От электропривода до киборга – за 50 лет
Одним из первых в истории человечества робототехников был гениальный Леонардо да Винчи. Но даже он не мог себе представить, на что будут способны специалисты по мехатронике через несколько столетий.
Всего 15 лет назад, в марте 2000-го, Министерство образования Российской Федерации утвердило государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению 652000 – и в России появилась новая профессия: специалист по мехатронике и робототехнике.
Сегодня профессионалов в этой области готовят в более чем 40 вузах России. Выпускник, прошедший пятилетний курс обучения по этому направлению, получает квалификацию инженер и может профессионально заниматься научно-исследовательской, проектно-конструкторской, эксплуатационной или организационно-управленческой деятельностью в заявленных областях: мехатронике и робототехнике.
А 45 лет назад не существовало не только профессии, но даже термина (по крайней мере, первого). Его придумал японец Тецуро Мориа, старший инженер компании Yaskawa Electric, в 1969 году. Термин был составлен из двух частей: меха- (от «механика») и -троника (от «электроника»). Сначала он был названием торговой марки, но потом распространился настолько широко, что стал нарицательным, и компании пришлось от него отказаться.
В Россию термин «мехатроника» пришел из иностранных изданий и заменил словосочетание «электрический привод» (электропривод), которое уже с начала 1930-х годов использовалось для названия систем обеспечения требуемых движений посредством электричества.
 |
| Дмитрий Медведев осматривает российский робот-андроид SAR-401 |
| Источник: Военное обозрение |
Со временем элементы, составляющие электропривод, – механика, электрические машины, силовая электроника, микропроцессорная техника и программное обеспечение – все больше интегрировались. И теперь под мехатроникой понимают разнообразные системы электропривода. Но не всякие и далеко не все, а только отвечающие особым требованиям – обеспечивающие прецизионные (имеющие повышенную степень точности, высокоточные) движения и обладающие развитой системой управления.
Проще говоря, мехатроника – это дисциплина, посвященная созданию и эксплуатации машин с программным управлением. К мехатронике относятся заводские станки с ЧПУ, беспилотные транспортные средства и даже офисные принтеры.
Как область науки и техники мехатроника идет рука об руку с робототехникой – близкой прикладной научной отраслью, посвященной созданию автоматизированных технических систем, которые также называют робототехническими системами и комплексами (РТС и РТК). Роботы особенно нужны там, где человеку работать слишком тяжело, опасно или где все действия должны выполняться с нечеловеческой точностью. Например, робот может взять пробы грунта на Марсе, обезвредить взрывное устройство или провести точную сборку прибора.
Общеизвестно, что слово «робот» придумал Карел Чапек в 1920 году, когда писал пьесу R.U.R. («Россумские Универсальные Роботы»). А вот термин «робототехника» впервые использовал Айзек Азимов в научно-фантастическом рассказе «Лжец», опубликованном в 1941 году.
Но самым первым робототехником в истории человечества, видимо, можно считать арабского изобретателя Аль-Джазари, жившего в XII веке. Сохранились свидетельства, что он создал механических музыкантов, которые развлекали публику, играя на арфе, флейте и бубнах.
Другим выдающимся робототехником прошлого был Леонардо да Винчи (XV–XVI века). Об этом говорят созданные им чертежи механического рыцаря, способного двигать руками и ногами, открывать забрало своего шлема. Но даже такой гений, как Леонардо, вряд ли мог представить себе, каких вершин достигнут технологии через несколько столетий.
Современный робототехник обладает невероятно большим количеством знаний и навыков. Это универсальный специалист: инженер, программист, кибернетик в одном лице, имеющий аналитический склад ума и хорошо структурированное мышление в сочетании с богатым воображением. В частности, он умеет:
– программировать на различных алгоритмических языках;
– создавать математические модели мехатронных и робототехнических систем и разрабатывать порядок управления ими;
– применять при проектировании этих систем методы искусственного интеллекта;
– разрабатывать интеллектуальный интерфейс и системы технического зрения, тактильного и силомоментного очувствления и другие сенсорные системы РТК;
– проводить анализ технологических процессов в различных отраслях промышленности и вырабатывать рекомендации по их автоматизации и роботизации;
– обеспечивать внедрение и эксплуатацию мехатронных устройств и роботов с соблюдением эргономических требований и требований безопасности;
– определять социальную и экономическую эффективность их внедрения и использования.
Сегодня мехатроника и робототехника применяются практически во всех сферах жизни: автомобильной, авиационной и космической отраслях промышленности, при изготовлении медицинских препаратов и спортивного оборудования, бытовой техники и продуктов питания. Уже сейчас для изготовления роботов начинают использовать био- и нанотехнологии, а через пару десятков лет города наводнят миллионы кибернетических организмов – те самые фантастические киборги, что-то среднее между человеком и роботом. И мехатроника станет наукой не только обо всем, но и обо всех.
Российские специалисты по мехатронике и робототехнике примут участие в национальном чемпионате сквозных рабочих профессий высокотехнологичных отраслей промышленности по методике WorldSkills, который пройдет с 30 октября по 3 ноября 2014 года в Екатеринбурге. Кстати, мехатроник – официальный символ чемпионата.