грязных, опасных или тяжелых для людей видах работ. Роботы используются на заводах по производству, сборке и упаковке, на транспорте, в исследованиях на Земле и в космосе, хирургии, вооружении, лабораторных исследованиях и в массовом производстве промышленных или потребительских товаров.
Но есть также Роботы для разработки, исследований, развлечения или для других целей. Роботы, оснащенные одним колесом, были использованы для проведения исследований поведения, навигации и планирования маршрута; роботы с несколькими ногами, которые имитируют морфологию животных, направлены на поиск более стабильного способа передвижения, а создание двуногих роботов направлено на имитацию ходьбы человека. В 2002 году Honda и Sony начали продавать коммерческих гуманоидных роботов в качестве виртуальных домашних животных.
Что касается программирования, то прорыв в нано-технологиях и квантовой физике позволил увеличить объем обработки и хранения информации у роботов и сделать их взаимодействие с окружающей средой более полным. Это в основном связано с передовой электроникой в датчиках и разработанной вычислительной логикой, позволяющей интегрировать различные сигналы.
В процессе развития робототехники, устройство роботов и принцип их работы претерпели изменения. В этом смысле можно выделить несколько критериев, по которым роботов можно классифицировать в соответствии с их поколением, уровнем интеллекта, уровнем контроля и языка программирования.
Ниже приведена наиболее распространенная классификация роботов по поколениям:
1-е поколение: Манипуляторы. Это многофункциональные механические системы с простой системой управления, либо ручной, фиксированной или переменной последовательностью.
2-е поколение: Обучаемые роботы. Они повторяют последовательность движений, которые предварительно выполняются операто- ром-человеком с помощью механического устройства. Оператор выполняет необходимые движения, которые робот повторяет и запоминает.
46
3-е поколение: Роботы с сенсорным управлением. Контроллер - это компьютер, который выполняет команды программы и отправляет их манипулятору для выполнения необходимых движений.
4-е поколение: Умные роботы. Они похожи на предыдущих, но помимо этого они также имеют датчики, которые отправляют информацию на контроллер о состоянии процесса. Это позволяет им принимать решения и контролировать процессы в режиме реального времени.
По уровню интеллекта японская ассоциация роботов (JIRA) классифицировала их следующим образом:
1.Устройства ручного управления, управляемые человеком.
2.Роботы упорядоченной последовательности.
3.Роботы с переменной последовательностью, где оператор может легко изменить последовательность.
4.Регенерирующие роботы, где оператор управляет роботом через задачи.
5.Роботы с числовым управлением, где оператор задает последовательность движения робота, пока задача не будет поставлена вручную.
6.Интеллектуальные роботы, которые могут понимать и взаимодействовать с изменениями в окружающей среде.
Программы на контроллере робота могут быть сгруппированы в соответствии с уровнем контроля, который они выполняют. Различают следующие уровни контроля:
1.Уровень искусственного интеллекта, когда программа принимает такую команду, как "поднять предмет", и способна разбить ее на скрипт низкого уровня, основанный на стратегической модели задач.
2.Уровень режима управления, когда движения системы моделируются, для чего включено динамическое взаимодействие между различными механизмами и запланированными траекториями.
3.Уровень сервосистем, когда приводы управляют параметрами механизмов на основе данных внутренней обратной связи, полученных датчиками.
Классификация согласно языку программирования. Ключом к эффективному применению роботов для широкого спектра задач яв-
47
ляется разработка языков высокого уровня. Существует множество систем программирования роботов, большинство из которых свободны для общественности, хотя более продвинутые из них являются частными и используются в исследованиях. Системы программирования роботов разделяют на три класса:
1.Управляемые системы, в которых пользователь напрямую управляет роботом сообщая движения, которые должны быть выполнены.
2.Системы программирования уровня-робот, в которых пользователь записывает компьютерную программу, задавая в ней необходимые движения.
3.Системы программирования уровня-задача, в которых пользователь определяет операцию своими действиями над объектами, которыми манипулирует робот.
Перечисленные классификации являются одними из наиболее распространенных в эволюции программирования.
Однако критерии классификации могут быть различными, простыми или сложными в зависимости от желаемых результатов. Например, в зависимости от особенностей функционирования можно привести следующую классификацию:
1.Роботы Play-back, которые регенерируют последовательность записанных инструкций, такие как робот, используемый для распыления покрытий или дуговой сварки. Эти роботы обычно имеют управление с открытым контуром.
2.Роботы, управляемые датчиками, имеющие замкнутый контур управления манипулятивными движениями и принимающие решения на основе данных, полученных датчиками.
3.Роботы, управляемые видением, где роботы могут манипулировать объектом, используя информацию из системы зрения.
4.Адаптивно управляемые роботы, где роботы могут автоматически перепрограммировать свои действия на основе данных, полученных датчиками.
5.Роботы с искусственным интеллектом, где роботы используют методы искусственного интеллекта, чтобы принимать свои собственные решения для решения проблем.
48
Современная популярность робототехники отчасти объясняется ее постоянным появлением в кино и на телевидении, в фантастических фильмах, которые, в свою очередь, вдохновили развитие технологий своим творчеством и изобретательностью. Со своей стороны, литература также сыграла жизненно важную роль в распространении этой концепции и внесла свой важный вклад.
Как уже говорилось выше, первой работой, в которой использовалось слово робот, была работа Чапека, написанная в 1920 году и впервые представленная в 1921 году. В ней представлены искусственные люди, называемые роботами (в настоящее время они будут известны как андроиды), которые способны самостоятельно думать и счастливы служить человеку.
Айзек Азимов не только ввел слово “робототехника”, но и сформулировал три закона робототехники. К этому его привели опасения по поводу безопасного включения роботов в жизнь людей. По его словам, концепция этих законов направлена на противодействие страху людей перед восстанием и революцией роботов против своих создателей.
Три закона робототехники Азимова представляют собой набор правил, которые должны выполняться роботами. Для роботов эти три закона представляют собой сложные математические формулировки, хранящиеся "мозге" этих машин.
Они устанавливают следующее:
Закон Первый: робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред.
Закон второй: робот должен подчиняться всем приказам, которые дает человек, за исключением случаев, когда эти приказы противоречат Первому Закону.
Закон третий: робот должен самостоятельно защищать себя, если его защита не противоречит закону большего порядка.
Во время разработки сюжета одной из книг Азимова персонаж R. Daneel Olivaw создает нулевой закон робототехники, после обсуждения с одним из его коллег. Этот закон звучит следующим образом.
Нулевой закон: робот не может причинить вред человечеству или из-за своего бездействия, позволить человечеству пострадать.
49
Любое нарушение этих законов приведет к уничтожению робота путем необратимого повреждения «позитронного мозга». Они формируют моральный код робота, но не следует упускать из виду утверждение, сделанное самим Азимовым: роботы не рассуждают, а следуют линии логического мышления.
Азимов приписывает все три закона Джону У. Кэмпбеллу, которые он записал во время их продолжительного разговора в 1940 году. Впрочем, Кэмпбелл утверждает, что Азимов уже задумывался над ними и он просто выразил их более формальным образом. Эти законы также были использованы другими авторами в литературе, и они, несомненно, сыграют важную роль, когда технология андроидов станет более реальной.
С момента промышленной революции мы видим, как машины заменяют человека в выполнении некоторых задач. Крупные компа-
нии, такие как Intel, Sony, General Motors, Dell, используют на своих производственных линиях роботизированные комплексы для выполнения задач, которые ранее выполнял человек. Эффективность, качество, точность и долгосрочная экономическая выгода, связанная с использованием роботов в промышленности, вызвали обеспокоенность тем, что они могут перемещаться или конкурировать с людьми в более широких масштабах. Эта проблема все еще находится на ранней стадии, потому что еще не достигнута достаточная технология, такая как создание умных, самосознающих машин. Три закона робототехники не могут быть применены к современным роботам, потому что они не в состоянии понять их значение и применять их.
В 2011 году Совет по исследованиям инженерных и физических наук (Engineering and Physical Sciences Research Council, EPSRC) и
Совет по исследованиям в сфере искусства и гуманитарных наук (Arts and Humanities Research Council, AHRC) Великобритании опублико-
вали набор из пяти этических принципов для разработчиков и пользователей роботов.
Этические принципы заключаются в следующем:
1. Роботы не должны быть разработаны исключительно или в основном для убийства или нанесения вреда человеку.
50