”Jos koneet tuottavat kaiken tarvitsemamme, lopputulos riippuu siitä, miten ne jaetaan. Jokainen voi nauttia täydellisen ylellisyyden ja rentoutumisen elämästä vain, jos tavaroita tuottavista koneista tulee yhteistä omaisuutta, tai jos suurin osa ihmisistä päätyy katastrofaalisesti köyhiksi, jos autojen omistajat vastustavat vaurauden uudelleenjakoa … Todellisuudessa meidän ei pitäisi pelätä robotteja, vaan kapitalismia. , - Stephen Hawking.
Historiallinen viite. Robottien synty ja maailman tuotannon robotisointi 1900-luvulla
Nykyaikaisten robottien prototyypit ilmestyivät antiikin Kreikan aikoina. Noin. Pharosin asukkaat asensivat neljä kullattua naishahmoa automaattisella ohjauksella, jotka olivat selvästi näkyvissä kaukaa. Päivän aikana he heijastivat auringonvaloa ja illalla palavat kuin lyhdyt.
Tiedetään, että arabitieteilijä ja keksijä Al-Jazari loi XII vuosisadalla veneen mekaanisten muusikoiden kanssa, jotka viihdyttivät ihmisiä soittamalla soittimia.
Noin vuonna 1495 Leonardo da Vinci loi suunnitelman humanoidirobotaarille. Ei tiedetä, yrittikö hän kerätä sitä, mutta 1900-luvun puolivälissä löydetyt käsikirjoitukset osoittavat, että mekaaninen henkilö voi istua, liikuttaa käsiään ja päätä ja jopa avata visiirin.
Suunnitelma Leonardo-robotille.
XVI-XVIII vuosisatojen aikana "automaattien" rakentaminen tuli laajalle levinnyttä. Ne olivat ihmisten tai eläinten kaltaisia kellokehysmekanismeja, jotka pystyivät suorittamaan raajojen melko monimutkaisia liikkeitä.
Vuonna 1738 Jacques de Vaucanson loi ensimmäisen "androidin" - humanoidilaitteen, joka soitti huilua. Lisäksi ranskalainen mekaanikko ja keksijä tuli tunnetuksi suunnittelemalla mekaanisia ankkoja, jotka voisivat nokata ruokaa.
Mainosvideo:
Jacques de Vaucansonin mekaaninen ankka.
Lisäksi meille tuli tietoa venäläisestä insinööristä Pafnutiy Chebyshevistä, joka 1800-luvun lopulla keksi "stop-walk" - mekaanisen koneen, jolla oli korkea maastohiihtokyky.
Pafnutiy Chebyshevin jalkaauto.
Nikola Tesla ei myöskään voinut pysyä poissa. Vuoden 1898 suuri nero loi ja osoitti yleisölle pienoiskoossa radio-ohjattavan aluksen.
Teslan radio-ohjattu alus.
Vuonna 1920 tšekkiläinen kirjailija Karel Čapek ja hänen veljensä Josef loivat sanan robotti. He käyttivät tätä sanaa ensimmäisen kerran näytelmässä "Rossum Universal Robots", joka kertoo tapahtumista tehtaassa, joka tuottaa "keinotekoisia ihmisiä". Näytelmä lavastettiin vuonna 1921 Prahassa. Se oli suuri menestys ja auttoi popularisoimaan termiä "robotti".
Tšekin kielellä sana robota tarkoittaa "kovaa työtä", "kovaa työtä", "corvee" (vrt. Bulgarian ryöstäjä "orja"), ja venäjänkielisissä käännöksissä käytettiin sitten sanaa "työntekijä".
Kiinnostus robotteihin kasvoi. Vuonna 1927 amerikkalainen insinööri J. Wensley suunnitteli ääniohjatun robotin "Mr. Televox", joka näytti mieheltä ja kykeni suorittamaan elementtiset äänikomennot. Tästä robotista tuli näyttely New Yorkin maailmanmessuilla. Vuonna 1928 robotti Eric toivotti vierailijat British Modeling Engineers -näyttelyyn. Samana vuonna luotiin tohtori Nishimura Makotan johdolla ensimmäinen japanilainen robotti, "Naturalist", joka pystyy siirtämään käsiään ja pääään sähkökäytöllä. Myöhemmin tätä androidia alettiin pitää Japanin robotiikan esi-isänä.
Vuonna 1936 luotiin ensimmäinen Neuvostoliiton robotti, B2M. Moskovan koulupoika Vadim Matskevich rakensi androidin, josta hän sai tutkintotodistuksen Pariisin maailmannäyttelyssä vuonna 1937. V. V. Matskevitšista tuli myöhemmin teknillisten tieteiden kandidaatti, monien suosittujen tieteellisten teosten ja kirjojen kirjoittaja.
30-luvun alusta lähtien on ilmestynyt rakenteita, jotka muistuttavat ulkoisesti humanoidisia olentoja, jotka pystyvät suorittamaan yksinkertaisimmat kädenliikkeet ja tuottamaan lauseita ihmisen käskyllä. On tietoja, että noina vuosina robotteja tuotti pääasiassa Westinghouse-yhtiö, jotkut saksalaiset ja hollantilaiset insinöörit mainostarkoituksiin.
Vuosi 1936 oli käännekohta tieteen ja tekniikan kehityksen historiaan. Englantilainen matemaatikko Alan Mothison Turing esitteli käsitteen "abstrakti laskentalaite" (tunnetaan nykyään "Turingin koneena"), joka pystyy suorittamaan mielivaltaisen monimutkaisuuden laskelmat yksinkertaisimmilla luku- ja siirtotoiminnoilla, ja ennakoi ilmestymistä 1940-luvun lopulla. yleiset tietokoneet. Noina vuosina joukko tutkijoita (J. von Neumann, G. Walter, W. R. Ashby, C. Shannon ja muut) kehitti algoritmien teorian, joka perustui ihmisen hermoston, tietokoneiden ja automaattisen ohjausjärjestelmien välisten analogioiden tutkimukseen. Myöhemmin siitä tuli yksi laskennallisen matematiikan teoreettisista lähtökohdista, ja sitten - kybernetiikka ja robottiikka.
Vuonna 1938 "Electro" ilmestyi maailmaan: 120 kg painava android oli kaksi metriä pitkä, pystyi kävelemään, puhumaan ja jopa tupakoimaan. Robotin on suunnitellut insinööri Joseph Barnett.
Video Electro-robotista:
Vuonna 1942 kuuluisa tieteiskirjailija, amerikkalainen tiedemies ja tieteen popularisoija Isaac Asimov julkaisi tarinasarjan "Olen robotti", jossa yhdessä hän yritti ensin laatia robotin käyttäytymisen ja heidän vuorovaikutuksensa ihmisen kanssa. Kokoelman tarina on rakennettu haastattelun muodossa tohtori Susan Kelvinille vuonna 2057, jossa hän jakaa muistot työstään kokopäiväisenä robottipsykologina maailman johtavasta positronisten robottien tuotannosta USA: n robotit ja mekaaniset miehet, Inc.
Kokoelman tarinoita yhdistävä yleinen idea on ratkaista robotteihin liittyvät ongelmat, jotka johtuvat robotiikan lakien rauta logiikan ja inhimillisen tekijän ristiriidasta. Nämä periaatteet, joita kutsuttiin myöhemmin robotiikan kolme lakia, olivat seuraavat:
- Robotti ei voi vahingoittaa henkilöä tai osaltaan vahingoittaa toimimattomuudellaan.
- Hänen on suoritettava henkilön määräykset paitsi ne, jotka ovat ensimmäisen lain vastaisia.
- Robotin on varmistettava oma turvallisuutensa, ellei se ole ensimmäisen ja toisen lain vastainen.
Yksi teollisen robotiikan pioneereista, robottiyrityksen Unimation perustaja ja toimitusjohtaja Joseph F. Engelberger uskoo, että A. Azimovin kolme robottilakia ovat normit, joita asiantuntijoiden on noudatettava luotaessa moderneja robotteja.
50-luvulla tuotannon automatisointi ja robotisointi saavuttivat uuden tason ja niistä tuli massailmiö.
American Robotics Institute (RIA): n mukaan teollisuusrobotti on ohjelmoitava monitoiminen manipulaattori, joka on suunniteltu siirtämään esineitä ennalta määrätyillä reiteillä muuttuvilla ohjelmoitavilla liikkeillä. Lähellä tätä on eurooppalainen määritelmä, jossa robotit ymmärretään vain universaaleiksi automaattisiksi laitteiksi, joilla on vähintään kolmen liikkuvuuden aste, varustettuna erilaisilla tartuntalaitteilla ja helposti ohjelmoitavalla ohjausjärjestelmällä.
Silloin alettiin luoda ensimmäisiä teollisuusroboteja, jotka suorittivat laitteiden kokoamisen ja yksinkertaisimmat yksitoikkoiset toiminnot. Radioaktiivisten aineiden kanssa työskentelemiseksi kehitettiin mekaanisia manipulaattoreita, jotka kopioivat ihmisen käsien liikkeet turvallisessa paikassa. Esimerkki on kauko-ohjattava vaunu, joka kehitettiin vuonna 1960 manipulaattorin, televisiokameran ja mikrofonin avulla, jota käytettiin alueen tutkimiseen ja näytteiden keräämiseen voimakkaasti radioaktiivisilta alueilta.
Ensimmäisen robottivarren kehitti itseoppinut keksijä George Devol vuonna 1954. Rakenne painoi kaksi tonnia ja sitä kontrolloitiin magneettiseen rumpuun tallennetulla ohjelmalla. Tämä järjestelmä sai nimensä "Unimate", laitteelle annettiin patentti, ja sitten keksijä vuonna 1961 perusti yrityksen "Unimation". Tätä järjestelmää alettiin käyttää metalliosien valuun muotteista. Tartuntalaite toimi hydraulisen käytön avulla. Samana vuonna 1961 tämä yritys asensi ensimmäisen teollisuusrobotin. Se toteutettiin General Motorsin tehtaalla New Jerseyssä valimoalueella. Sitten uutuutta testattiin Chryslerin ja Fordin tehtaissa.
Manipulaattori "Unimate".
Tällä robotilla oli viisi vapausastetta (mikä se on, kerromme seuraavissa artikkeleissa) ja kahdella "sormella" olevan tarttujan. Tämä kone oli tehokkaampi ja nopeampi kuin ihmiset. Työn tarkkuus oli melko korkea - 1,25 mm. Viallisten osien määrä on vähentynyt.
Vuonna 1965 General Electricin insinööri Ralph Mosher kehitti Walking Truck -robotin kuormien kuljettamista ja useita vastaavia toimintoja varten.
Video kävelykuorma-robotista:
Vuodesta 1967 lähtien teollisuusrobotit ovat tulleet Eurooppaan. Hitsausrobotit ja maalarit ilmestyvät. Videokameroiden ja antureiden avulla manipulaattorit oppivat määrittämään tuotteiden mitat ja niiden sijainnin.
Vuonna 1968 robotisointi alkoi kehittyä Japanissa. Japanilainen yritys "Kawasaki Heavy Industries, Ltd." sai lisenssin robotin valmistamiseksi "Unimation Inc." ja koonnut ensimmäisen teollisuusrobottinsa. Alun perin tällaisten robottien tarjonta oli vähäistä, ja niitä käytettiin pääasiassa hitsauksessa ja ruiskuttamisessa.
70-luvut ovat kuluneet robottiikan nopeassa kehityksessä. Vuonna 1982 IBM loi ensimmäisen virallisen kielen robottijärjestelmien ohjelmointiin. Vuonna 1984 Adept toi markkinoille ensimmäisen sähkökäyttöisen Scara -robotin.
Jos vuonna 1968 Japani oli yksi tulokkaista robottiikan tuotannossa ja kehittämisessä, niin 80-luvun alkupuolelle mennessä alan teollisuutta harjoittavien yritysten lukumäärä kasvoi useita kertoja - 10-175. Jos japanilainen tuotti tuotannon muodostumisen alussa noin 200 robottia, niin vuonna 1981 - jo 22100 kappaletta.
Yhteensä kaudella 1968 - 1981. Japanin tehtaissa valmistettiin 98 800 robottia. Vuonna 1982 teollisuusrobotien puisto Japanissa oli yhteensä noin 13 000, vuonna 1984 - 65 000, vuonna 1985 - 93 000, vuonna 1986 - 116 000 ja vuonna 1989 - 174 000! Ja tämä tapahtuu ottamatta huomioon ohjelmoimattomia manipulaattoreita, joissa ei ole jäykkää ohjausta. Sittemmin Japani on aloittanut matkan tullakseen maailman robottipääkaupungiksi. 1900-luvun loppuun mennessä robotteja tuotti noin 130 yritystä. Johtavia japanilaisia robottiyrityksiä ovat: Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Aida Engineering, Matsushita Electric Company, Yasukawa Electric ja muut.
Yhdysvallat oli pitkään 80-luvun alkupuolella teollisuusrobottikannan suhteen huonompi kuin muut maat. Vuonna 1984 robotteja oli noin 13 000, vuonna 1985 - 20 000. Yhdysvaltojen teollisuudessa on käytetty vuodesta 1981 lähtien yhteensä 3 500 robottia ja vuonna 1989 yli 35 000 robottia.
Sitten noin 20 yritystä osallistui robottien kehittämiseen, joista tunnetuimpia olivat Cincinnati Milacron ja Unimation (jotka 80-luvun alussa siirrettiin Westinghouse -konserniin). Useimmiten Yhdysvaltojen teollisuusrobotit otettiin käyttöön autoteollisuudessa, missä niitä käytettiin kappaleiden pistehitsaukseen. Vuoteen 1981 mennessä General Motorsissa oli jo 270 robottia. Myös robotit esittelivät Ford, Chrysler ja muut yritykset.
Myös teollistumisen vauhti kasvoi Länsi-Euroopassa.
Kolmas maa teollisuusrobotien kehittämisessä ja niiden toteutuksen laajuus on Saksan liittotasavalta. Vuonna 1980 teollisuusrobotteja tuotti 22 yritystä, ja nyt on yli 90 yritystä, jotka toimittavat noin 200 eri mallia, mutta ASEA, Kuka, Volkswagen jakaa vähintään 50% kaikista käytetyistä teollisuusroboteista..
Teollisuusrobotien puisto Saksassa vuonna 1980 oli noin 1300, vuonna 1984 - 6600, vuonna 1986 - 12400 ja vuoden 1988 alkuun mennessä - 14900 yksikköä, joista noin puolet käytettiin autoteollisuudessa.
90-luvun alkupuolella tapahtui läpimurto robotiikan kehittämisessä: ohjain ilmestyi intuitiivisella ohjausrajapinnalla, jota operaattori voi ohjata. Hän pystyi muuttamaan työn parametreja ja säätelemään tilaa. Tieteen ja tekniikan kehitys on mahdollistanut robotien kehityskyvyn, älykkyyden ja hallinnan parantamisen. Niiden toiminnot ja luotettavuus vain kehittyivät: monimutkaisuus, työn nopeus, akselien lukumäärä kasvoivat, lisämateriaaleja alettiin käyttää. Keinoälyn luomiseen on myös otettu useita luottamuksellisia askelia.
Totta, että 1990-luvun puolivälissä robottien käyttöönotto ja suurten projektien rahoitus vähenivät jonkin verran. Useista syistä robottilaitteita käytettiin vain autojen kokoonpanoon ja joihinkin muihin teollisuudenaloihin. Kehitys- ja käyttökustannukset olivat erittäin korkeat, mutta vuoteen 2000 mennessä tuotanto alkoi jälleen kasvaa, kasvaen 30% vuodessa.
1900-luvun johtavat robottivalmistajat olivat Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Yasukawa Electric, Matsushita Electric Company (Japani); Cincinnati Milacron, Unimation, GMF Robotics, IBM (USA); ASEA (Ruotsi); Volkswagen ja Kuka (Saksa); Renault (Ranska); Comau-Fiat (Italia); Tralfa (Norja); GEC ja Dainichi Sykes (UK).
Johtavien yritysten robottien suorituskykyindikaattorit alkoivat jo saavuttaa suuria korkeuksia: Unimate-, Versatran-, Kawasaki Unimate-, Trallfa-, ASEA-, Kuka-, jne. -Robotit voivat toimia ilman keskeytyksiä 500: n kunnossapidon ajaksi - 700 tuntiin, niiden kokonaisikäikä nousee 40 tuhanteen tuntiin. Korjauksen ja vaihdon aikana seisokkeihin liittyvät menetykset eivät ylittäneet 2% kokonaistyöajasta. Kaikki nämä tekijät johtivat hyviin kustannussäästöihin valmistajille.
Yksi maailman teollisuuden tieteellisen ja teknologisen kehityksen tärkeimmistä suunnista 1900-luvun lopulla oli joustavien tuotantojärjestelmien luominen (tarkka määritelmä annetaan seuraavassa artikkelissa). Tällaiset järjestelmät ovat lisänneet pienimuotoisen ja erätuotannon tehokkuutta. Vuonna 1987 360-370 GPS oli toiminnassa ympäri maailmaa, esimerkiksi Japanissa - 102, Yhdysvalloissa - 66, Saksassa - 40, Isossa-Britanniassa - 36, Italiassa - 32, Ranskassa - 30, Ruotsissa - 10.
1900-luvun lopulla tuotannon robotisointi toteutettiin melko intensiivisesti kaikissa teollisuusmaissa. Robottijärjestelmien parannuksia luotiin ja tutkittiin yhdistämällä niiden sensaatio ja tekoäly. Valmistajien tärkeimmät prioriteetit ovat maailmanmarkkinoiden uudelleenjakelu, laadukkaampien tuotteiden luovuttaminen markkinoille alhaisemmalla omahinnalla ja monipuolisemmalla tuotevalikoimalla.