1. Сущность робототехники
1.1 История робототехники
История робототехники уходит в глубокую древность. Одним из ранних упоминаний об искусственном человеке (III век до н. э.) является бронзовый великан Талос, построенный Гефестом для охраны острова Крит от врагов.
В средние века большой популярностью пользовались различного рода автоматы, основанные на использовании часовых механизмов. К этому периоду относятся сведения о создании первых подвижных человекоподобных механических фигур – андроидов. В 13 веке Альберт Великий создал автомат, ставший впоследствии известным как «говорящая голова», способный воспроизводить человеческий голос. Французский механик и изобретатель Жак де Вокансон (1709-1789) создал в 1738 году первое работающее человекоподобное устройство (андроид), которое играло на флейте. Промышленная революция второй половины XVIII века, связанная с переходом от ручного производства к машинному, заставляет изобретателей создавать новые машины и устройства. Именно в это время начали закладываться основы промышленной автоматики. В 1805 году Жаккард создает автоматический станок, на котором можно производить ткани с заранее запрограммированным рисунком с помощью перфокарт. Это изобретение явилось одним из важнейших событий, которые определи дальнейший технический прогресс промышленности и послужили толчком к развитию робототехники.
В конце XIX – первой половине XX вв., благодаря развитию электротехники и электроники реализуются потребности общества и производства в различных автоматических устройствах. Литература и искусство в это время играют роль катализатора процесса развития робототехники. Впервые употребил понятие «робот» писатель Карл Чапек: «Роботы – это люди ... они механически совершеннее нас, они обладают невероятно сильным интеллектом, но у них нет души» [4].
Возникновение современных роботов следует отнести к 1959 г.
В конце XX века возродился интерес к роботам-андроидам. В отличие от их первых реализаций последние достижения робототехники сделали возможным создание подобных устройств для обеспечения вполне реальных потребностей. Родина андроидной робототехники – это Япония.
1.2 Современное состояние робототехники
Сегодня по пути роботизации идет весь мир. Объем совокупного производства роботов в стоимостном выражении достиг свыше 5 млрд. долл. Новейшие достижения в робототехнике и применении роботов наглядно отражают международные специализированные выставки-ярмарки, а также публикации в научных и реферативных журналах [6]. В настоящее время робототехника развивается по следующим направлениям:
Промышленная робототехника,
Мобильная робототехника,
Микро- и наноробототехника.
Каждое из этих направлений отличается размерностью и соответствующими новыми технологиями.
Промышленная робототехника. Современные промышленные роботы, снабжены нейрокомпьютерами, могут опознавать изображения, понимать речь человека, принимать оптимальные решения и самообучаться.
Мобильная робототехника. Общей концептуальной базой таких машин является принцип модульного построения, а также использование новых материалов и новых технологий. Развитие мобильной робототехники в ее современном виде стало возможным после появления компактных компьютеров, которые сделали реальным построение систем управления для мобильных роботов.
Наноробототехника. Наноробототехника как новое самостоятельное направление в науке и технике сформировалось за последние два десятилетия [5]. Сущность нанотехнологий заключается в способности работать на молекулярном уровне с отдельными атомами и частицами и создавать структуры или приборы с принципиально новой молекулярной организацией, имеющих размеры 1 – 100 нм.
Бионанотехнологии. Общий подход к бионанотехнологии охватывает целый ряд биологических методов и стратегий, которые потенциально представляют огромный интерес для производства технических наносистем. Важным направлением в бионанотехнологии является использование биологических компонентов для построения роботов.