K stému výročiu slova robot

V roku 2020 uplynie 100 rokov od vzniku slova robot v hre Karla Čapka R.U.R. Technické múzeum v Brne pripravuje k tomuto jubileu rozsiahlu výstavu nazvanú ROBOT 2020. Táto výstava by mala byť nielen poctou veľkému spisovateľovi, ale mala by tiež populárnou formou ukázať rôzne stránky historickej aj súčasnej robotiky. V nasledujúcom článku sa pokúsime o krátku exkurziu do histórie robotiky a o podobne krátky úvod do profilu výstavy.
K stému výročiu slova robot

Ako vzniklo slovo robot

Pri pohľade do minulosti (a nakoniec i súčasnosti) sa nemožno ubrániť dojmu, že človek je uchvátený snahou o vytvorenie umelej bytosti, ktorá by za neho automaticky vykonávala činnosti, ktoré sú pre neho nudné, ťažké, nebezpečné alebo ktoré jednoducho on vykonávať nechce. Tak ako sa vyvíjala technika, mali prvé napodobeniny človeka, prípadne zvieraťa podobu mechanickú. V literatúre sú uvádzané príklady zooidov, čiže mechanických napodobenín zvierat, už pred začiatkom nášho letopočtu [19]. S konštrukciou mechanického rytiera sa spája aj renesančný génius Leonardo da Vinci (1495) [7]. Známe sú tiež mechanické napodobeniny človeka (android) švajčiarskych majstrov Jaquet-Droz (18. stor.) [11]. Ich automatický pisár bol schopný napísať perom niekoľko viet a veľmi dobre napodobňoval človeka. Po ére mechaniky prispela k vývoju robotov elektrotechnika a neskôr aj výpočtová technika.

Rok 1920 je v robotike zásadným míľnikom. V roku 1920 napísal Karel Čapek divadelnú hru R.U.R. s podtitulom Rossum's Universal Robots (Rossumovi univerzálni roboti). Jej premiéra sa uskutočnila 2. 1. 1921 v Hradci Králové [20]. V hre bolo prvýkrát použité slovo robot, ktoré sa udomácnilo vo všetkých svetových jazykoch. Ako kniha bola R.U.R. preložená do viac ako tridsiatich jazykov vrátane esperanta. Slovo robot je zrejme jediné české slovo, ktoré sa medzinárodne používa v neskreslenej podobe. Toto slovo získalo takú popularitu, že K. Čapek považoval neskôr za vhodné uviesť, že skutočným „vynálezcom“ slova robot bol jeho brat Josef [20]. Pôvodne chcel totiž Karel pre postavy hry R.U.R. použiť slovo Labor z anglického labour. Dnes máme teda slovo robot, používané v každej science fiction, spojené s typicky slovanským slovom robota. Čapkovi roboti nie sú mechanickou náhradou ľudí, sú to umelé bytosti vytvorené zo syntetickej organickej hmoty a sú vybavené inteligenciou podobne ako ľudia. Sú tak vlastne rovnakí ako dnešní moderní androidi, kyborgovia a replikanti.

Po vzniku slova robot

Ako je vo vede a technike zvykom, objavila sa potreba definovať význam slova robot. Spočiatku bol robot chápaný ako prostý automat, pozri napr. encyklopédiu Britannica z r. 1947 [5], v ktorej sa ako príklad robota uvádza gyroskopický stabilizátor kurzu lietadla alebo lode. Nekorunovaný kráľ českých vynálezcov Erich Roučka (850 vynálezov) nazval v 30. rokoch 20. storočia svoj regulátor vykurovania parného kotla E. R. Robot. O dovolenie použiť slovo robot požiadal priamo K. Čapka [25].

V r. 1941 spisovateľ Isaac Asimov uviedol ako prvý do praxe slovo robotika a formuloval tri základné zákony robotiky, ktoré predstavujú hlavné požiadavky na vývoj a používanie robotov [22].

Dnešné chápanie slova robot je dobre formulované v knihe I. M. Havla Robotika [18]: „Robotom rozumieme počítačom riadený integrovaný systém, schopný autonómnej a cieľovo orientovanej interakcie s reálnym prostredím v súlade s inštrukciami od človeka.“ Táto definícia je ešte doplnená ďalšími pojmami a podmienkami, ktoré definíciu robota upresňujú, ako napr. schopnosť vnímať a rozpoznávať prostredie či komunikovať s človekom v umelom alebo prirodzenom jazyku. Avšak intuitívne chápeme robot ako zložité zariadenie, ktoré určitým spôsobom napodobňuje človeka a vykonáva podobné činnosti, prípadne ľudské schopnosti dokonca aj rozšíri. Zdá sa, že konečným cieľom robotiky je naozaj postavenie stroja, ktorý by takmer nahradil človeka vrátane jeho inteligenčných schopností. V r. 1997 porazil počítač úradujúceho majstra sveta v šachu [4]. V tom istom roku bola založená medzinárodná súťaž RoboCup, ktorá má v preambule nasledujúci cieľ (sen): „Do polovice 21. storočia porazí jedenástka plne autonómnych humanoidov úradujúceho majstra sveta vo futbale podľa oficiálnych pravidiel FIFA“ [14]. Cieľ sa to zdá pochabý, ale podobne ako pri dobývaní Mesiaca môže mať cesta k tomuto cieľu celý rad „podružných“ a napriek tomu významných výsledkov.

Jedným takým výsledkom, bez ktorého si už nedokážeme predstaviť predovšetkým výrobu automobilov, sú priemyselné roboty (PR), pre ktoré je už stanovená definícia, norma ISO 8373: 2012, voľne preložená takto: „PR je autonómny programovateľný viacúčelový manipulátor s tromi alebo viacerými osami, ktorý môže byť stacionárny alebo mobilný a je určený pre priemyselné aplikácie“ [10]. Prvé priemyselné roboty UNIMATE a VERSATRAN (obr. 1) boli postavené a uvedené do prevádzky v USA v rokoch 1960 – 62 [9].

Boli to pomerne ťažké stroje s malým počtom riaditeľných osí s hydraulickými a elektrohydraulickými pohonmi. Ich programovanie a riadenie bolo založené na analógovej technike. Prvý PR, pri ktorom bol na riadenie použitý mikroprocesor, sa objavil v r. 1974 [9]. V Európe to bol vydarený robot ASEA IRb6. Robot mal antropomorfickú konštrukciu ramena, päť riaditeľných osí s elektrickými pohonmi a nosnosť 6 kg. Aj napriek pomerne jednoduchej koncepcii riadenia sa dal používať aj na oblúkové zváranie a úpravu povrchov. Tento robot sa vyrábal od r. 1975 do r. 1992 a vyrobilo sa ho takmer 2 000 kusov [2]. V ďalších rokoch nasledovalo zdokonaľovanie mechaniky PR a rozširovanie spektra výkonov, a to predovšetkým nosnosti – od robotov na manipuláciu s jemnými súčiastkami až po roboty s nosnosťou okolo 1 000 kg. PR sa tiež začali vybavovať počítačovým videním a ďalšími vonkajšími snímačmi. Hlavná zmena však nastala v spôsobe riadenia a programovania, ktoré umožňuje používať 3D CAD techniky a programovať aj spolupracujúce roboty. Posledným trendom sú kolaboratívne PR, ktoré umožňujú kontaktnú spoluprácu človek – robot a ctia si prvý zákon robotiky: „Robot nesmie ublížiť človeku.“ Podľa štatistík International Federation of Robotics [9] bolo v r. 2018 len v Európe uvedených do prevádzky 76 000 nových PR.

Vráťme sa však k nášmu cieľu, náhrade človeka strojom. V 60. rokoch 20. storočia boli na univerzitách v USA založené prvé laboratóriá umelej inteligencie (MIT, Stanford) [12, 1] a v r. 1968 na Stanford Research Institute bol predstavený prvý inteligentný mobilný kolesový robot Shakey [21] vybavený počítačovým videním, ktorý bol schopný rozpoznávať svoje okolie a cielene sa v ňom pohybovať. V r. 1973 bol v Japonsku na univerzite Waseda [8] uvedený do chodu prvý moderný humanoid WABOT-1. Na EXPO 85 [6] si WABOT zahral na elektronických varhanoch a 22. augusta 2003 pokročilý japonský humanoid ASIMO (obr. 2) položil v Prahe kvety k buste K. Čapka [17].

A opäť sa objavuje „užitočný odpad“, napr. servisné roboty, ako sú robotické vysávače, kosačky trávy, robotické dojičky a mnohé ďalšie aplikácie inšpirované robotikou. Ostatne v medzinárodnej súťaži RoboCup bola okrem futbalu zavedená tiež disciplína záchranných robotov [16].

V Československu sa vývoj pragmaticky sústredil na pole priemyselných robotov. Prvé priemyselné roboty sa v ČSSR objavili pomerne skoro po ich nasadení v USA. V polovici 60. a 70. rokov 20. stor. boli do ČSSR dovezené dva roboty UNIMATE a dva roboty VERSATRAN [23]. Roboty VERSATRAN boli inštalované na VŠT v Košiciach a v AZNP Ml. Boleslav. Pravdepodobne prvé československé robotizované pracovisko, PR UNIMATE a poloautomatický revolverový sústruh, bolo vystavované na EXPO 1967 v Montreale [23]. Prvý československý PR QJN 020 bol vyrobený v r. 1973 v spolupráci s Výskumným ústavom strojárenskej technológie (VUSTE) Praha a Výskumným ústavom tvárniacich strojov (VÚTS) Brno [23], [13], pričom robot bol koncepčne inšpirovaný robotom VERSATRAN.

Koordinovaný a systematický výskum a vývoj priemyselných robotov a manipulátorov u nás sa začal v roku 1976 riešením štátnej úlohy Rad stavebnicových priemyselných robotov a manipulátorov. Riešením bol poverený a zakladajúcim pracoviskom rozvoja priemyselnej robotiky v ČSSR sa stal Výskumný ústav kovopriemyslu (VUKOV) v Prešove [23]. Na tomto pracovisku bol vyvinutý a vyrobený celý rad PR. Najznámejšie sú PR označené ako PR-16P, PR-32E a APR-20.

Okrem štátom podporovaného výskumu sa vývoja chopili aj niektoré ďalšie podniky, napr. CZM Strakonice (roboty PROB-10, PROB-20, PROB-05), ZŤS Martin (OJ-10) a ďalšie. Popularizáciu robotiky začala šíriť Československá vedecko-technická spoločnosť (ČSVTS), ktorá zorganizovala v r. 1974 svoju prvú medzinárodnú konferenciu Aplikovaná robotika a iniciovala tiež pravidelnú medzinárodnú výstavu ROBOT na BVV v Brne [24]. Na rozvoji robotiky sa, samozrejme, podieľali aj akademické pracoviská, napr. na TU Košice bol postavený robot HYMR 50, na STU Bratislava školský robot KOLKA [23]. Na FS ČVUT Praha bol postavený PR20S, ktorý získal na výstave ROBOT84 zlatú medailu [15]. Rozvoj robotizácie však brzdil do r. 1989 všeobecný nedostatok kvalitných zahraničných automatizačných prvkov a pomalosť a nepružnosť riadiacich štruktúr vtedajších výrobných jednotiek. Po roku 1989 došlo k reštrukturalizácii priemyslu a praktickej likvidácii výroby aj nasadenia československých robotov. Ďalšie nasadzovanie priemyselných robotov prebiehalo výhradne so zahraničnými robotmi. Na ďalšom rozvoji robotiky sa podieľali hlavne akademické pracoviská, a to predovšetkým v oblasti mobilnej robotiky a výskumu techník, ktoré bývajú spájané s umelou inteligenciou, ako je napr. spracovanie reči, strojové videnie a strojové učenie.

Výstava ROBOT 2020

Výstava ROBOT 2020 (obr. 3) by mala demonštrovať robotiku ako nesmierne rozmanitú disciplínu zasahujúcu do mnohých oblastí ľudského života. Návštevník sa na výstave stretne s historickými aj súčasnými predstaviteľmi priemyselných robotov.

K videniu budú aj mobilné roboty, napr. prezentačný robot ADVEE, záchranársky robot z VUT Brno (obr. 4) a jeho predchodca, ktorý v r. 2003 vyhral medzinárodnú súťaž RoboCup Rescue a futbalový tím robotov RoBohemia, ktorý hrával na prelome storočia európsku ligu FIRA. Rad exponátov bude interaktívnych a v expozícii bude demonštrovaný aj vplyv robotiky vo výtvarnom umení, literatúre a filme.

Literatúra

[1] Artificial Intelligence Center. In: Wikipedia: the free encyclopedia. [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001. Posledná aktualizácia 16. 9. 2018 02:17 UTC. Citované 24. 1. 2020. Dostupné na: https://en.wikipedia.org/wiki/Artificial_Intelligence_Center.

[2] ASEA IRB. In: Wikipedia: the free encyclopedia. [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001. Posledná aktualizácia 28. 9. 2019 16:33 UTC. Citované 24. 1. 2020. Dostupné na: https://en.wikipedia.org/wiki/ASEA_IRB.

[3] WAGNER, Jiří: ASIMO. [online]. Publikované 22. 8. 2003. Citované 21. 3. 2020. Dostupné na: http://www.boskowan.com/www/jirka/asimo/asimo.htm.

[4] Deep Blue. In: Wikipedia: the free encyclopedia. [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001. Posledná aktualizácia 31. 3. 2019 09:35 UTC. Citované 23. 1. 2020. Dostupné na: https://cs.wikipedia.org/wiki/Deep_Blue.

[5] Encyclopaedia Britannica. 14. U.S.A.: Encyclopaedia Britannica 1947.

[6] Expo 85 souvenir video #1 – 1985. The World's Fair Community. [online]. Posledná aktualizácia 24. 1. 2020 14:00:52. Citované 24. 1. 2020. Dostupné na: http://www.worldsfaircommunity.org/topic/12624-expo-85-souvenir-video-1/.

[7] History of robots. In: Wikipedia: the free encyclopedia. [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001. Posledná aktualizácia 15. 1. 2020 10:56 UTC. Citované 23. 1. 2020. Dostupné na: https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_robots.

[8] Humanoid History -WABOT-. In: Wikipedia: the free encyclopedia. [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001. Posledná aktualizácia 28. 2. 2007 5:51:22. Citované 24. 1. 2020. Dostupné na: http://www.humanoid.waseda.ac.jp/booklet/kato_2.html.

[9] International Federation of Robotics. Https://ifr.org. [online]. Citované 23. 1. 2020. Dostupné na: https://ifr.org/robot-history.

[10] ISO 8373: 2012 Robots and robotic devices – Vocabulary. Https://www.iso.org [online]. [cit. 2020-01-23]. Dostupné na: https://www.iso.org/standard/55890.html.

[11] Jacquet-Droz Automata. In: Wikipedia: the free encyclopedia. [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001. Posledná aktualizácia 30. 12. 2019 02:54 UTC. Citované 23. 1. 2020. Dostupné na: https://en.wikipedia.org/wiki/Jaquet-Droz_automata.

[12] MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory. In: Wikipedia: the free encyclopedia. [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001. Posledná aktualizácia 10. 12. 2019 03:02 UTC. Citované 24. 1. 2020. Dostupné na: https://citace.lib.vutbr.cz/dokument/jqCCDc9m1jDmWhbh.

[13] KAMENEC, Jaroslav – TÁBORSKÁ, Jana a VÚTS Brno: Nové manipulační zařízení – průmyslový robot QJN 020-NC. In: Elektrotechnik, 1978, (1), 3. ISSN 0322-9025.

[14] Objective. Https://www.robocup.org/. [online]. Posledná aktualizácia 24. 1. 2020 15:13:33. Citované 24. 1. 2020. Dostupné na: https://www.robocup.org/objective.

[15] CHVÁLA, Břetislav: Přínos vysokých škol k rozvoji robotizace. In: Jak kdy kde proč robotizaci 1. Brno: ČVTS, vydavatel OBZOR, 1985, s. 4.

[16] RoboCupRescue. Https://www.robocup.org. [online]. Posledná aktualizácia 24. 1. 2020 15:20:32. Citované 24. 1. 2020. Dostupné na: https://www.robocup.org/domains/2.

[17] Robot Asimo zatančil a přinesl květiny. IDNES.cz. [online]. Posledná aktualizácia 24. 1. 2020 14:35:46. Citované 24. 1. 2020. Dostupné na: https://www.idnes.cz/zpravy/domaci/robot-asimo-zatancil-a-prinesl-kvetiny.A030822_092708_domaci_jpl.

[18] HAVEL, Ivan M.: Robotika. Úvod do teorie kognitivních robotů. Praha: SNTL 1980, 279 s.

[19] KOLÍBAL, Zdeněk: Roboty a robotizované výrobní technologie. Brno: VUTIUM 2016. ISBN 978-80214-4828-5.

[20] R.U.R. In: Wikipedia: the free encyclopedia. [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001. Posledná aktualizácia 23. 2. 2020 15:58 UTC. Citované 21. 3. 2020. Dostupné na: https://cs.wikipedia.org/wiki/R.U.R.

[21] Shakey the robot. In: Wikipedia: the free encyclopedia. [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001. Posledná aktualizácia 30. 12. 2019 15:44 UTC. Citované 24. 1. 2020. Dostupné na: https://en.wikipedia.org/wiki/Shakey_the_robot.

[22] Three Laws of Robotics. In: Wikipedia: the free encyclopedia. [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001. Posledná aktualizácia 11. 1. 2020 23:44 UTC. Citované 23. 1. 2020. Dostupné na: https://en.wikipedia.org/wiki/Three_Laws_of_Robotics.

[23] KALAŠ, Václav: Tridsať rokov svetovej robotiky (3). [online]. Citované 8. 9. 2019. Dostupné na: https://www.atpjournal.sk/buxus/docs/atp-2004-08-58_61.pdf.

[24] DAMITŠ, Milan – FIBIGER, Miloš: Účast ČSVTS na rozvoji robotizace. In: Jak kdy kde proč robotizaci 1. Brno: ČSVTS, vydavatel OBZOR, 1985, s. 4.

[25] HORKÁ, Halka a kolektiv: 100 Stories: 100 příběhů průmyslových legend. Brno: Veletrhy Brno 2018.

prof. Ing. František Šolc, CSc.
Vysoké učení technické v Brně
Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Ústav automatizace a měřicí techniky
Technická 3082/12, Královo Pole
solc@feec.vutbr.cz

Mgr. Lubomír Anděl
Technické múzeum v Brne
Purkyňova 105
612 00 Brno – Královo Pole
andel@tmbrno.cz