„Ak stroje vyrobia všetko, čo potrebujeme, výsledok bude závisieť od toho, ako je distribuovaný. Každý si môže užiť život luxusu a odpočinku iba vtedy, ak sa stroje, ktoré vyrábajú tovar, stanú spoločným majetkom, alebo väčšina ľudí skončí katastroficky chudobne, ak vlastníci automobilov budú proti prerozdeľovaniu bohatstva … V skutočnosti by sme sa nemali báť robotov, ale kapitalizmu. ““, - Stephen Hawking.
Historický odkaz. Výskyt robotov a robotizácia svetovej výroby v 20. storočí
Prototypy moderných robotov sa objavili v dobách starovekého Grécka. Asi o. Obyvatelia Pharosu nainštalovali štyri pozlátené ženské postavy s automatickým ovládaním, ktoré boli zreteľne viditeľné z diaľky. Cez deň odrážali slnečné svetlo a večer horeli ako lucerny.
Je známe, že v XII. Storočí arabský vedec a vynálezca Al-Jazari vytvoril loď s mechanickými hudobníkmi, ktorí bavili ľudí hraním hudobných nástrojov.
Okolo roku 1495 Leonardo da Vinci vytvoril plán pre humanoidného robotického rytiera. Nie je známe, či sa ho pokúsil zhromaždiť, ale rukopisy, ktoré sa našli v polovici 20. storočia, naznačujú, že mechanický človek by mohol sedieť, hýbať rukami a hlavou a dokonca otvoriť priezor.
Návrh pre Leonardov robot.
V storočiach XVI-XVIII v Európe sa výstavba „automatov“rozšírila. Boli to mechanizmy strojčeka, podobné ľuďom alebo zvieratám, ktoré boli schopné vykonávať pomerne zložité pohyby končatín.
V roku 1738 Jacques de Vaucanson vytvoril prvé „android“- humanoidné zariadenie, ktoré hrálo na flautu. Francúzsky mechanik a vynálezca sa stal slávnym aj pre návrh mechanických kačíc, ktoré by mohli klovať jedlo.
Propagačné video:
Mechanická kačica Jacquesa de Vaucansona.
Dostali sa k nám aj informácie o ruskom inžinierovi Pafnutijovi Chebyshevovi, ktorý na konci 19. storočia vynašiel „stop-walk“- mechanický stroj, ktorý mal vysoké možnosti pre cross-country.
Pafnutiy Chebyshev je pešia chôdza.
Ani Nikola Tesla sa nemohol zdržať. Veľký génius v roku 1898 vytvoril a ukázal verejnosti miniatúrnu rádiom riadenú loď.
Teslova rádiom riadená loď.
V roku 1920 český spisovateľ Karel Čapek a jeho brat Josef razili slovo „robot“. Toto slovo prvýkrát použili v hre „Rossum Universal Robots“, ktorá hovorí o udalostiach v továrni, ktorá vyrába „umelých ľudí“. Hra sa konala v roku 1921 v Prahe a bola veľkým úspechom a pomohla spropagovať pojem robot.
V češtine slovo robota znamená „tvrdá práca“, „tvrdá práca“, „corvee“(porovnaj bulharský rob „otrok“) av ruských prekladoch sa potom použilo slovo „pracovník“.
Záujem o roboty rástol. V roku 1927 navrhol americký inžinier J. Wensley hlasovo riadeného robota „Mr. Televox“, ktorý vyzeral ako človek a bol schopný vykonávať základné hlasové povely. Tento robot sa stal exponátom na svetovej výstave v New Yorku. V roku 1928 robot Eric privítal návštevníkov výstavy britskej asociácie modelovacích inžinierov. V tom istom roku bol pod vedením Dr. Nishimury Makoty vytvorený prvý japonský robot, prírodovedec, schopný pohybovať pažami a hlavou pomocou elektrického pohonu. Následne sa tento android začal považovať za predka japonskej robotiky.
V roku 1936 bol vytvorený prvý sovietsky robot, B2M. Moskovský školák Vadim Matskevič postavil android, za čo získal diplom na svetovej výstave v Paríži v roku 1937. Za VVS Matskevič sa neskôr stal kandidátom technických vied, autorom mnohých populárnych vedeckých prác a kníh.
Od začiatku 30. rokov sa objavili štruktúry, ktoré navonok pripomínajú humanoidné stvorenia, schopné vykonávať najjednoduchšie pohyby rúk a reprodukovať frázy na príkaz človeka. Existujú informácie, že v týchto rokoch roboty vyrábali hlavne spoločnosť Westinghouse, niektorí nemeckí a holandskí inžinieri na reklamné účely.
Rok 1936 bol zlomom v histórii rozvoja vedy a techniky. Anglický matematik Alan Mothison Turing predstavil koncepciu „abstraktného počítačového stroja“(teraz známeho ako „Turingov stroj“), ktorý je schopný vykonávať výpočty ľubovoľnej zložitosti pomocou jednoduchých operácií čítania a posunu, a predpokladal výskyt na konci štyridsiatych rokov. univerzálne počítače. V týchto rokoch mnoho vedcov (J. von Neumann, G. Walter, W. R. Ashby, C. Shannon a ďalší) vyvinuli teóriu algoritmov založenú na štúdiu analógií medzi ľudským nervovým systémom, počítačmi a automatickými riadiacimi systémami. Následne sa stal jedným z teoretických východísk výpočtovej matematiky a potom - kybernetiky a robotiky.
V roku 1938 sa na svete objavil nápis „Electro“: android s hmotnosťou 120 kg bol vysoký dva metre, mohol chodiť, hovoriť a dokonca fajčiť. Robot navrhol inžinier Joseph Barnett.
Video z elektro robota:
V roku 1942 publikoval známy spisovateľ sci-fi, americký vedec a popularizátor vedy Isaac Asimov sériu príbehov „Som robot“, v jednom z nich sa najprv pokúsil formulovať základné princípy správania robotov a ich interakcie s ľuďmi. Príbeh zbierky je budovaný formou rozhovoru s Dr. Susan Kelvinovou v roku 2057, v ktorom zdieľa svoje spomienky na svoju prácu ako robotička na plný úväzok ako robotický psychológ svetového lídra vo výrobe pozitrónových robotov v US Robots and Mechanical Men, Inc.
Všeobecnou myšlienkou, ktorá spája príbehy v kolekcii, je vyriešiť problémy spojené s robotmi, ktoré možno pripísať konfliktu železnej logiky zákonov robotiky a ľudského faktora. Tieto princípy, neskôr nazvané Tri zákony robotiky, znejú:
- Robot nemôže človeku ublížiť ani jeho nečinnosťou prispieť k poškodeniu.
- Musí vykonávať príkazy osoby, okrem tých, ktoré sú v rozpore s prvým zákonom.
- Robot musí zabezpečiť svoju vlastnú bezpečnosť, pokiaľ to nie je v rozpore s prvým a druhým zákonom.
Jeden z priekopníkov priemyselnej robotiky, zakladateľ a prezident robotickej firmy Unimation, Joseph F. Engelberger, sa domnieva, že tri zákony robotiky A. Azimova sú štandardy, ktoré musia odborníci dodržiavať pri vytváraní moderných robotov.
V 50. rokoch automatizácia a robotizácia výroby dosiahla novú úroveň a stala sa masovým fenoménom.
Podľa American Institute of Robotics (RIA), priemyselný robot je preprogramovateľný multifunkčný manipulátor navrhnutý tak, aby pohyboval predmetmi pozdĺž vopred určených ciest pomocou variabilných programovateľných pohybov. Tomu zodpovedá aj európska definícia, kde roboti rozumejú iba univerzálne automatické inštalácie s najmenej tromi stupňami mobility, vybavené rôznymi uchopovacími zariadeniami a ľahko preprogramovaným riadiacim systémom.
V tom čase sa začali vyrábať prvé priemyselné roboty, ktoré vykonávali montáž zariadení a najjednoduchšie monotónne operácie. Na prácu s rádioaktívnymi materiálmi boli vyvinuté mechanické manipulátory, ktoré kopírujú pohyby rúk osoby na bezpečnom mieste. Príkladom je diaľkovo ovládaný vozík vyvinutý v roku 1960 s manipulátorom, televíznou kamerou a mikrofónom, ktorý sa použil na prieskum oblasti a zbieranie vzoriek v oblastiach s vysokou rádioaktivitou.
Prvú robotickú ruku vyvinul samouk vynálezca George Devol v roku 1954. Štruktúra vážila dve tony a bola riadená programom zaznamenaným na magnetickom bubne. Tento systém bol pomenovaný „Unimate“, na zariadenie bol vydaný patent a vynálezca v roku 1961 založil spoločnosť „Unimation“. Tento systém sa začal používať na odlievanie kovových častí z foriem. Uchopovacie zariadenie fungovalo pomocou hydraulického pohonu. V tom istom roku 1961 táto spoločnosť nainštalovala prvý priemyselný robot. Bola implementovaná v závode General Motors v New Jersey v zlievárni. Potom bola novinka testovaná v továrňach Chrysler a Ford.
Manipulátor „Unimate“.
Tento robot mal päť stupňov voľnosti (čo je uvedené v nasledujúcich článkoch) a chápadlo s dvoma „prstami“. Tento stroj bol efektívnejší a rýchlejší ako človek. Presnosť práce bola pomerne vysoká - až do 1,25 mm. Počet chybných častí sa znížil.
V roku 1965, Ralph Mosher, inžinier spoločnosti General Electric, vyvinul robota Walking Truck pre prepravu bremien a množstvo podobných funkcií.
Video robota Walking Truck:
Od roku 1967 prichádzajú do Európy priemyselné roboty. Objavujú sa zváracie roboty a maliari. Pomocou videokamier a snímačov sa manipulátori naučia určovať rozmery výrobkov a ich umiestnenie.
V roku 1968 sa robotizácia začala rozvíjať v Japonsku. Japonská spoločnosť "Kawasaki Heavy Industries, Ltd." získal licenciu na výrobu robota od "Unimation Inc." a zostavil jej prvý priemyselný robot. Dodávanie takýchto robotov bolo spočiatku malé a používalo sa hlavne pri zváraní a striekaní.
Sedemdesiate roky prešli rýchlym vývojom robotiky. V roku 1982 IBM vytvára prvý oficiálny jazyk na programovanie robotických systémov. V roku 1984 predstavil Adept prvý elektricky poháňaný robot Scara.
Ak bolo v roku 1968 Japonsko jedným z nováčikov vo výrobe a vývoji robotiky, potom začiatkom 80. rokov sa počet firiem zaoberajúcich sa týmto priemyselným odvetvím mnohonásobne zvýšil - z 10 na 175. Ak na začiatku formovania výroby Japonec vyrobil asi 200 robotov, potom v roku 1981 - už 22100 kusov.
Spolu za obdobie od roku 1968 do roku 1981. V japonských továrňach bolo vyrobených 98 800 robotov. V roku 1982 bol park skutočne priemyselných robotov v Japonsku asi 13 000, v rokoch 1984 - 65 000, v rokoch 1985 - 93 000, v rokoch 1986 - 116 000 a v roku 1989 - 174 000! A to bez zohľadnenia neprogramovateľných manipulátorov bez prísnej kontroly. Odvtedy sa Japonsko vydalo na cestu, aby sa stalo svetovým kapitálom robotov. Do konca 20. storočia sa do výroby robotov zapojilo asi 130 spoločností. Medzi popredné japonské robotické spoločnosti patria: Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Aida Engineering, Matsushita Electric Company, Yasukawa Electric a ďalšie.
Na začiatku 80-tych rokov boli Spojené štáty na začiatku 80-tych rokov z hľadiska flotily priemyselných robotov horšie. V roku 1984 bol počet robotov približne 13 000, v rokoch 1985 - 20 000. Celkovo sa v americkom priemysle od roku 1981 používalo 3 500 robotov a v roku 1989 sa použilo viac ako 35 000 robotov.
Potom sa asi 20 firiem zaoberalo vývojom robotov, z ktorých najznámejšie boli Cincinnati Milacron a Unimation (ktoré boli začiatkom 80. rokov prevedené do koncernu Westinghouse). Priemyselné roboty v USA sa najčastejšie zaviedli v automobilovom priemysle, kde sa používali na bodové zváranie karosérií. Do roku 1981 bolo v General Motors už 270 robotov. Roboty predstavili aj spoločnosti Ford, Chrysler a ďalšie spoločnosti.
Tempo industrializácie rástlo aj v západnej Európe.
Treťou krajinou v oblasti vývoja priemyselných robotov a rozsahu ich vykonávania je Spolková republika Nemecko. V roku 1980 vyrábalo priemyselné roboty 22 spoločností a teraz existuje viac ako 90 spoločností, ktoré dodávajú asi 200 rôznych modelov, ale najmenej 50% všetkých použitých priemyselných robotov je medzi sebou rozdelených spoločnosťami ASEA, Kuka, Volkswagen..
Park priemyselných robotov v Nemecku bol v roku 1980 asi 1300, v rokoch 1984 - 6600, v rokoch 1986 - 12400 a začiatkom roku 1988 - 1 400 jednotiek, z ktorých približne polovica sa používala v automobilovom priemysle.
Na začiatku 90. rokov sa objavil prielom vo vývoji robotiky: objavil sa ovládač s intuitívnym ovládacím rozhraním, ktoré mohol ovládať operátor. Mohol zmeniť parametre práce a regulovať režim. Vedecký a technologický pokrok umožnil zvýšiť vývojové schopnosti, inteligenciu a kontrolu robotov. Ich funkcie a spoľahlivosť sa vyvinuli iba: zložitosť, rýchlosť práce, počet osí sa zvýšil, začali sa používať ďalšie materiály. Bolo tiež podniknutých niekoľko presvedčivých krokov k vytvoreniu umelej inteligencie.
Je pravda, že v polovici 90. rokov došlo k určitému poklesu zavádzania robotov a financovania veľkých projektov. Z mnohých dôvodov sa robotické vybavenie používalo iba na montáž automobilov a niektoré ďalšie priemyselné odvetvia. Náklady na vývoj a používanie boli veľmi vysoké, ale do roku 2000 sa výroba začala opäť zvyšovať a medziročne vzrástla o 30%.
Poprednými výrobcami robotov v 20. storočí boli Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Yasukawa Electric, Matsushita Electric Company (Japonsko); Cincinnati Milacron, Unimation, GMF Robotics, IBM (USA); ASEA (Švédsko); Volkswagen a Kuka (Nemecko); Renault (Francúzsko); Comau-Fiat (Taliansko); Tralfa (Nórsko); GEC a Dainichi Sykes (Spojené kráľovstvo).
Ukazovatele výkonnosti robotov od popredných spoločností už začali dosahovať veľké výšky: roboty Unimate, Versatran, Kawasaki Unimate, Trallfa, ASEA, Kuka atď. Mohli bez prerušenia fungovať pri údržbe až do 500 - 700 hodín ich celková životnosť sa zvýši na 40 tisíc hodín. Straty spojené s prestojmi počas opravy a prestavovania nepresiahli 2% celkového pracovného času. Všetky tieto faktory viedli k dobrým úsporám nákladov pre výrobcov.
Jedným z hlavných smerov vedeckého a technologického pokroku svetového priemyslu na konci 20. storočia bolo vytvorenie flexibilných výrobných systémov (presná definícia bude uvedená v nasledujúcom článku). Takéto systémy zvýšili účinnosť maloobjemovej a dávkovej výroby. V roku 1987 bolo na celom svete v prevádzke 360-370 GPS, napríklad v Japonsku - 102, USA - 66, Nemecku - 40, Veľkej Británii - 36, Taliansku - 32, Francúzsku - 30, Švédsku - 10.
Koncom 20. storočia sa robotizácia výroby uskutočňovala pomerne intenzívne vo všetkých priemyselných krajinách. Vytvorilo sa a študovalo sa zdokonalenie robotických systémov, spojené s ich pocitom a umelou inteligenciou. Hlavnými prioritami výrobcov sú prerozdelenie svetového trhu, prepustenie kvalitnejšieho tovaru na trh s nižšími nákladmi a rozmanitejším sortimentom.