„Ако машините произвеждат всичко необходимо, резултатът ще зависи от начина на разпределение. Всеки може да се наслади на живот на пълен лукс и релакс, само ако машините, които произвеждат стоки, станат обща собственост или повечето хора ще се окажат катастрофално бедни, ако собствениците на колите се противопоставят на преразпределението на богатството … В действителност не трябва да се страхуваме от роботи, а от капитализъм. , - Стивън Хоукинг.
Историческа справка. Появата на роботи и роботизацията на световното производство през 20 век
Прототипите на съвременните роботи се появиха по времето на древна Гърция. На около. Жителите на Фарос инсталирали четири позлатени женски фигури с автоматични контроли, които ясно се виждали отдалеч. През деня те отразяваха слънчевата светлина, а вечер изгаряха като фенери.
Известно е, че през XII век арабският учен и изобретател Ал Джазари създава лодка с механични музиканти, които забавляват хората, като свирят на музикални инструменти.
Около 1495 г. Леонардо да Винчи създава план за хуманоиден роботизиран рицар. Не се знае дали се е опитал да го събере, но откритите в средата на 20 век ръкописи показват, че един механичен човек може да седи, да движи ръцете и главата си и дори да отвори козирка.
План за робота на Леонардо.
През XVI-XVIII в. В Европа строежът на "автомати" придобива широко разпространение. Това бяха механизми по часовников механизъм, подобни на хора или животни, които бяха в състояние да извършват доста сложни движения на крайниците.
През 1738 г. Жак дьо Вокансон създава първия "андроид" - хуманоидно устройство, което свири на флейта. Също така, френски механик и изобретател стана известен с проектирането на механични патици, които могат да кълват храна.
Промоционално видео:
Механичната патица на Жак дьо Вокансон.
Също така, информация за руския инженер Пафнутий Чебишев достигна до нас, който в края на 19 век изобретява „стоп-разходката“- механична машина, която има висока способност за преминаване през цялата страна.
Пешеходната кола на Пафнутий Чебишев.
Никола Тесла също не можеше да остане настрана. Големият гений през 1898 г. създаде и демонстрира на обществеността миниатюрен радиоуправляем кораб.
Радиоуправляемият кораб на Tesla.
През 1920 г. чешкият писател Карел Чапек и брат му Йозеф измислят думата „робот“. Първо използваха тази дума в пиесата „Розум Универсални Роботи“, която разказва за събитията във фабрика, която произвежда „изкуствени хора“. Пиесата е поставена през 1921 г. в Прага и има голям успех и спомага за популяризирането на термина „робот“.
На чешки думата robota означава „труд“, „труд“, „корве“(вж. На български роб „роб“), а в руски преводи думата „работник“се използва след това.
Интересът към роботите расте. През 1927 г. американският инженер Дж. Уенсли проектира гласово управлявания робот "Мистър Телевокс", който прилича на човек и е способен да изпълнява елементарни гласови команди. Този робот стана изложба на Световния панаир в Ню Йорк. През 1928 г. роботът Ерик посреща посетителите на изложението на Британската асоциация на инженерите по моделиране. През същата година, под ръководството на д-р Нишимура Макота, е създаден първият японски робот, „Naturalist“, способен да движи ръцете и главата си с помощта на електрическо задвижване. Впоследствие този андроид започна да се смята за прародител на японската роботика.
През 1936 г. е създаден първият съветски робот, B2M. Московският ученик Вадим Мацкевич построил андроид и за това получил диплома на Световното изложение в Париж през 1937г. V. V. По-късно Мацкевич става кандидат на техническите науки, автор на много популярни научни трудове и книги.
От началото на 30-те години се появяват структури, които външно наподобяват хуманоидни същества, способни да извършват най-простите движения на ръцете и да възпроизвеждат фрази по заповед на човек. Има информация, че през онези години роботи са били произвеждани главно от компанията Westinghouse, някои немски и холандски инженери за рекламни цели.
1936 г. е повратна точка в историята на развитието на науката и технологиите. Английският математик Алън Мотисън Тюринг въведе концепцията за "абстрактна изчислителна машина" (сега известна като "машина на Тюринг"), способна да извършва изчисления на произволна сложност с помощта на прости операции за четене и смяна и предвижда появата в края на 40-те години. универсални компютри. В онези години редица учени (Дж. Фон Нойман, Г. Уолтър, У. Р. Ашби, К. Шанън и други) разработиха теорията на алгоритмите, основана на изследването на аналогии между човешката нервна система, компютрите и автоматичните системи за управление. Впоследствие това се превърна в един от теоретичните начала на изчислителната математика, а след това - кибернетиката и роботиката.
През 1938 г. в света се появи „Electro“: андроид с тегло 120 кг, висок два метра, можеше да ходи, да говори и дори да пуши. Роботът е проектиран от инженера Джоузеф Барнет.
Видео на робота Electro:
През 1942 г. известният писател на научна фантастика, американски учен и популяризатор на науката Исаак Азимов публикува поредица от разкази „Аз съм робот“, в една от които за първи път се опита да формулира основните принципи на поведението на роботите и тяхното взаимодействие с хората. Историята на колекцията е изградена под формата на интервю с д-р Сюзън Келвин през 2057 г., в което тя споделя спомените си за работата си като психолог на кадрови роботи на световния лидер в производството на позитронни роботи корпорация "US Robots and Mechanical Men, Inc."
Общата идея, която обединява историите в сборника, е да разреши проблемите, свързани с роботи, които могат да бъдат отнесени към сблъсъка на желязната логика на законите на роботиката и човешкия фактор. Тези принципи, наречени по-късно Трите закона на роботиката, гласиха:
- Роботът не може да навреди на човек или да допринесе за вреда от своето бездействие.
- Той трябва да изпълнява заповедите на дадено лице, с изключение на тези, които са в противоречие с първия закон.
- Роботът трябва да гарантира собствената си безопасност, освен ако не противоречи на първия и втория закон.
Един от пионерите на индустриалната роботика, основателят и президентът на робототехническата фирма Unimation, Джоузеф Ф. Енгелбергер, смята, че трите закона за роботика на А. Азимов са стандартите, които специалистите трябва да спазват при създаването на съвременни роботи.
През 50-те години автоматизацията и роботизацията на производството достигат ново ниво и се превръщат в масово явление.
Според Американския институт по роботика (RIA), индустриалният робот е препрограмируем многофункционален манипулатор, предназначен да движи обекти по предварително определени пътища, използвайки променливи програмируеми движения. Близо до това е европейското определение, където роботите се разбират само като универсални автоматични инсталации с най-малко три степени на мобилност, оборудвани с различни устройства за захващане и лесно препрограмирана система за управление.
Тогава започнаха да се създават първите индустриални роботи, извършващи сглобяването на оборудване и най-простите монотонни операции. За работа с радиоактивни материали са разработени механични манипулатори, които копират движенията на ръцете на човек на безопасно място. Пример е количката с дистанционно управление, разработена през 1960 г. с манипулатор, телевизионна камера и микрофон, която е използвана за изследване на района и събиране на проби в райони с висока радиоактивност.
Първата роботизирана ръка е разработена от самоук изобретател Джордж Девол през 1954г. Структурата тежи два тона и се контролира от програма, записана на магнитен барабан. Тази система е кръстена "Unimate", за устройството е издаден патент, а след това изобретателят през 1961 г. основава компанията "Unimation". Тази система се използва за отливане на метални части от форми. Устройството за захващане работи с помощта на хидравлично задвижване. През същата 1961 г. тази компания инсталира първия промишлен робот. Той е реализиран в завода на General Motors в Ню Джърси на леярна. Тогава новостта е тествана от фабриките Chrysler и Ford.
Манипулатор "Неодушевен".
Този робот имаше пет степени на свобода (каква е, ще разкажем в следващите статии) и захват с два "пръста". Тази машина беше по-ефективна и по-бърза от хората. Точността на работата беше доста висока - до 1,25 мм. Броят на дефектните части е намалял.
През 1965 г. Ралф Мошер, инженер в General Electric, разработи робота Walking Truck за превоз на товари и редица подобни функции.
Видео на робота на пешеходен камион:
От 1967 г. в Европа идват индустриални роботи. Появяват се заваръчни роботи и бояджии. С помощта на видеокамери и сензори манипулаторите се учат да определят размерите на продуктите и тяхното местоположение.
През 1968 г. в Япония започва да се развива роботизация. Японска компания "Kawasaki Heavy Industries, Ltd." получи лиценз за производство на робот от "Unimation Inc." и сглоби първия си индустриален робот. Първоначално доставката на такива роботи е била малка и се използвали главно при заваряване и пръскане.
70-те преминаха в бързото развитие на роботиката. През 1982 г. IBM създава първия официален език за програмиране на роботизирани системи. През 1984 г. от Adept е представен първият робот Scara с електрическо захранване.
Ако през 1968 г. Япония беше един от новодошлите в производството и развитието на роботиката, то до началото на 80-те броят на фирмите, занимаващи се с тази индустрия, нараства многократно - от 10 на 175. Ако в началото на формирането на производството японците произвеждат около 200 робота, то през 1981 г. - вече 22100 броя.
Общо за периода от 1968 до 1981г. 98 800 роботи са произведени в японски фабрики. През 1982 г. паркът на действителните индустриални роботи в Япония възлиза на около 13 000, през 1984 г. - 65 000, през 1985 г. - 93 000, през 1986 г. - 116 000, а през 1989 г. - 174 000! И това е без да се вземат предвид непрограмируемите манипулатори без твърд контрол. Оттогава Япония предприема пътуване, за да се превърне в световна столица на роботите. В края на 20 век в производството на роботи имало около 130 компании. Водещите японски компании по роботика включват: Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Aida Engineering, Matsushita Electric Company, Yasukawa Electric и други.
САЩ бяха по-ниски от останалите страни по отношение на флота от индустриални роботи за дълго време в началото на 80-те години. През 1984 г. броят на роботите е бил приблизително 13 000, през 1985 г. - 20 000. Общо 3500 робота са били използвани в американската индустрия от 1981 г., а през 1989 г. са използвани повече от 35 000.
Тогава около 20 фирми се занимаваха с разработването на роботи, най-известните от които бяха Cincinnati Milacron и Unimation (които в началото на 80-те бяха прехвърлени на концерна Westinghouse). Най-често индустриалните роботи в Щатите са въведени в автомобилната индустрия, където са използвани при точково заваряване на тела. До 1981 г. в General Motors вече има 270 роботи. Също така роботите бяха представени от Ford, Chrysler и други компании.
Също така темпът на индустриализация растеше в Западна Европа.
Третата страна в развитието на индустриалните роботи и мащаба на тяхното прилагане е Федерална република Германия. През 1980 г. имаше 22 компании, произвеждащи индустриални роботи, а сега има над 90 компании, доставящи около 200 различни модела, но поне 50% от всички използвани промишлени роботи са разделени помежду си от ASEA, Kuka, Volkswagen.
Паркът на индустриалните роботи в Германия през 1980 г. е около 1300, през 1984 г. - 6600, през 1986 г. - 12400, а до началото на 1988 г. - 14900 единици, около половината от които са използвани в автомобилната индустрия.
В началото на 90-те настъпи пробив в развитието на роботиката: се появи контролер с интуитивен интерфейс за управление, който може да бъде контролиран от оператор. Той можеше да променя параметрите на работа и да регулира режима. Научният и технологичният прогрес направи възможно увеличаването на възможностите за развитие, интелигентността и контрола над роботите. Техните функции и надеждност само се развиват: сложността, скоростта на работа, броят на осите се увеличава, започват да се използват допълнителни материали. Направени са и няколко уверени стъпки към създаването на изкуствен интелект.
Вярно е, че в средата на 90-те години се наблюдава известен спад при въвеждането на роботи и финансирането на големи проекти. По ред причини роботизираното оборудване се използва само за сглобяване на автомобили и някои други индустрии. Разходите за разработка и употреба бяха много високи, но до 2000 г. производството започна отново да нараства, увеличавайки се с 30% годишно.
Водещите производители на роботи през 20 век бяха Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Yasukawa Electric, Matsushita Electric Company (Япония); Cincinnati Milacron, Unimation, GMF Robotics, IBM (САЩ); ASEA (Швеция); Volkswagen и Kuka (Германия); Рено (Франция); Comau-Fiat (Италия); Tralfa (Норвегия); GEC и Dainichi Sykes (Обединеното кралство).
Показателите за ефективност на роботи от водещи компании вече започнаха да достигат големи висоти: роботи от Unimate, Versatran, Kawasaki Unimate, Trallfa, ASEA, Kuka и др. Можеха да работят без прекъсвания за поддръжка до 500 - 700 часа, общият им експлоатационен живот се увеличава до 40 хиляди часа. Загубите, свързани с престоите по време на ремонт и смяна, не надвишават 2% от общото работно време. Всички тези фактори доведоха до добри икономии на разходи за производителите.
Едно от основните направления на научно-техническия прогрес на световната индустрия в края на 20 век беше създаването на гъвкави производствени системи (точното определение ще бъде дадено в следващата статия). Такива системи повишават ефективността на дребното и серийно производство. През 1987 г. 360-370 GPS работеха по целия свят, например в Япония - 102, САЩ - 66, Германия - 40, Великобритания - 36, Италия - 32, Франция - 30, Швеция - 10.
В края на 20 век роботизацията на производството се провежда доста интензивно във всички индустриални страни. Беше създадено и проучено подобрението на роботните системи, свързано с тяхното усещане и изкуствен интелект. Основните приоритети на производителите са преразпределението на световния пазар, пускането на по-качествени стоки на пазара с по-ниска себестойност и с по-разнообразен асортимент.