✅Роботы - захват и манипуляции с 1839 года

 

Роботы - захват и манипуляции

Научная фантастика была предвидящей о многих аспектах захвата и манипулирования, но может ли она идти в ногу с новыми достижениями?

Захват и манипуляция настолько неотъемлемы от человеческого опыта, что научная фантастика часто пренебрегает исследованием проблем, которые они создают. К счастью, базы данных научной фантастики, такие как Technovelgy и Cybernetic Zoo, включают заметные примеры спекулятивной фантастики, которая предвидела,

как захват и манипуляция будут использоваться на земле, под водой, в воздухе и в космосе. 

В некоторых случаях даже затрагивалась роль реальных робототехнических проблем, связанных с предчувствием, предчувствием и планированием движения. В свою очередь, научная фантастика часто отражала исследования робототехники. Рисунок 1 показывает временную шкалу научной фантастики о захвате и манипулировании и связанных с ними реальных исследованиях.

Роботы - захват и манипуляции с 1839 года

Научная фантастика впервые представила себе манипуляторы для наземных и подводных роботов в 19-м и начале 20-го веков, а манипуляции космическими и воздушными роботами появились гораздо позже. До того, как Карел Чапек ввел термин “робот” в 1920 году, научная фантастика уже начала рассматривать, как промышленная революция выйдет за рамки фабрик и механизации в повседневной жизни. Эдгар Аллан По представил протезные руки в 1839 году (3), а первая концепция механических рук как части гуманоидного робота была описана в 1868 году в книге Эдварда С. Эллиса " Паровой человек прерий серия книг. 

Титульный паровой человек, по-видимому, был основан на паровом гуманоиде, предложенном в патенте 1868 года Задоком Дедериком и Исааком Грассом (4). Если бы он был построен, то Паровой Человек выглядел бы как полный человек, а руки функционировали бы как простые захваты для вытягивания ручек на тележке. В 1907 году во французских комиксах появились вымышленные подводные роботы с когтистыми захватами (2). Был разрыв в 61 год, прежде чем манипуляция перескочила с наземных и морских приложений в космос с 2001: Космическая одиссея. Фильм показал, что руки стручка захватывают и манипулируют в пространстве. Прошло еще 11 лет, прежде чем маленькие воздушные роботы, наделенные манипуляторами, появились в книге Джеймса Хогана "Два лица завтрашнегодня", хотя публика может быть более знакома с фильмом Стивена Спилберга 1987 года "Батареи не включены".

Большая часть научной фантастики оставалась на десятилетия впереди основных инженерных разработок в области роботизированного захвата и манипулирования, особенно морфологии. В то время как вымышленные роботы либо имели антропоморфные руки, либо параллельные челюстные захваты, руки, которыми лихо махал робот Робби в фильме 1956 года "Запретная планета", ранняя фантастика описывала альтернативы рукам и когтям, которые потребовали десятилетий исследований, чтобы соответствовать. В 1898 году "Война миров" Герберта Уэллса изображали инопланетян, спортивных хватающих цепкие щупальца, но это был бы 1968 год, прежде чем Марвин Мински продемонстрировал захват с помощью реальной руки робота-щупальца (5). Роботы с разветвленной кинематикой, часто называемые кустарниковыми роботами, потому что они расширяют или разворачивают постепенно меньшие связи, вероятно, вошли в общественное сознание с TARS из Interstellar (2014). Тем не менее, ТАРС показал только те же не цепкие захватывающие и толкающие возможности, которые были представлены 78 годами ранее в истории 1931 года "Восстание машин". 

В том же году вышел серийный роман Рэя Каммингса "Изгнание времени"., черпал как искусство, так и тяжелую науку, описывая робота, который источал маленькие иглы из своих пальцев, чтобы чувствовать окружающую среду с тактильным восприятием. Только в 1988 году вышла книга Ганса Моравека "Дети разума: будущее роботов и человеческого интеллекта", в которой эти роботы-буши стали серьезной областью исследований робототехников (6). Ранняя научная фантастика также отмечала роль планирования движения придатков. Рассказ Амброза Бирса 1910 года “Мастер Моксона” сравнил быстрые движения изобретателя-человека Моксона с медленным, преднамеренным планированием и выполнением движения его робота-шахматиста. Ранняя научная фантастика также рассматривала практические вопросы производства в романе Роберта Хайнлайна 1956 года "Дверь в лето". Он описывает роботиста, который сделал бытовых роботов из деталей plug-and-play, включая съемные модульные руки, похожие на NAIST hand 2 (7). Концепция модульных рук была введена годом ранее в Philip K. Рассказ Дика “Ветеран войны”, в котором представлялась протезная рука, которая могла отделиться от интерфейса мозговой машины владельца, а затем автономно выполнять деликатные задачи.

Не вся научная фантастика была пророческой; некоторые запоминающиеся изображения захвата и манипуляции отражают предшествующий научный прогресс. Зондирование для роботов в 1931 году Изгнание времени, возможно, было вдохновлено прорывами в акселерометрах в 1920-х годах. Руки на стручках в 2001 году: космическая одиссея были проекциями того, что НАСА может фактически развернуть. Искусственная рука Люка Скайуокера в Империи наносит ответный удар (1980) повторил прорывы стэнфордской JPL и MIT/Utah в конце 1960-х и 1970-х годов. Возможно, самым восхитительным изображением реальных исследований в области захвата и манипулирования является Baymax, робот huggable в Big Hero 6 (2014). Baymax был твердо основан на работе Криса Аткесона по мягкой робототехнике (8). Надувной робот иллюстрировал пневматические искусственные мышцы, всего лишь один из широкого спектра новых приводов, исследуемых в реальном мире. Хотя объятия не обязательно являются полезной функцией в промышленности, физическое соответствие и адаптивность, необходимые для безопасного объятия, также позволят мягкому роботу обрабатывать деликатные части, а также обмякнуть после случайного контакта с рабочим.

Реальные достижения в области захвата и манипулирования, особенно мягкая робототехника, раздвигают границы воображения в том, как выглядят эффекторы. Эти инновации требуют принципиально разных способов восприятия, действия и планирования, которые в конечном итоге позволят роботам превзойти удивительные возможности человеческой руки. Вопрос в том, может ли научная фантастика идти в ногу?