Краткая история роботосоздания
Привет, Хабр! Перед вами — история роботоподобных устройств, которые создавались задолго до появления современных технологий.
Первые роботы (если верить историческим данным) были созданы в 300 году до нашей эры. Забавно, тогда и слова-то такого не было, а роботы уже были. Позднее были созданы деревянные жуки, механические служанки, искусственный человек Леонардо да Винчи и много других изобретений. Я хочу рассказать о том, каких роботов создавали изобретатели на протяжении всей истории человечества.
Да, перечисленные в этой статье механизмы роботами назвать можно с рядом оговорок. Но мне кажется, что эти предшественники современных роботов заслуживают, чтобы про них помнили.
Античность
Если верить историческим данным, первые роботы в мире были созданы примерно в 300 году до нашей эры. Это были огромные фигуры в виде женщин, словно бы оберегавших Александрийский маяк. Одни показывали силу ветра и морских волн, передвигая большие золотые стрелки на огромных синих циферблатах. Другие, поворачиваясь, указывали направление ветра или следовали руками за движением солнца и луны. Женщины-автоматы стояли и возле больших Водяных часов — клепсидр. В дневное время их было хорошо видно, а ночью они освещались искусственным светом. Две фигуры были не простыми. Время от времени они оживали, поворачивались и били в колокол, а ночью издавали громкие звуки. Это было нужно для того, чтобы корабли вовремя узнавали об опасной близости отмелей и подводных скал.
Ещё одним удивительным изобретением древности стал антикитерский механизм — часовое устройство примерно 2-го века до н.э., поднятое в 1901 году с затонувшего судна. Про него интересно рассказывается в этой статье. По сути, это образец бортового аналогового компьютера с функциями календаря, картой солнечной системы, астрономическими часами и вычислительной машины, способной определять движения небесных тел. До сих пор поражает уровень развития механики эллинов, сумевших создать столь сложный артефакт. Возможно, это не совсем робот, но устройство умело автоматически выполнять некоторые функции.
Летающий механический голубь, детище древнегреческого математика и механика Архита Тарентского, увидел свет за 350 лет до нашей эры. Вообще, это была птица с полым деревянным корпусом цилиндрической формы. Голубем её назвали позднее из-за похожести. По бокам автоматической птицы располагались два больших и два малых крыла. Передняя часть была заострена, словно клюв. Отверстие в задней части птицы вело к внутреннему пузырю и соединялось с герметичным котлом нагревания. Когда давление в котле повышалось, голубь взлетал и на паровой тяге мог пролететь несколько сотен метров с большой скоростью.
Примерно в это же время эллинский математик Филон Византийский создал механическую служанку. Она была ростом с человека и водной руке держала сосуд с вином. В другую нужно было установить чашу для вина. Это был прекрасный автоматон для дружеских возлияний. Внутри у служанки находился механизм, перегоняющий воду и вино из резервуаров по трубам в пустую чашу, которую надо было поставить в свободную руку.
Живший в первом веке греческий математик Герон Александрийский изобрёл автомат для продажи святой воды в храмах. Эта вода стоила 5 драхм и нужна была для ритуального омовения рук и лица. Под тяжестью опущенной в приёмник монеты нажимался рычаг, открывающий клапан. И в сосуд лилась вода.
Ещё
Средние века и Новое время
В Арабском халифате, по некоторым сведениям, было много автоматических диковинок. Но информация о большинстве изобретений до нас дошли лишь в форме описаний и рисунков путешественников. Например, в переведённых арабских хрониках рассказывается, как византийские послы, прибывшие в Багдад в 917 году, описывали дворец. Там было серебряное дерево, стоявшее посреди большого резервуара с водой. У него было 18 веток, на каждой из которой располагались маленькие веточки с золотыми и серебряными птицами. Птицы были разной величины и каждая пела. Есть сведения, что знаменитое «серебряное дерево» на самом деле украшало дворец хана Мункэ в Каракоруме, а создал его француз Буше.
Гораздо больше известно про изобретения механика аль-Джазари, жившего в 1136–1206. Он создал более 50 разных устройств, которые описал в трактате «Книга знаний о гениальных механических устройствах». Наибольшую известность аль-Джазари принесли часы в виде слона. Механизм был скрыт в большой скульптуре азиатского слона. Там располагались резервуар, наполненный водой, и плавающая в нём чаша с отверстием по центру, полчаса заполнявшаяся жидкостью. Наполнившись, она погружалась под воду и тянула верёвку, прикреплённому к балансиру в башне на спине слона.
Это, в свою очередь, приводило в движение фигуру сокола, начинавшую петь, и высвобождение из корзины металлического шара, падавшего сначала на голову птицы, а оттуда — в пасть скульптуры змея, после чего та наклонялась вперёд, вытаскивая чашу из воды с помощью струн. Эти струны также заставляли скульптуру правителя поднимать левую или правую руку, а попадание мяча в вазу приводило к тому, что скульптура погонщика ударяла в барабан. Вследствие всего этого стрелка циферблата перемещалась в нужном направлении и указывала либо полчаса, либо полный час. Затем скульптура змея возвращалась назад и цикл повторялся, пока в корзине оставались шары.
Оставил свой след в деле роботостроения и Леонардо да Винчи. Он разработал чертеж человекоподобного робота в 1495 году. В найденных документах изображён каркас робота-рыцаря, который запрограммирован выполнять человеческие движения.
Он обладал анатомически правильной моделью челюсти, мог сидеть и ходить, двигать руками, поднимать забрало, размахивать мечом. Внутри было две системы — программируемый контроллер обеспечивал работу рук с помощью троса и шестерёнок, а ноги работали за счёт кривошипно-шатунного механизма. Некоторые исследователи утверждают, что рука робота могла рисовать. В записях также сказано, что поверх каркаса должна быть надета рыцарская броня.
Помимо человека, в 1584 году да Винчи придумал и льва. Очевидцы в своих воспоминаниях описывали, что в однажды в комнату к королю Франции зашёл механический лев, который сел на задние лапы, раскрыл дверцы на груди, и там был виден букет лилий — геральдический символ как французских королей, так и Флоренции. Полного его изображения, как и полных чертежей, не сохранилось.
В 1543 году известный в то время английский астролог и математик Джон Ди спроектировал деревянного жука, который почти мог летать. Этого жука Ди запустил во время представления комедии Аристофана «Мир». Зрители были шокированы увиденным и тут же заподозрили Ди в колдовстве. К счастью, его не сожгли. Возможно, по той причине, что летал жук очень плохо (если вообще мог).
В период с 1556 по 1598 инженером Хуанело Турриано был создан автоматический монах, которого подарили королю Испании. О процессе создания мало что известно, зато монах сохранился до наших дней. Он небольшой, всего 40 см в высоту, и перемещается на колесиках благодаря часовому механизму. Поскольку робот одет в рясу, видны только подвижные ступни. Это создаёт иллюзию движения. Одной рукой робот подносит к губам крест, а другой бьёт себя в грудь. Рот открывается, словно произнося беззвучные молитвы, а глаза двигаются.
В это время были распространены именно религиозные автоматоны. Часто встречались механизмы в виде Девы Марии, способные артикулировать и поворачивать голову. Они были выполнены из дерева, обычно в натуральную величину. Автоматическая фигура была оснащена часовым механизмом, умела поворачивать голову и благословлять людей.
Свои роботы были и в Японии. Там они назывались «каракури». Самый известный домашний робот «Чахакоби нингё» был создан в эпоху Эдо (после 1603 года) для обслуживания гостей во время чайной церемонии. Когда хозяин ставил чашку с чаем на поднос, робот разворачивался и относил её к гостю. Когда тот допивал чай и возвращал кружку на поднос, робот доставлял её обратно хозяину. «Чахакоби нингё» можно было программировать — хозяин мог заранее установить место, где автомат должен развернуться.
Автоматический официант высотой 35 см был сделан из вишнёвого дерева, а шестерёнки механизма — из ламинированного дуба и японского кедра. Во всей конструкции не использовалось ни одного гвоздя. Единственная металлическая деталь находилась в контроллере, который регулировал балансирную пружину. Работали роботы благодаря системе противовесов.
Другой интересный образец японского роботостроительства (более поздней эпохи) — «Юми-ири-Дойи», созданный Танака Хисасигэ примерно в 1840 году. Это миниатюрный лучник, расположенный на подставке высотой 30 см. Робот берёт стрелу из колчана, натягивает тетиву и стреляет в цель, повторяя это действие четыре раза. На каждые десять выстрелов приходится один промах. И это не ошибка изобретателя, так сделано для большей реалистичности механизма.
В 1740-х годах французский механик Жак де Вокансон, изучавший наследие Леонардо да Винчи, создал робо-уток из меди. По своей сути они были механическими игрушками, умевшими крякать, пить воду из чашки, есть зерно и хлопать крыльями. Пища «переваривалась» и затем, как у настоящей птицы, выходила «экскрементами» другого цвета. Механизм, управляющий птицей, был скрыт в постаменте.
В 1774 году швейцарский часовщик Пьер Жаке-Дроз и его сыновья создали удивительное трио сложных автоматических механизмов, которым дали имена Музыкант, Писатель и Художник. Писатель окунал перо в чернильницу, стряхивал излишки чернил и затем записывал запрограммированный текст каллиграфическим почерком. Он состоял из 6000 деталей. Художник мог рисовать четыре заданных изображения. Периодически он сдувал пыль с листа бумаги. Художника можно было перепрограммировать, заменяя детали для того, чтобы получился другой рисунок.
Презентация изобретенияПрезентация изобретения
Музыкант, состоящий из 2500 элементов, создавался почти 10 лет. Автоматическое устройство, выполненное в виде женщины, играло 45-секундные песни, нажимая клавиши на клавикорде. Её грудь поднималась и опускалась, как будто она дышит, глаза следили за пальцами, а после каждой песни кукла кланялась. Музыка, которую воспроизводит робот, не поддельная, не записана и не проигрывается музыкальной шкатулкой: кукла по-настоящему касается пальцами клавиш инструмента. Инструмент изготовлен по специальному заказу и состоит из 24 труб.
Ещё
Роботы после 19-го века
В 1805 году швейцарец Анри Мелларде изобрёл автоматон, который писал стихи на французском и английском языках. Спустя более ста лет, в 1928 году, Институт Франклина в Филадельфии приобрел этого хотя и сомневались в подлинности. Но когда удалось наладить автоматон, то первое, что он написал было: «Написано автоматоном Мелларде». В тот момент все сомнения отпали.
В 1810 году создатель музыкальных инструментов Фридрих Кауфманн сконструировал механического трубача. Автомат действовал при помощи шагового двигателя и программного барабана, который заводился специальной рукояткой. Сама по себе машина выглядит внешне как мужчина ростом около 180 сантиметров, одетый в испанский костюм. Механизм Трубача управляется с помощью двух вращающихся ступенчатых барабанов, которые сделаны из сплава меди. Насечки, установленные на барабанах, соприкасаются с шестью ударными штифтами и четырьмя рычагами, которые приводят в действие ветровые клапаны, пропускающие воздух через 12 штифтов, из-за чего в итоге производится звук из трубы.
Ещё
В 1869 году в США изобретатели Цадок Дедерик и Исаак Граас представили паровой автоматон, способный двигать карету. Его изготовили в виде человека ростом около 2 метров. Весил он 226 килограммов, за что получил прозвище «Дэниел Ламберт» — в честь англичанина, прославившегося своей тучностью. В груди автомата находились бойлер и топка. Шток поршня на спине направлял энергию к ногам. Паровой человек крепился к карете двумя железными стержнями, которые поддерживали его в вертикальном положении. Мощность двигателя была способна заставить «человека» делать четыре шага за оборот. Двигатель мог работать от двух до трёх часов за одну растопку.
В 1928 году американский инженер Рой Уэнсли показал публике робота «Мистера Телевокс», который умел двигать несколькими конечностями и выполнять простые голосовые команды. На первой демонстрации журналистам Уэнсли, с помощью различных серий свистков, заставил робота зажечь лампы, включить вентилятор, пылесос, открыть окна, закрыть двери. При этом робот не мог двигаться. По сути это была автоматическая телефонная станция, только вместо абонентов к ней было присоединены электромоторы различных функций. Двери, окна открывались и закрывались электродвигателями, электроприводы поворачивали ручки выключателей разных приборов. Ухом служил обычный микрофон, от него сигнал шел на усилители, а затем через трансформаторы к фильтрам. Каждый фильтр пропускал через себя определенную тональность: до, ми, соль. Так и строилась система команд управления.
Советский робот «В2М» был представлен в 1936 году в рамках Всемирной выставки в Париже 16-летним школьником Вадима Мацкевичем. 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.
Электро — это робот, построенный в 1939 году компанией Westinghouse, которая хотела продемонстрировать всему миру свое технологическое мастерство. Он мог ходить, говорить (словарный запас около 700 слов), крутить головой и махать руками, шевелить губами и пальцами, отличать красный цвет от зелёного глазами и надувать воздушные шарики или нервно курить (с человеческой помощью).
Курит он от ощущения своей примитивности, по сравнению со своими механическими андроидными старшими братьями и сёстрами. В 40 году, чтоб он так не тосковал, ему сделали маленького друга — собаку Спарки. В 60-х он снялся в фильме для взрослых.
Разумеется, это не все механизмы, которые были придуманы человечеством. Существовало отдельное направление по созданию роботов-зверей и птиц, было множество подделок, которые на самом деле управлялись человеком. Много всего было. Но мне кажется, я перечислил наиболее интересные образцы прошлого. Если что-то упустил — добавьте в комментариях. Спасибо!
