Роботы существовали до электричества: что умели механические куклы прошлого

Кажется, что между старинной куклой и современным экскаватором нет ничего общего, но это не так. Их объединяет механическая рука – удивительное устройство, которое в XVIII веке выводило аккуратные буквы на бумаге, и оно же в XXI веке управляет огромным ковшом на стройплощадке.

Какие принципы лежат в его работе? Что позволяет механической руке и бережно разбить яйцо, и одним ударом сокрушить бетонную стену? Об этом рассказали рассказали в программе "Как устроен мир" с ведущим Тимофеем Баженовым на РЕН ТВ.

Автоперо вместо подписи президента: как работает устройство

Скандал в Белом доме случился после того, как президент США Дональд Трамп заменил портрет своего предшественника Джо Байдена на Президентской аллее славы изображением некоего механического устройства. Эта штуковина не в состоянии нажать на "красную кнопку", но вполне может подписать приказ от имени главы Соединенных Штатов. Так называемое "автоперо", способное без устали выводить одну и ту же подпись на бесконечном количестве документов.

По словам робототехника Ильи Пахомова, автоперо – это не принтер, а скорее механическое устройство, которое пишет настоящей авторучкой и копирует индивидуальное движение человеческой руки.

"Одно из самых больших разочарований в детстве – это то, что авторучка не напишет за тебя контрольную. В 1930-х годах в Америке сделали такое устройство, которое позволяет имитировать почерк человека. То есть можно отдать подпись писем, конвертов и так далее машине, чтобы она за тебя могла что-то писать",— сообщил инженер-робототехник лаборатории наукоемких технологий Илья Пахомов.

Расследование показало, что машинка штамповала в промышленных масштабах оригинальную подпись президента Байдена. Во время расследования нашли одного из операторов, который ставил эти, по сути фальшивые, подписи на множестве официальных документов.

Знал ли сам Байден о том, что именно подписывает вместо него механическая рука – неизвестно. Особенно, учитывая его интеллектуальное состояние на излете президентского срока.

"По сути дела, это обычный, может быть, узконаправленный ЧПУ-станок. То есть станок с программным управлением, который может перемещать какой-то предмет, например, перо, или ручку, или маркер, или карандаш по двум осям. Современное автоперо может имитировать не только само написание, но и угол нажатия, силу нажатия и так далее", – уточнил специалист.

Механическое устройства XVIII века было прообразом роботов

Интересно, что ничего принципиально нового в подобном устройстве нет. Взять, например, чудо техники второй половины XVIII века – так называемый автоматон, который являлся далеким предком современных роботов. Его механическая рука держит гусиное перо, самостоятельно опускает его в чернильницу и выводит текст каллиграфическим почерком.

Механизм подобного автоматона состоит из множества пружин, шестеренок, рычагов и кулачков, которые отвечают за форму букв и интервалы между ними. По сути, это дальнейшее развитие часового механизма. И создавали автоматоны, как правило, часовщики.

"Это были разного рода куклы, механические звери, которые располагались в районе фонтанов. Куклы для театрализованных представлений, многочисленные европейские часы, которые демонстрировали, когда приближалось время 12 часов. Тогда и появлялся целый парад различных кукол, которые выполняли те или иные движения. И эти движения были запрограммированы благодаря тому, что внутри этого механизма был целый набор специальных узлов, который позволял в определенное время выполнять какое-то действие", – рассказал доцент, декан факультета робототехники и факультета беспилотных технологий Московского университета "Синергия" Александр Афонин.

Ювелирная точность и уникальные навыки операторов современных экскаваторов

Но кто сказал, что работать изящно способны только миниатюрные заменители человеческих рук? Вот, например, с какой ювелирной точностью работает стрела обыкновенного экскаватора. Кто-то умудрился загнать эту мощную машину вместе с самосвалом в тесное помещение с невысокими потолками. И, как оказалось, железная лапа в руках умелого оператора прекрасно справляется со сложным заданием.

А другие виртуозы умудрились подхватить ковшом экскаватора яйцо, разбить его над сковородкой и приготовить глазунью.

Мощность и одновременно точность работы экскаватора возможна благодаря гидравлике – именно она обеспечивает передачу энергии в широком диапазоне. Так что огромным ковшом экскаватора можно не только выкапывать траншеи, но и, например, открывать бутылки, не повредив их.

Для таких специалистов, как машинист экскаватора Сергей Тахватулин, подобные трюки – всего лишь профессиональный навык, необходимый для ежедневной работы.

"Начиналось это вообще с драглайнов, это трассовые электрические, гидравлические экскаваторы. И на них было крайне сложно это сделать, но тем не менее люди выполняли. Это было определенное посвящение в машинисты. Операторы экскаваторов могут демонстрировать разнообразные трюки в плане закрывания коробков, открывания бутылок разнообразными методами, включают телефоны, перемещают с места на место разные предметы, приспособления. Много всего интересного делают", – отметил Сергей.

Демонтажные роботы обеспечивают безопасный снос бетона в труднодоступных или опасных зонах

В последнее время вместо привычных экскаваторов все чаще используют так называемых демонтажных роботов. Их механическими лапами оператор управляет дистанционно.

С одной стороны, так лучше виден результат работы, с другой – гораздо безопаснее для человека. Например, при демонтаже опоры моста.

"Он очень хорошо защищен, можно сказать, это бронированная машина. И управляется дистанционно, чтобы опять же, во-первых, не подвергать опасности оператора, а во-вторых, чтобы сделать эту машину компактной. То есть операторской кабины у него нет, соответственно, можно сделать довольно небольшое устройство. Применяются они везде, где достаточно опасно что-то ломать. То есть это и демонтажные работы, и карьерные шахтные работы. То есть вместо героического шахтера с отбойным молотком вполне может работать дистанционно управляемая машина, а шахтер находится в это время в безопасной зоне", – сообщил инженер-проектировщик Ярослав Евдокимов.

Привод этой машины только напоминает гидравлическую систему. Так работает самая мощная на данный момент не-гидравлическая роботизированная рука-манипулятор, созданная немецкими конструкторами.

При всех достоинствах гидравлики, у нее имеются недостатки. Это и неизбежные загрязнения, и так называемый гидравлический дрейф – то есть, непреднамеренное движение поршня в цилиндре.

Новая роботизированная рука лишена этих недостатков и работает точнее, поднимая груз весом около трех тонн на высоту более четырех с половиной метров. К тому же новая система в три раза быстрее и, по задумке, должна меньше ломаться.

Еще больше интересного от РЕН ТВ – в канале "Рен. Знание" мессенджера "МАКС"