы напряжением 28 В емкостью 70 А-ч, масса их 100 кг). Он управлялся по радио на расстоянии до 1,5 км. Робот передвигался со скоростью 36 м/мин и имел двустороннюю радиотелефонную связь, время его работы не превышало 5 ч.

Телеуправляемый робот «Ева» (рис. 14.2, 14.3) был построен автором этой книги в 1960 г. и демонстрировался в 1962 г. в Варшаве на традиционном представлении в день книги.

(рис.14.2) Робот «Ева», управляемый на расстоянии: Общий вид, устройство и конструкция. Виден магнитофон (см. рис, 5,3) и 8-командный радиопередатчик для управления на расстоянии (рис.14.3) Робот «Ева»: а - принципиальная электрическая схема телеуправления: Р1...Р7 - реле НЧ каналов; H8...PW - промежуточные реле, управляющие сигналы; «медленно вперед» (команда 2 - короткий импульс), «быстро вперед» (команда 4 - короткий импульс), строгание с места (команды 2 и 4 - короткие импульсы, следующие друг за другом), «стоп» (команда 3 - короткий импульс), «поворот вправо» (команда 1 - включена постоянно) «поворот влево» (команда 5 - включена постоянно), «медленно назад» (команда 4 - короткий импульс и постоянно включенная команда 3), «подавание руки» (команда 6 - включена постоянно), «опускание руки» (команда 7 - включена постоянно); M1 - электродвигатель привода; М2 - электродвигатель управляющего механизма с автоматическим возвратом в среднее (нейтральное) положение. М3 - электродвигатель поднимания и опускания руки; X - к коллектору выходного транзистора в резонансном фильтре НЧ команды; магнитофон подключается к неиспользуемым контактам реле; б - запись на магнитную ленту управляющих сигналов передатчика; в - автоматическое управление роботом сигналами, записанными на магнитофон

Он снискал широкие симпатии публики. Рост робота 0,75 м, масса 5,2 кг. Робот - подвижный, размещен на четырехколесной тележке с передними направляющими колесами и задними ведущими, скрытой вместе с системой управления и магнитофоном под кринолином куклы. Робот выполняет следующие операции: движение вперед, остановка, движение назад, повороты влево (вправо), подает руку, разговаривает и поет. Музыкально-разговорная программа рассчитана на 10 мин и не зависит от остальных действий робота. Управление роботом осуществляется с помощью командной приемопередающей аппаратуры. Оператор может подавать команды вручную, кроме того, программа работы может быть записана на магнитной ленте. Управление без участия человека производит наиболее сильное впечатление на зрителей. Схема программного управления с помощью магнитофона изображена на рис. 14.3, б, в, монитор служит для контроля записи и считывания. Магнитофон располагают рядом с передатчиком либо внутри робота. Робот «Ева» имеет библиотеку программ работы, записанных на пленку, и является весьма эффективным развлечением при товарищеских встречах и на семейных праздниках. Электропитание робота осуществляется от плоских батареек или миниатюрных кадмиево-никелевых аккумуляторов.

Миниатюрный магнитофон описан в гл. 5. (см. рис. 5.3). Электродвигатель привода имеет мощность 12 Вт. Скорость движения регулируется на расстоянии в пределах прямой видимости. Запаса электроэнергии хватает на 15 мин работы двигателя или на 3 ч работы остального оборудования. Приемная антенна скрыта под платьем робота-куклы. Главный выключатель срабатывает при легком повороте головы «Евы».

Очень веселое зрелище представляет «Ева», убегающая от кибернетического пса «Азора»(см. рис. 13.9).

Робот «Радуга» (рис. 14.4, а) был построен в Англии в 1961 г. специально для съемок многосерийного детского фильма. Робот имитирует движения шагающего человека.

(рис.14.4) Малогабаритные роботы: 1 - электродвигатели привода и движения ног; 2 - «стоп»; 3 - изменение направления (влево - вправо, пропорциональное управление); 4 - движение глаз; 5 - поднимание левой руки; 6 - поднимание головы; 7 - поднимание правой руки; 8 - движение головы

В действительности же он передвигается на колесах, связанных с двигателем, скрытым в дорожном чемоданчике. Там же находится радиоаппаратура и источники питания.

Двигатель мощностью 12,5 Вт работает на постоянном токе, питается от аккумулятора емкостью 12 А-ч. Тележка трехколесная, задние колеса ведущие, переднее направляющее. Робот может шагать в любом направлении, поднимать и опускать руки, кивать и качать головой, двигать глазами. Все элементы приводятся в движение шестью малогабаритными электродвигателями мощностью 1 Вт каждый. Ноги приводятся в движение отдельным электродвигателем, но не касаются пола. Высота робота 0,61 м, масса 13,6 кг. Туловище сделано из дерева. Руки, ноги, голова - из пластмассы. Структурная схема его приведена на рис. 14.4, б. Другой английский киноробот показан на рис. 14.4, д. Это робот-дракон, ноги которого делают движения, напоминающие шагание.

В 1962 г. в СССР группа учащихся создала робот «Рум» (рис. 14.1, и), управляемый по радио. Он выполнял 18 операций и автоматически реагировал на свет фонарика, подъезжая к нему. Освещение одного из светочувствительных элементов (глаз) вызывает включение соответствующего электродвигателя привода ног, и робот поворачивается. Когда свет попадает в оба глаза, то работают двигатели обеих ног и робот движется по прямой (см. рис. 13.20, а). Робот поднимает и опускает руки, раскрывает и сжимает ладонь. Он снабжен динамической головкой громкоговорителя и микрофоном и выполняет роль информатора на выставке. Он воспроизводит запись с магнитофона, скрытого у него внутри, а также движется в направлении источника звука - тона определенной частоты. Более того, он подчиняется командам «стой», «вправо», «влево», которые выговаривались по слогам. Команды можно было заменить звуками определенного тона.

В 1970 г. такой же робот был построен на одной из подмосковных станций юных техников. Робот выполнял 27 команд и имел органы «зрения» и «речи»; элемент, чувствительный к изменениям температуры, светочувствительный элемент, музыкальный инструмент терменвокс, устройство цветомузыки, магнитофон, блок различения звуков (и, о, а) и малогабаритную управляющую ЭВМ.

Функциональная схема советского робота-экскурсовода «Сепулька» (рис. 14.1, к) изображена на рис. 14.5. Он состоит из самодвижущегося блока А, переносного пульта управления Б и разговорной установки С. Рост робота (без антенны) - 1,8 м. Для показа внутреннего устройства некоторые части корпуса выполнены из цветной (красной, белой, желтой) пластмассы. У робота ярко сияют светло-зеленые глаза, в неподвижных руках он держит микрофон, ртом служит динамическая головка громкоговорителя. Вследствие значительного уровня радиошумов в помещении музея управляющие сигналы подают в шифрованном виде. По радиосигналу с пульта управления магнитофон воспроизводит вступительную «речь» и синхроимпульсы, управляющие последовательностью включения экспонатов. Целый отдел музея управляется по системе временной селекции импульсов. Когда робот заканчивает показ экспоната, магнитофон автоматически выключается и включается вновь при подходе робота к другому экспонату (в это время оператор делает переключения на переносном пульте управления). После окончания лекции магнитная лента автоматически перематывается. Благодаря двусторонней радиосвязи между роботом и пунктом управления появляется возможность контролировать и корректировать ход лекции, а также отвечать на вопросы, задаваемые роботу. Аккумуляторы установлены в средней части туловища, а ниже - электродвигатели, приводящие в движение ноги робота. Трехблочная конструкция позволяет уменьшить размеры робота, совершенствовать его, придать нужную конфигурацию корпусу.

Интересными были попытки, связанные с усовершенствованием. разговорного устройства робота. Голоса с оригинальным звучанием (глубокий бас, металлический тенор и т. п.) были весьма эффектны, однако посетители не выдерживали и 5-минутной лекции: требовался нормальный человеческий голос приятного тембра.

Робот «Сепулька» в 1962 г. нес службу в Политехническом музее в Москве. О нем рассказывается в гл. 13, там же описан другой советский робот-информатор (рис. 14.1, л).

Робот, показанный на рис. 14.4, в, был построен в Англии в 1963 г. Это трехколесный экипаж, управляемый по радио. Одно из задних колес - ведущее, переднее колесо - направляющее. Робот может поворачиваться на 360гр. и двигаться в любом направлении. Корпус выполнен из фанеры толщиной 3 мм. В роботе применен электродвигатель постоянного тока мощностью 5 Вт, передаточное отношение редуктора 30:1. Робот выполняет простые операции с помощью манипулятора (механических рук) (рис. 14.4, г). Руки разводятся в стороны и поднимаются. Робот собирал во время показов конструкции из блоков, переносил предметы и даже рисовал кистью абстрактные картинки на бумаге, расстеленной на полу. Он мог также подписываться и выполнять задания по программе, записанной на магнитофон.

Радиоуправляемый робот «Куниберт», построенный в ФРГ в 1965 г. (рис. 14.1, м), имел рост 0,9 м и мог двигать головой, руками, сжимать пальцы ладони, а также выполнять несложные работы по дому, допустим подметать пол.

«Мистер Роботхэм» (рис. 14.1, н) - это целая семья английских роботов высотой 0,6...1,2 м.

Американский выставочный робот «Йети», двухметровый «снежный человек» (рис. 14.1, о), работает по программе, записанной на магнитофон.

Английский робот (рис. 14.1, п) служил для демонстрирования вредного влияния алкоголя на работу человеческого мозга. Небольшая порция алкоголя увеличивает интенсивность освещения определенных участков мозга, большая - уменьшает, вплоть до полного затемнения. Робот служил для научных исследований и мог воспроизводить реакцию различных субъектов на различные дозы алкоголя.

В 1966 г. на Международной выставке современного искусства в Нью-Йорке появились образцы электронных устройств в стиле поп-арт. Привлек внимание «Робот-К456», управляемый по радио с помощью 20-командной аппаратуры. Робот двигался, говорил (воспроизводил магнитную запись), наклонял туловище, поднимал руки и т. п.

Робот-актриса «Роза Босум» (рис. 14.1,р) способен выполнять на сцене почти все, что может человек.

В 1967 г. на Всемирной выставке «Экспо-67» в Канаде демонстрировалось 10-минутное кибернетическое представление «Кем хочешь стать?» с участием пяти роботов. Роботы представляли ученого, промышленника, космонавта, спортсмена и музу искусств. Они, непринужденно жестикулируя, рассказывали о своих профессиях. Муза даже опускала и поднимала ресницы. Прозрачные корпуса не мешали рассмотреть устройство роботов. В 1967 г. в СССР были проведены заключительная выставка и конкурс на лучшую конструкцию робота. Вот описания нескольких наиболее интересных работ.

Робот «Рид», играющий в домино с тремя людьми (партнером и двумя противниками). Схема робота релейно-контактная. Пластинки, на которые нанесены очки, вкладываются в вычислительный блок, откуда сигнал поступал в запоминающее устройство чтобы «Рид» мог распознать пластинку, на лицевой стороне каждой из них делались дополнительные знаки, не мешающие игре.

Правая рука робота закрывает считывающий блок. После сигнала, выданного программным блоком, электромагнит поднимает руку робота в момент выбрасывания пластинки с очком. Это создает впечатление, что робот играет сам. Пока рука не движется, пластинка домино находится под ладонью робота. Глазами робота управляет блок слежения. Каждый глаз состоит из трех ламп. После каждого хода лампы вспыхивают в таком порядке: левая, средняя, правая. Создается впечатление, что робот смотрит сначала на одного из противников, потом на своего партнера, а затем на другого противника. Когда робот обдумывает ход, глаза его мигают. Как правило, робот из девяти партий выигрывает пять. Программа его действий основана на теории игр.

Робот-зкскурсовод «Сибиряк» (рис, 14.1, с) сопровождает посетителей на выставке, раздает рекламные материалы и может натирать пол в зале. Масса робота 180 кг, он состоит из 19 блоков, питание осуществляется от сети переменного тока. Сигналы управления и напряжение 27 В поступают через резонансное реле в программный блок, после чего робот начинает выполнять запрограммированные действия: двигаться вперед и назад, поворачиваться на 90°. Когда робот поворачивается к публике, электродвигатели выключается, начинает работать магнитофон и робот рассказывает экскурсантам об очередном экспонате.

«Правая рука» соединена с механизмом, раздающим, скажем, приглашения. Робот берет приглашение и держит его в пальцах вытянутой руки. Если кто-нибудь берет приглашение, пальцы робота сжимаются и рука возвращается в исходное положение. Шагающий робот может управляться вручную или автоматически.

Робот-информатор (рис. 14.6) несет на груди таблицу с арифметическими заданиями и кнопками. Если нажать кнопку около задания «Сколько будет 6x6?», из громкоговорителя прозвучит ответ. Ответы записаны на одной из грампластинок. Сколько вопросов - столько пластинок.

Устройство работает следующим образом. На валу 1 (рис. 14.6, а) вращаются диски 2 с грампластинками. С головки звукоснимателя 3 сигнал поступает на вход усилителя НЧ 4, на выходе которого включена головка громкоговорителя. Головку звукоснимателя подключают кнопкой 6, при этом загорается лампа 7 на таблице с заданием 8. Одна пара контактов кнопки включает цепь головки звукоснимателя, другая - цепь контрольной лампы 9 и цепь ответа, записанного на пластинке. Реле Р1 срабатывает при определенном положении кулачка 10, управляющего микровыключателем 2. Кулачок этот синхронизирован с записью ответа на пластинке.

Электродвигатель 12 приводит в движение через передачу диски с грампластинками и управляющий кулачок. Электродвигатель включается выключателем В1. Ответы можно записывать на 2 или 3 дорожках одной пластинки при соответствующем увеличении воспроизводящих головок (рис. 14.6, б). Можно также применить принцип звукового кино: светочувствительный элемент, линза и звуковая дорожка, нанесенная, например, на целлулоид (рис. 14.6, в). (Об этом уже говорилось в гл. 11.)

Разумеется, робот может быть информатором в любой области. Для этого достаточно заменить вопросы на пульте управления и ответы на грампластинках. Вместо пластинок и механических головок звукоснимателей можно применить многодорожечные магнитофоны. Хорошие результаты дает также простое автоматическое устройство для многократного повторения грамзаписей, особенно когда робот используется в качестве информатора, дающего пояснения на иностранном языке, или экскурсовода на выставке.

Типичным представителем современных рекламных роботов является японский радиоуправляемый робот-медвежонок (рис. 14.1, ц). Приемник или магнитофон, воспроизводящий рекламный текст, находятся вместе с устройством электропитания в тележке. Говорящие звери: поросята, обезьяны, собаки, ослики, лягушки - широко применяются в торговой рекламе. Установлено, что использование их на 10% повышает суммы, поступающие от продажи.

Рекламным роботом может быть придана различная форма. Английский робот - «бочка пива», управляемый по радио (рис. 14.7), выдает порцию пива и лимонада зрителям. наполнять стаканы одним из двух освежающих напитков по желанию зрителя. Питание робота осуществляется от автомобильных аккумуляторов. «Бочка» в движение приводится двигателем стартера, он установлен вертикально и имеет внизу маховик из свинца. Переключатели регулятора частоты вращения вала двигателя управляются электромагнитами. Две канистры емкостью 3,5 л для напитков выполнены из нержавеющей стали. Напитки подаются (благодаря давлению в канистрах) через электрогидравлические вентили. Электродвигатель вращает бочку вокруг горизонтальной оси с помощью цепной передачи. Скорость вращения регулируется четырьмя реле.

Система управления - с шаговым искателем (телефонный селектор). Для выключения управляющей аппаратуры в случае ее повреждения на горизонтальной оси бочки сбоку размещен ручной выключатель. Оператор находится вне поля зрения публики. «Бочка» сужается на концах сильнее, чем обычная. Это улучшает ее маневренные характеристики. Так же можно управлять пластмассовыми мячами и т. п.

Робот «Символ» (рис. НА, у) был создан группой молодых техников из ГДР. Самый большой робот - «слон» - построен в Англии (рис. 14.1, у). Он переносил 8...10 детей и наездника. В движение «слон» приводился автомобильным двигателем. Снаружи слои был покрыт прорезиненной тканью.

В 1969 г. в Быдгоще (Польша) был сконструирован робот, выполняющий множество различных заданий (рис. 14.1). В Вене создан робот массой 40 кг, который был помощником в домашних делах, а также умел тушить пожары.

Удивительные склонности проявлял американский робот «Робби», разработанный в лаборатории фирмы «Дженерал Моторс». Обычно спокойный и послушный, он вдруг переставал быть исполнительным или вообще замирал. Долго не удавалось найти причины этого, несмотря на многократные проверки конструкции. Помог случай. Заметили, что «Робби» начинает «капризничать», когда недалеко от него находится самая хорошенькая сотрудница лаборатории. После долгих исследований было установлено, что робот реагировал на цвет ее губной помады. Эксперты попросили девушку сменить цвет ее любимой помады. Это было проще, чем заменить фотоэлементы «влюбленного» робота. Сенсацией Всемирной выставки «Экспо-70» в Осаке был робот высотой несколько метров. Он выполнял обязанности экскурсовода и распылял ароматные жидкости.

Взято с сайта: http://www.energodetal.ru/mir-elektronnyx-robotov/iz-istorii-robotov/iz-istorii-robotov/