„Dacă utilajele produc tot ce avem nevoie, rezultatul va depinde de modul în care sunt distribuite. Toată lumea se poate bucura de o viață de lux și relaxare deplină numai dacă mașinile care produc bunuri devin proprietate comună, sau majoritatea oamenilor vor ajunge să fie săraci catastrofal dacă proprietarii mașinilor se vor opune redistribuirii bogăției … În realitate, nu ar trebui să ne temem de roboți, ci de capitalism. , - Stephen Hawking.
Referință istorică. Apariția roboților și robotizarea producției mondiale în secolul XX
Prototipurile roboților moderni au apărut pe vremea Greciei antice. Despre. Locuitorii din Pharos au instalat patru figuri de femei aurite cu controale automate, care erau clar vizibile de departe. În timpul zilei reflectau lumina soarelui, iar seara ardeau ca niște felinare.
Este cunoscut faptul că în secolul al XII-lea savantul și inventatorul arab Al-Jazari a creat o barcă cu muzicieni mecanici care au distrat oamenii cântând instrumente muzicale.
În jurul anului 1495, Leonardo da Vinci a creat un model pentru un cavaler robotic umanoid. Nu se știe dacă a încercat să o colecteze, dar manuscrise găsite la mijlocul secolului XX indică faptul că o persoană mecanică ar putea sta, să-și miște brațele și capul și chiar să deschidă o vizieră.
Model pentru robotul lui Leonardo.
În secolele XVI-XVIII în Europa, construcția „automatelor” s-a răspândit. Acestea erau mecanisme de ceas, similare oamenilor sau animalelor, care erau capabile să efectueze mișcări destul de complexe ale membrelor.
În 1738, Jacques de Vaucanson a creat primul „android” - un dispozitiv umanoid care cânta flautul. De asemenea, un mecanic și inventator francez a devenit faimos pentru proiectarea rațelor mecanice care ar putea ciuguli mâncarea.
Video promotional:
Rața mecanică a lui Jacques de Vaucanson.
De asemenea, ne-au ajuns informații despre inginerul rus Pafnutiy Chebyshev, care la sfârșitul secolului al XIX-lea a inventat „stop-walk” - o mașină mecanică care avea o capacitate înaltă de fond.
Mașina lui Pafnutiy Chebyshev.
Nikola Tesla nici nu a putut sta departe. Marele geniu din 1898 a creat și a demonstrat publicului o navă în miniatură controlată radio.
Nava controlată radio de Tesla.
În 1920, scriitorul ceh Karel Čapek și fratele său Josef au inventat cuvântul „robot”. Au folosit pentru prima dată acest cuvânt în piesa „Roboții universali Rossum”, care povestește despre evenimentele dintr-o fabrică care produce „oameni artificiali”. Piesa a fost pusă în scenă în 1921 la Praga și a avut un mare succes și a ajutat la popularizarea termenului de „robot”.
În cehă, cuvântul robota înseamnă „muncă silnică”, „muncă grea”, „corvee” (cf. bulgară rob „sclav”), iar în traducerile rusești s-a folosit apoi cuvântul „muncitor”.
Interesul pentru roboți a crescut. În 1927, inginerul american J. Wensley a proiectat robotul controlat vocal „Mr. Televox”, care arăta ca un bărbat și era capabil să efectueze comenzi vocale elementare. Acest robot a devenit o expoziție la Târgul Mondial din New York. În 1928, robotul Eric a întâmpinat vizitatorii la expoziția British Association of Modeling Engineers. În același an, sub conducerea Dr. Nishimura Makota, a fost creat primul robot japonez, „Naturalistul”, capabil să-și miște brațele și capul cu ajutorul unei acțiuni electrice. Ulterior, acest android a început să fie considerat strămoșul roboticii Japoniei.
În 1936, a fost creat primul robot sovietic, B2M. Școlarul din Moscova, Vadim Matskevich, a construit un android și pentru aceasta a primit o diplomă la Expoziția Mondială din Paris, în 1937. V. V. Matskevich a devenit ulterior un candidat la științele tehnice, autorul multor lucrări științifice și cărți populare.
De la începutul anilor 30, au apărut structuri care seamănă exterior cu creaturi umanoide, capabile să efectueze cele mai simple mișcări ale mâinii și să reproducă fraze la comanda unei persoane. Există informații că în acei ani roboții erau produși în principal de compania Westinghouse, unii ingineri germani și olandezi în scopuri publicitare.
1936 a fost un moment de cotitură în istoria dezvoltării științei și tehnologiei. Matematicianul englez Alan Mothison Turing a introdus conceptul de „mașină abstractă de calcul” (cunoscută acum ca „mașină de Turing”), capabilă să efectueze calcule ale complexității arbitrare cu ajutorul unor operații simple de citire și schimbare și a anticipat apariția la sfârșitul anilor ’40. calculatoare universale. În acei ani, o serie de oameni de știință (J. von Neumann, G. Walter, W. R. Ashby, C. Shannon și alții) au dezvoltat teoria algoritmilor bazată pe studiul analogiilor dintre sistemul nervos uman, computerele și sistemele de control automat. Ulterior, a devenit una dintre originile teoretice ale matematicii computationale, și apoi - cibernetica și robotica.
În 1938, „Electro” a apărut pe lume: un android care cântărea 120 kg, avea doi metri înălțime, putea să meargă, să vorbească și chiar să fumeze. Robotul a fost proiectat de inginerul Joseph Barnett.
Video despre robotul Electro:
În 1942, faimosul scriitor de ficțiune, om de știință american și popularizator al științei Isaac Asimov a publicat o serie de povești „Eu sunt un robot”, în care a încercat pentru prima dată să formuleze principiile de bază ale comportamentului robotului și interacțiunea lor cu oamenii. Povestea colecției este construită sub forma unui interviu cu dr. Susan Kelvin în 2057, în care își împărtășește amintirile legate de munca sa ca psiholog robotizat cu normă întreagă a liderului mondial în producția de roboți positronici la Robots și Mecanici din SUA, Inc.
Ideea generală care unește poveștile din colecție este de a rezolva problemele asociate roboților, care pot fi atribuite ciocnirilor logicii de fier a legilor roboticii și a factorului uman. Aceste principii, denumite mai târziu cele trei legi ale roboticii, au citit:
- Un robot nu poate răni o persoană sau poate contribui la rău prin inacțiunea sa.
- El trebuie să îndeplinească ordinele unei persoane, cu excepția celor contrare primei legi.
- Robotul trebuie să-și asigure propria siguranță, cu excepția cazului în care este contrar legii primei și a doua.
Unul dintre pionierii roboticii industriale, fondator și președinte al firmei de robotică Unimation, Joseph F. Engelberger, consideră că cele trei legi ale roboticii A. Azimov sunt standardele pe care specialiștii trebuie să le respecte atunci când creează roboți moderni.
În anii 50, automatizarea și robotizarea producției a atins un nou nivel și a devenit un fenomen de masă.
Conform Institutului American de Robotică (RIA), un robot industrial este un manipulator multifuncțional reprogramabil, conceput pentru a muta obiecte de-a lungul căilor predeterminate folosind mișcări programabile variabile. Aproape de aceasta este definiția europeană, în care roboții sunt înțeleși doar ca instalații automate universale cu cel puțin trei grade de mobilitate, echipate cu diferite dispozitive de prindere și cu un sistem de control ușor reprogramat.
Atunci a început să se creeze primii roboți industriali, care efectuează asamblarea echipamentelor și cele mai simple operații monotone. Pentru a lucra cu materiale radioactive, au fost dezvoltate manipulatoare mecanice care au copiat mișcările mâinilor unei persoane într-un loc sigur. Un exemplu este căruciorul controlat de la distanță, dezvoltat în 1960 cu un manipulator, o cameră de televiziune și un microfon, care a fost folosit pentru a cerceta zona și pentru a colecta probe în zone cu o mare radioactivitate.
Primul braț robotizat a fost dezvoltat de inventatorul autodidact George Devol în 1954. Structura cântărea două tone și a fost controlată de un program înregistrat pe un tambur magnetic. Acest sistem a fost numit „Unimate”, a fost emis un brevet pentru dispozitiv, iar apoi inventatorul în 1961 a fondat compania „Unimation”. Acest sistem a fost folosit pentru turnarea pieselor metalice din matrițe. Dispozitivul de prindere funcționat cu ajutorul unei acționări hidraulice. În același an 1961, această companie a instalat primul robot industrial. A fost implementat la uzina General Motors din New Jersey, pe site-ul turnării. Apoi, noutatea a fost testată de fabricile Chrysler și Ford.
Manipulator "Unimate".
Acest robot avea cinci grade de libertate (ce este, vom spune în articolele următoare) și un dispozitiv de prindere cu două „degete”. Această mașină era mai eficientă și mai rapidă decât oamenii. Precizia lucrărilor a fost destul de mare - până la 1,25 mm. Numărul de piese defecte a scăzut.
În 1965, Ralph Mosher, inginer la General Electric, a dezvoltat robotul Walking Truck pentru transportul de încărcături și o serie de funcții similare.
Videoclipul Robotului de camion de mers:
Din 1967, roboți industriali vin în Europa. Apar roboți și pictori de sudură. Folosind camere video și senzori, manipulatorii învață să determine dimensiunile produselor și locația lor.
În 1968, robotizarea a început să se dezvolte în Japonia. Compania japoneză "Kawasaki Heavy Industries, Ltd." a primit o licență pentru fabricarea unui robot de la „Unimation Inc.” și a asamblat primul ei robot industrial. Inițial, furnizarea unor astfel de roboți a fost mică și au fost folosiți mai ales la sudare și pulverizare.
Anii 70 au trecut în dezvoltarea rapidă a roboticii. În 1982, IBM creează primul limbaj oficial pentru programarea sistemelor robotizate. În 1984, primul robot Scara alimentat electric a fost introdus de Adept.
Dacă în 1968 Japonia a fost unul dintre noii veniți în producția și dezvoltarea roboticii, atunci la începutul anilor 80, numărul firmelor angajate în această industrie a crescut de multe ori - de la 10 la 175. Dacă la începutul formării producției japonezii au produs aproximativ 200 de roboți, atunci în 1981 - deja 22100 bucăți.
În total pentru perioada 1968-1981. 98.800 de roboți au fost fabricați în fabricile japoneze. În 1982, parcul de roboți de fapt industrial din Japonia a însumat aproximativ 13.000, în 1984 - 65.000, în 1985 - 93.000, în 1986 - 116.000, iar în 1989 - 174.000! Și asta fără a ține cont de manipulatorii neprogramabili, fără control rigid. De atunci, Japonia a pornit într-o călătorie pentru a deveni capitala robotului mondial. Până la sfârșitul secolului XX, erau aproximativ 130 de companii implicate în producția de roboți. Printre companiile japoneze de robotică se numără: Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Aida Engineering, Matsushita Electric Company, Yasukawa Electric și altele.
Statele Unite erau inferioare celorlalte țări în ceea ce privește flota de roboți industriali pentru o lungă perioadă de timp la începutul anilor 80. În 1984, numărul roboților a fost de aproximativ 13.000, în 1985 - 20.000. În total, 3.500 de roboți au fost folosiți în industria americană din 1981, iar în 1989 au fost folosiți peste 35.000.
Apoi, aproximativ 20 de companii s-au angajat în dezvoltarea de roboți, dintre care cele mai cunoscute au fost Cincinnati Milacron și Unimation (care la începutul anilor 80 a fost transferată la concernul Westinghouse). Cel mai adesea, roboții industriali din state au fost introduși în industria auto, unde au fost folosiți la sudarea la fața locului a caroseriei. Până în 1981, existau deja 270 de roboți la General Motors. De asemenea, roboții au fost introduși de Ford, Chrysler și alte companii.
De asemenea, ritmul industrializării a crescut în Europa de Vest.
Țara terță în dezvoltarea roboților industriali și amploarea implementării acestora este Republica Federală Germania. În 1980, existau 22 de companii producătoare de roboți industriali, iar acum există peste 90 de companii care furnizează aproximativ 200 de modele diferite, dar cel puțin 50% din totalul roboților industriali folosiți sunt împărțite de ASEA, Kuka, Volkswagen “.
Parcul de roboți industriali din Germania în 1980 era aproximativ 1300, în 1984 - 6600, în 1986 - 12400, iar la începutul anului 1988 - 14900 de unități, aproximativ jumătate fiind utilizate în industria auto.
La începutul anilor 90, s-a produs o descoperire în dezvoltarea roboticii: un controler a apărut cu o interfață de control intuitivă care putea fi controlată de un operator. El ar putea schimba parametrii de lucru și regla modul. Progresul științific și tehnologic a făcut posibilă creșterea capacităților de dezvoltare, inteligență și control al roboților. Funcțiile și fiabilitatea lor au evoluat doar: complexitatea, viteza de lucru, numărul axelor a crescut, au început să fie folosite materiale suplimentare. De asemenea, au fost făcuți mai mulți pași încrezători pentru crearea inteligenței artificiale.
Este adevărat, la mijlocul anilor 1990, a existat o anumită scădere a introducerii roboților și a finanțării proiectelor mari. Din mai multe motive, echipamentele robotice au fost utilizate doar pentru asamblarea mașinilor și a altor industrii. Costul dezvoltării și utilizării a fost foarte mare, dar până în anul 2000 producția a început să crească din nou, crescând cu 30% anual.
Principalii producători de roboți din secolul XX au fost Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Yasukawa Electric, Matsushita Electric Company (Japonia); Cincinnati Milacron, Unimation, GMF Robotics, IBM (SUA); ASEA (Suedia); Volkswagen și Kuka (Germania); Renault (Franța); Comau-Fiat (Italia); Tralfa (Norvegia); GEC și Dainichi Sykes (Marea Britanie).
Indicatorii de performanță ai roboților de la companii fruntașe au început deja să atingă înălțimi mari: roboți de la Unimate, Versatran, Kawasaki Unimate, Trallfa, ASEA, Kuka etc. ar putea funcționa fără întreruperi pentru întreținere până la 500 - 700 de ore, durata lor de serviciu totală este crescută la 40 de mii de ore. Pierderile asociate cu timpul de oprire în timpul reparației și schimbării nu au depășit 2% din timpul total de lucru. Toți acești factori au dus la economii de costuri bune pentru producători.
Una dintre direcțiile principale ale progresului științific și tehnologic al industriei mondiale la sfârșitul secolului XX a fost crearea de sisteme de producție flexibile (definiția exactă va fi dată în articolul următor). Astfel de sisteme au oferit o creștere a eficienței producției pe scară mică și în serie. În 1987, 360-370 GPS funcționau în toată lumea, de exemplu, în Japonia - 102, SUA - 66, Germania - 40, Marea Britanie - 36, Italia - 32, Franța - 30, Suedia - 10.
La sfârșitul secolului XX, robotizarea producției a fost realizată destul de intens în toate țările industriale. Îmbunătățirea sistemelor robot a fost creată și studiată, asociată cu senzația și inteligența artificială a acestora. Principalele priorități ale producătorilor sunt redistribuirea pieței mondiale, eliberarea de bunuri de calitate mai bună pe piață, cu un preț de cost mai mic și cu un sortiment mai divers.
