Кіріспе

Адам тәрізді робот – адам денесі пішінімен ұқсас робот. Оның дизайны функционалдық мақсаттарда, мысалы, адам құралдарымен және ортамен өзара әрекеттесу үшін, зерттеу мақсаттарында, мысалы, екі аяқты қозғалысты зерттеу үшін немесе басқа да мақсаттарда болуы мүмкін. Жалпы, адам тәрізді роботтардың торсы, басы, екі қолы мен екі аяғы болады, бірақ кейбір адам тәрізді роботтар денесінің тек бір бөлігін ғана қайталай алады, мысалы, белден жоғары бөлігін. Кейбір адам тәрізді роботтардың басы адамның көздері мен аузы сияқты беттік ерекшеліктерін қайталайтын етіп жасалған. Андроидтер – адамға эстетикалық жағынан ұқсас адам тәрізді роботтар.

Тарих

Адам тәрізді робот тұжырымы әлемнің көптеген түрлі мәдениеттерінде пайда болған. Адам тәрізді автоматтар идеясының ең алғашқы мысалдары грек мифологиясында және Қытайдың түрлі діни және философиялық мәтіндерінде б.з.д. 4 ғасырында кездеседі. Адам тәрізді автоматтардың физикалық прототиптері кейіннен Таяу Шығыс, Италия, Жапония және Францияда жасалды.

Грекия

Грек құдайы Гефест түрлі аңыздарда бірнеше адам тәрізді автоматтар жасаған. Гомердің "Илиадасында" Гефест алтын қызметшілерді жасап, оларға адамға ұқсас дауыс берді, олар сөйлейтін құралдар немесе аспаптар ретінде қызмет етті. Тағы бір грек аңызында Гефест Крит аралын басып кірушілерден қорғау үшін Талос атты алып қола автомат жасағаны айтылады.

Қытай

Б.з.д. 3-ғасырда қытай философы Ли Юкоу жазған «Лиези» атты даосистік философиялық мәтінде адам тәрізді автомат туралы идея егжей-тегжейлі сипатталған. Мәтінде Ян Ши есімді инженердің Қытайдың Чжоу әулетінің бесінші патшасы Му үшін адамға ұқсас, толық мөлшердегі робот жасағаны айтылады. Робот негізінен былғары және ағаштан құрастырылған. Ол жүре алатын, ән айта алатын және дене мүшелерінің барлығын қозғалта алатын. Ол жасаған тағы бір автомат қолды жуу үшін, ыдыс суы құрылғаннан кейін оны қайта толтыруға қолданылды.

Италия

1400 жылдары Леонардо да Винчи қару-жарақ киген, отыруға, тұруға және қолын дербес қозғалтуға қабілетті күрделі механикалық роботты жобалады. Роботтың барлық бөлігі сырғалар мен кабельдер жүйесі арқылы басқарылды.

Жапония

17-19 ғасырларда жапондықтар каракюри деп аталатын адам тәрізді автоматтарды жасады. Бұл қуыршақтар сырт келбетімен қуыршақтарға ұқсап, театрларда, үйлерде және діни мерекелерде көңіл көтеру үшін қолданылды. Театрлық қойылымдарда пайдаланылған каракюри қуыршақтары бутай каракюри деп аталды. Ал үйлердегі кішкентай каракюри қуыршақтары, зашики куракури деп аталып, үстелге қойылып би билеуге, барабан соғуға немесе сусын ұсынуға арналды.

Франция

18 ғасырда француз өнертапқышы Жак де Вокансон "Флейташы" деп аталатын маңызды адам тәрізді автоматты жасады. Адам бойындай ағаштан жасалған бұл робот флейтамен әртүрлі мелодияларды ойнай білді. Ол флейтада ойнауға қажетті бұлшықтарды имитациялайтын, балғалар, құбырлар, салмақтар және басқа да механикалық бөліктерден құралған.

Қолданбалар

Қазіргі кезде адам тәрізді роботтар бірнеше ғылыми салаларда зерттеу құралы ретінде қолданылады. Зерттеушілер адам тәрізді роботтарды жасау үшін адам денесінің құрылымын және мінез-құлқын (биомеханика) зерттейді. Ал, адам денесін модельдеу әрекеті оны жақсырақ түсінуге көмектеседі. Адамның танымдық қабілеттері – бұл адамдардың сезімдік ақпараттан қалай оқу арқылы сезімдік және қимылдық дағдыларды меңгеретінін зерттейтін сала. Бұл білім адамның мінез-құлқының есептеу модельдерін жасау үшін пайдаланылады және ол уақыт өте келе жақсарып келеді. Өте жетілген роботтехника қалыпты адамдардың қабілеттерін арттыруға мүмкіндік береді деп саналады. Трансгуманизмге қараңыз.

Медицина және ғылыми-зерттеу

Гуманоидты роботтар медицина және биотехнология саласында, сондай-ақ биомеханика және когнитивтік ғылым сияқты басқа да зерттеулерде құнды ресурс болып табылады. Адам тәрізді роботтар мүшелері жоқ немесе физикалық мүмкіндіктері шектеулі адамдарға күрделі протездер жасау үшін қолданылады. WABIAN 2 – төменгі аяқ-қолдарды қалпына келтіруге қажетті реабилитациялық көмек көрсету үшін жасалған жаңа медициналық гуманоидты робот. Гуманоидты роботтар жекелендірілген медициналық көмек құралдарын сынау және дамыту үшін сынақ нысаны ретінде пайдаланылуы мүмкін, яғни қарттар сияқты адамдарға робот медбикелер қызметін атқаруы мүмкін. Stuntronics – каскадерлердің дублері ретінде жұмыс істеу үшін құрылған гуманоидты роботтар, олар өмірге ұқсас, сымсыз және динамикалық қозғалыстарды имитациялауға арналған. Мысалы, Honda Asimo сияқты қазіргі заманғы гуманоидты роботтар, жүру, өрмелеу және музыкалық аспапта ойнау сияқты моторикалық дағдылардағы жаңа технологиялық жетістіктерді көрсету үшін көпшілік назарына ұсынылады.

Өзіндік қабылдау

Проприоцептивті сенсорлар адам тәрізді роботтың денесі мен буындардың орнын, бағытын, жылдамдығын, сондай-ақ басқа да ішкі параметрлерді анықтайды. Адамдарда тепе-теңдікті және бағдарлануды сақтау үшін ішкі құлақтағы отолиттер мен жартылай шеңберлі каналдар пайдаланылады. Бұған қоса, адамдар өз бағдарлануына көмектесу үшін проприоцептивті сенсорларын (мысалы, тиісу, бұлшықеттердің созылуы, аяқ-қолдардың орналасуы) қолданады. Адам тәрізді роботтар үдеуді өлшеу үшін акселерометрлерді пайдаланады, одан жылдамдық интегралдау арқылы есептелуі мүмкін; көлбеуді өлшеу үшін еңіс сенсорларын; роботтың қолдары мен аяқтарына орналастырылған күш сенсорларын ортамен байланыс күшін өлшеу үшін; роботтың нақты орнын көрсететін позиция сенсорларын (олардан жылдамдық дифференциалдау арқылы есептелуі мүмкін); және тіпті жылдамдық сенсорларын қолданады.

Экстеросептивті

Түймелі элементтердің тізімдерін қол тигізілгендер туралы деректерді беру үшін пайдалануға болады. "Көлеңке қол" әрбір саусақтың ұшындағы полиуретан қабығының астына орналастырылған 34 түймелі элементтен тұрады. Тиін сенсорлары робот пен басқа да объектілер арасындағы күштер мен моменттер туралы да ақпарат береді. Көру – бейне жасау үшін электромагниттік спектрді пайдаланатын кез келген құралдан алынған деректерді өңдеу. Адам тәрізді роботтарда ол объектілерді тану және олардың қасиеттерін анықтау үшін қолданылады. Көру сенсорлары адам көзі сияқты жұмыс істейді. Көптеген адам тәрізді роботтар көру сенсорлары ретінде CCD камераларын пайдаланады. Дыбыс сенсорлары адам тәрізді роботтарға сөйлеу мен қоршаған ортаның дыбыстарын естуге мүмкіндік береді, адамның құлағы сияқты. Роботтар сөйлеу үшін әдетте микрофондарды қолданады.

Ағылтқыш

Активаторлар – роботтың қозғалысы үшін жауапты қозғалтқыштар. Адам тәрізді роботтар адам денесін еліктейтіндей етіп жасалады. Олар бұлшықеттер мен буындар сияқты жұмыс істейтін, бірақ құрылысымен ерекшеленетін активаторларды пайдаланады. Мұндай активаторлардың жоғары қуатты, төмен салмақты және кішкентай өлшемді болуы тиімді. Бақылау – жоспарланған қозғалыстар мен траекторияларды іске асыру процесі. Адам тәрізді роботтардың маңызды міндеттерінің бірі – адамдармен өзара әрекеттесу болғандықтан, олардың жоспарлау және басқару механизмдерінің әртүрлі жағдайларда және орталарда жұмыс істеуі қажет. Тұрақты күйді сақтау үшін роботтың ауырлық орталығын тіреу алаңының ортасында ұстауды бақылау мақсаты ретінде таңдауға болады. Олар, фабрикалық манипуляторлар және басқа да роботтар сияқты, қатаң құрылымдалған ортада жұмыс істемейді. Адам тәрізді роботтарда әлі де адам денесіне тән кейбір мүмкіндіктер жетіспейді. Оларға өзгермелі икемділікке ие құрылымдар, олар роботтың және адамдардың қауіпсіздігін қамтамасыз етеді, сондай-ақ қозғалыстардың артық болуы, яғни еркіндік дәрежесінің көп болуы және осыған байланысты тапсырмаларды орындау мүмкіндігінің кеңеюі жатады. Бүкіл дене бақылауы саласы осы мәселелермен айналысады және көптеген еркіндік дәрежелерін үйлестіруді қарастырады, мысалы, берілген басымдық ретімен бірнеше бақылау тапсырмаларын бір уақытта орындауға мүмкіндік береді.

Жағдайдың дамуы

ЖылТақырыбы: 250 Б.ж.с.АвтоматҚытай философы Ли Юкоу жазған «Лизи» кітабында адам тәрізді автомат туралы егжей-тегжейлі сипаттама бар.1206Исмаил әл-Жазари Чарльз Б. Фаулердің сөзіне сәйкес, «әрбір музыкалық орындалу кезінде елуден астам бет-әлпет және дене қимылын» орындаған адам тәрізді автоматтардан тұратын топты сипаттады. Әл-Жазари сондай-ақ автоматты түрде жұмыс істейтін қызметшілермен жабдықталған қол жуу автоматтары жасады.1495Леонардоның роботыЛеонардо да Винчи рыцарьдың толық жинағымен жабдықталған және шкивтер мен кабельдермен басқарылатын адам тәрізді автоматты жобалады.1898Никола Тесла Нью-Йорктегі Мэдисон Сквер Гарденде өткен Электр көрмесінде электр кемесін сымсыз басқару арқылы «автомат» технологиясын көрсетті.1921Чех жазушысы Карел Чапек «R.U.R. (Россумның әмбебап роботтары)» пьесасында «робот» сөзін енгізді. «Робот» сөзі чех және поляк тілдерінде «еңбек, ауыр жұмыс» деген мағына беретін «robota» сөзінен шыққан.1927«Машиненменш» («машина-адам»), гиноидті адам тәрізді робот, сондай-ақ «Пародия», «Футура», «Роботрикс» немесе «Марияның көшірмесі» (неміс актрисасы Бригитт Хелм ойнады) Фриц Лангтың «Метрополис» фильмінде бейнеленген алғашқы адам тәрізді роботтардың бірі.1928ЭрикЭлектрлік робот Лондонның Корольдік бақшалар залында Лондондық модельдер инженерлерінің қоғамының көрмесін ашты және әлемді аралады.1939ЭлектроWestinghouse Electric Corporation компаниясы жасаған адам тәрізді робот.1941–42Роботиканың үш заңыИсаак Асимов өзінің ғылыми-фантастикалық әңгімелерінде қолданған және «роботика» сөзін пайда болдырған роботиканың үш заңын қалыптастырды.1948КибернетикаНорберт Винер кибернетиканың қағидаларын қалыптастырды, бұл робототехниканың негізі.1961UnimateАлғашқы цифрлық түрде басқарылатын және бағдарламаланатын, адам тәрізді емес робот General Motors компаниясының жинау желісіне қызып кеткен металл бөлшектерін көтеру және жинау үшін орнатылды. Оны Джордж Девол жасады және алғашқы робот өндіруші компания Unimation құрастырды.1967–1972WABOT 1Васеда университеті 1967 жылы WABOT жобасын бастады және 1972 жылы әлемдегі алғашқы толық масштабты, адам тәрізді интеллектуалды робот WABOT 1 жобасын аяқтады. Бұл жапон тілінде сөйлей алатын, сыртқы рецепторлар (жасанды құлақтар мен көздер) арқылы нысандарға дейінгі қашықтық пен бағытты өлшей алатын, қолдарымен нысандарды ұстап, тасымалдай алатын алғашқы андроид болды.1969Д. Э. Уитни «Манипуляторлар мен адам протездерінің қозғалыс жылдамдығын басқару» мақаласын жариялады.1970Жүйелі момент нүктесіМиомир Вукобратович екі аяқты қозғалысты түсіндіруге арналған теориялық модель ұсынды.1972Қозғалтқышты экзоскелетМиомир Вукобратович және Михайло Пупин институтындағы әріптестері алғашқы белсенді антропоморфты экзоскелетті жасады.1980Марк Райберт MIT Leg Lab-ті құрды, ол аяқты қозғалысты зерттеуге және динамикалық аяқты роботтарды құруға арналған.1983GreenmanMB Associates қолдарын пайдаланып, Сан-Диегодағы Ғарыш және теңіз соғыс жүйелері орталығы «Greenman» роботын жасады. Оның дене, қол және бас бөліктерінің кинематикалық эквиваленттілігі мен кеңістіктік сәйкесдігі бар экзоскелеттік басқару құрылғысы болды. Оның көру жүйесі 35 градус көру бұрышы бар екі 525 жолды бейнекамерадан және авиатордың шлеміне орнатылған бейнекамералық мониторлардан тұрды.1984WABOT 2Васеда университетінде WABOT 2 құрылды, адаммен қарым-қатынас жасай алатын, қарапайым музыкалық ноталарды көздерімен оқи алатын және электронды органмен орташа қиындықтағы әндерді орындай алатын музыкант-гуманоидты робот.1989MannyАҚШ-тың Ричленд (Вашингтон) қаласындағы Баттелдің Тынық мұхитының солтүстік-батыс зертханаларында АҚШ армиясының Ютадағы Дугвей сынақ алаңы үшін 42 градус еркіндігі бар толық масштабты антропоморфты робот жасалды. Ол өздігінен жүре алмады, бірақ жырқырай алды және тыныс алу мен терлеуді имитациялау үшін жасанды тыныс алу жүйесі болды.1993Honda P сериясыHonda P1 (Prototype Model 1) арқылы P3-ге дейін, жоғарғы аяқтары бар E сериясынан эволюцияны жасады. 1997 жылға дейін жасалды.1995WabianВаседа университетінің адам өлшеміне ұқсас екі аяқты жүріп жүретін роботы.2001HOAPFujitsu HOAP 1 деп аталатын алғашқы коммерциялық адам тәрізді роботын жасады. Оның ізбасарлары, HOAP 2 және HOAP 3, 2003 және 2005 жылдары жарияланды. HOAP робот технологиясын зерттеу және әзірлеуге арналған.2002HRP 2Токиодағы Өнеркәсіптік ғылым және технология орталығында (MSTC) жасалған екі аяқты жүріп жүретін робот.2003JOHNNIEМюнхендегі техникалық университетінде жасалған автономды екі аяқты жүріп жүретін робот. Басты мақсаты – динамикалық тұрақтылыққа ие, адам сияқты қозғалатын антропоморфты жүру машинасы жасау.2003ActroidОсака университеті Kokoro Company Ltd. компаниясымен бірлесіп жасаған шынайы силикон «терісі» бар робот.2004PersiaИранның алғашқы адам тәрізді роботы Исфахан технологиялық университетінің зерттеушілері ISTT компаниясымен бірлесіп шынайы симуляцияны пайдаланып жасады.2004KHR 1Япондық Kondo Kagaku компаниясы 2004 жылдың маусымында ұсынған бағдарламаланатын екі аяқты адам тәрізді робот.2005PKD AndroidҒылыми-фантастикалық жазушы Филип К. Дикке ұқсас жасалған сөйлей алатын адам тәрізді робот Hanson Robotics, FedEx Technology Institute және Мемфис университеті арасындағы ынтымақтастық нәтижесінде жасалды.2005WakamaruMitsubishi Heavy Industries компаниясы жасаған жапондық үй роботы, негіздік мақсаты қарттар мен мүгедектерге серік болу.2005ActroidGeminoid сериясы – Хироси Исигуро (ATR) және Kokoro (Токио) жасаған өте шынайы адам тәрізді роботтар сериясы. Алғашқысы, Geminoid HI 1, оның өзінің бейнесі бойынша жасалды. 2010 жылы Geminoid F және 2011 жылы Geminoid DK жасалды.2006NaoФранциядағы Aldebaran Robotics компаниясы жасаған кішкентай, ашық кодты, бағдарламаланатын адам тәрізді робот. Әлемдік университеттерде зерттеу және оқу платформасы ретінде кеңінен қолданылады.2006iCubКогнитивтік зерттеулерге арналған екі аяқты, ашық кодты адам тәрізді робот.2006MahruЖелілік екі аяқты адам тәрізді робот Оңтүстік Кореяда жасалды.2007TOPIOTOSY Robotics JSC компаниясы жасаған үстел теннисі ойнайтын робот.2007Twendy OneВаседа университетінің Сугано зертханасы жасаған үйге көмектесу қызметтеріне арналған робот. Бұл екі аяқты емес, өйткені ол барлық бағытта қозғалатын механизмді пайдаланады.2008JustinГерманияның ғарыш агенттігі (DLR) жасаған адам тәрізді робот.2008NexiАлғашқы мобильді, икемді және әлеуметтік робот, MIT Media Lab Personal Robots Group, UMass Amherst және Meka Robotics арасындағы ынтымақтастық арқылы жасалды және TIME журналының жылдың жақсы өнертапқыштарының бірі болып танылды.2008SalviusАмерика Құрама Штаттарында жасалған алғашқы ашық кодты адам тәрізді робот.2008REEM BPAL Robotics компаниясы жасаған екінші екі аяқты адам тәрізді робот. Ол түрлі сенсорларды пайдаланып өз ортасын автономды түрде үйрене алады және өзінің салмағының 20% -ын көтере алады.2008SurenaБиіктігі 165 сантиметр, салмағы 60 килограмм, алдын ала анықталған мәтін бойынша сөйлей алады. Ол сондай-ақ қашықтан басқару және нысандарды іздеу мүмкіндігіне ие.2009HRP 4CЖапондық үй роботы National Institute of Advanced Industrial Science and Technology компаниясы жасады, екі аяқты жүруге қоса адам сипаттамаларын да көрсетеді.2009KobianВаседа университеті жасаған жүре алатын, сөйлей алатын және эмоцияларды имитациялай алатын робот.2009DARwIn OPVirginia Tech, Purdue University және University of Pennsylvania университеттерімен бірлесіп ROBOTIS компаниясы жасаған ашық кодты робот. Бұл жоба NSF тарапынан қолдау көрсетілді және демеушілік етілді.2010Robonaut 2NASA және General Motors жасаған өте жетілген адам тәрізді робот. 2011 жылдың 24 ақпанында сәтті ұшырылған Shuttle Discovery-дің жүк бөлігінің бір бөлігі болды. Ол NASA үшін ғарыш серуенін жасауға арналған.2010HRP 4CNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology адамдармен бірге билейтін және ән салатын адам тәрізді роботын көрсетті.2010REEMДөңгелекті мобильді базасы бар адам тәрізді қызметтік робот. PAL Robotics компаниясы жасады, ол түрлі ортада автономды түрде жүре алады және дауыс пен бетті тану мүмкіндіктеріне ие.2011ASIMOҚараша айында Honda жаңа...

Ғылыми фантастикада

Ғылыми фантастикадағы адам тәрізді роботтарды бейнелеудің басты тақырыбы – олардың қоғамда адамдарға көмектесуі немесе адамзатқа қатер төндіруі мүмкін екендігі. Бұл тақырып, мәні бойынша, жасанды интеллекттің адамзат үшін жақсылыққа немесе жамандыққа алып келетінін сұраққа қояды. Адам тәрізді роботтарға қатысты ғылыми фантастикадағы тағы бір маңызды тақырып – жеке тұлға мәселесі. Әсіресе "Блэйд Руннер" және "Блэйд Руннер 2049" фильмдері жасалма, синтетикалық жаратылыстың адам санатына жата ма, жоқ па, деген мәселені зерттейді. Фильмдерде "репликанттар" деп аталатын андроидтар адамнан ешқандай айырмасыз жаратылған, бірақ олар адамдармен тең құқықтарға ие емес және олардан безгілікпен қаралады. Бұл тақырып көрермендердің ықыласын оятып, сонымен қатар адам тәрізді роботтардың адамдарды тым жақын еліктеуіне қатысты алаңдаушылық тудырады.