„Kui masinad toodavad kõike vajalikku, sõltub tulemus sellest, kuidas neid levitatakse. Kõik saavad täielikku luksust ja lõõgastust nautida vaid siis, kui kaupa tootvad masinad saavad ühisvaraks või kui enamik autosid on katastroofiliselt vaesed, kui autode omanikud on rikkuse ümberjagamisele vastu … Tegelikult ei peaks me kartma roboteid, vaid kapitalismi. , - Stephen Hawking.
Ajalooline viide. Robotite teke ja maailmatootmise robotiseerimine 20. sajandil
Kaasaegsete robotite prototüübid ilmusid Vana-Kreeka päevil. Umbes. Pharosi elanikud paigaldasid neli kullatud automaatse juhtimisega naisfiguuri, mis olid kaugelt selgelt nähtavad. Päeval peegeldasid nad päikesevalgust ja õhtul põlesid nagu laternad.
On teada, et XII sajandil lõi araabia teadlane ja leiutaja Al-Jazari paadi mehaaniliste muusikutega, kes lõbustasid inimesi muusikariistade mängimisega.
Umbes 1495. aastal lõi Leonardo da Vinci humanoidse robotrüütli kavandi. Pole teada, kas ta üritas seda koguda, kuid 20. sajandi keskel leitud käsikirjad viitavad sellele, et mehaaniline inimene võis istuda, käsi ja pead liigutada ning isegi visiiri avada.
Leonardo roboti plaan.
XVI-XVIII sajandil sai Euroopas laialt levinud automaatide ehitamine. Need olid kellavärgi mehhanismid, sarnased inimestele või loomadele, mis suutsid jäsemete üsna keerulisi liigutusi teha.
Aastal 1738 lõi Jacques de Vaucanson esimese "android" - humanoidseade, mis mängis flööti. Samuti sai prantsuse mehaanik ja leiutaja kuulsaks mehaaniliste partide kavandamise, millest saaks toitu noppida.
Reklaamvideo:
Jacques de Vaucansoni mehaaniline part.
Samuti jõudis meieni teave vene inseneri Pafnutiy Chebyshevi kohta, kes 19. sajandi lõpus leiutas "stop-walk" - mehaanilise masina, millel oli suur murdmaasuvisus.
Pafnutiy Chebyshev jalgsi liikuv auto.
Ka Nikola Tesla ei saanud eemale hoida. 1898. aasta suur geenius lõi ja demonstreeris üldsusele miniatuurset raadio teel juhitavat laeva.
Tesla raadio teel juhitav laev.
1920. aastal lõid tšehhi kirjanik Karel Čapek ja tema vend Josef sõna “robot”. Esmalt kasutasid nad seda sõna näidendis "Rossumi universaalsed robotid", mis räägib sündmustest tehases, mis toodab "tehislikke inimesi". Näidend lavastati 1921. aastal Prahas ja oli suure eduga ning aitas populariseerida mõistet "robot".
Tšehhi keeles tähendab sõna robota "rasket tööd", "rasket tööd", "corvee" (vrd bulgaaria röövlit "ori") ja vene tõlgetes kasutati siis sõna "töötaja".
Huvi robotite vastu kasvas. 1927. aastal konstrueeris ameerika insener J. Wensley hääle abil juhitava roboti "Hr Televox", mis nägi välja nagu mees ja oli võimeline täitma elementaarseid häälkäsklusi. Sellest robotist sai näitus New Yorgis toimuval maailmanäitusel. 1928. aastal tervitas robot Eric Briti modelleerimisinseneride näituse külastajaid. Samal aastal loodi dr Nishimura Makota juhtimisel esimene Jaapani robot "Naturalist", mis on võimeline elektriajami abil oma käsi ja pead liigutama. Hiljem hakati seda androidit pidama Jaapani robootika esiisaks.
1936. aastal loodi esimene Nõukogude robot, B2M. Moskva koolipoiss Vadim Matskevitš ehitas androidi ja selle eest pälvis ta diplomi 1937. aastal Pariisis toimunud maailmanäitusel. V. V. Hiljem sai Matskevitš tehnikateaduste kandidaadiks, paljude populaarteaduslike tööde ja raamatute autoriks.
Alates 30. aastate algusest on ilmunud struktuure, mis sarnanevad väliselt humanoidsete olenditega, mis on võimelised inimese käsul sooritama kõige lihtsamaid käeliigutusi ja taasesitama fraase. On teavet, et neil aastatel tootis roboteid reklaami eesmärgil peamiselt Westinghouse'i ettevõte, mõned Saksa ja Hollandi insenerid.
1936 oli pöördepunkt teaduse ja tehnoloogia arengu ajaloos. Inglise matemaatik Alan Mothison Turing tutvustas "abstraktse arvutusmasina" (nüüd tuntud kui "Turingi masin") mõistet, mis on võimeline lihtsate lugemis- ja nihutamisoperatsioonide abil arvutama suvalise keerukuse arvutusi ning nägi ette ilmumist 1940ndate lõpus. universaalsed arvutid. Neil aastatel töötasid mitmed teadlased (J. von Neumann, G. Walter, W. R. Ashby, C. Shannon jt) välja algoritmide teooria, mis põhines inimese närvisüsteemi, arvutite ja automaatsete juhtimissüsteemide analoogiate uurimisel. Hiljem sai sellest arvutusliku matemaatika üks teoreetilisi algeid, seejärel - küberneetika ja robootika.
1938. aastal ilmus maailmas "Electro": android, kes kaalus 120 kg, oli kahe meetri pikkune, võis kõndida, rääkida ja isegi suitsetada. Roboti kavandas insener Joseph Barnett.
Video robotist Electro:
Kuulus ulmekirjanik, ameerika teadlane ja teaduse populariseerija Isaac Asimov avaldas 1942. aastal lugude sarja "Ma olen robot", milles ühes ta püüdis kõigepealt sõnastada robotite käitumise ja nende inimestega suhtlemise põhiprintsiibid. Kogumiku lugu on üles ehitatud intervjuu vormis doktor Susan Kelviniga aastal 2057, milles ta jagab oma mälestusi oma tööst positroonsete robotite korporatsiooni "USA robotid ja mehaanilised mehed, Inc." tootmisel maailma juhtivtöötajate robot-psühholoogina.
Kogumiku lugusid ühendav üldine idee on lahendada robotitega seotud probleemid, mille võib seostada robootikaseaduste ja inimliku teguri raudse loogika kokkupõrkega. Need põhimõtted, mida hiljem nimetatakse robootika kolmeks seaduseks, olid järgmised:
- Robot ei saa oma tegevusetusega inimest kahjustada ega kahjustamisele kaasa aidata.
- Ta peab täitma inimese korraldusi, välja arvatud need, mis on vastuolus esimese seadusega.
- Robot peab tagama enda turvalisuse, välja arvatud juhul, kui see on vastuolus esimese ja teise seadusega.
Tööstusliku robootika üks pioneere, robootikaettevõtte Unimation asutaja ja president Joseph F. Engelberger usub, et A. Azimovi kolm robootikaseadust on standardid, mida spetsialistid peavad tänapäevaste robotite loomisel järgima.
50ndatel jõudis tootmise automatiseerimine ja robotiseerimine uuele tasemele ja muutus massinähtuseks.
Ameerika robootika instituudi (RIA) andmetel on tööstusrobot ümberprogrammeeritav multifunktsionaalne manipulaator, mis on ette nähtud objektide liikumiseks etteantud radadel muutuvate programmeeritavate liikumiste abil. Selle lähedal on Euroopa määratlus, kus roboteid mõistetakse ainult kui vähemalt kolme liikumisastmega universaalseid automaatseid seadmeid, mis on varustatud mitmesuguste haardeseadiste ja hõlpsalt ümberprogrammeeritava juhtimissüsteemiga.
Just siis hakati looma esimesi tööstusroboteid, mis viisid läbi seadmete kokkupaneku ja kõige lihtsamad monotoonsed toimingud. Radioaktiivsete materjalidega töötamiseks töötati välja mehaanilised manipulaatorid, mis kopeerisid inimese käte liikumist kindlas kohas. Näitena võib tuua 1960. aastal välja töötatud kaugjuhitava käru koos manipulaatori, telekaamera ja mikrofoniga, mida kasutati piirkonna uurimiseks ja proovide kogumiseks suure radioaktiivsusega aladel.
Esimese robotkäe töötas välja iseõppinud leiutaja George Devol 1954. aastal. Konstruktsioon kaalus kaks tonni ja seda juhiti magnetilisele trumlile salvestatud programmi abil. Selle süsteemi nimi oli "Unimate", seadme jaoks anti välja patent ja seejärel asutas leiutaja 1961. aastal ettevõtte "Unimation". Seda süsteemi hakati kasutama metallosade valamiseks vormidest. Haardeseade töötas hüdraulilise ajami abil. Samal aastal 1961 paigaldas see ettevõte esimese tööstusliku roboti. Seda rakendati General Motorsi tehases New Jerseys valukohas. Seejärel testiti uudsust Chrysleri ja Fordi tehastes.
Manipulaator "Unimate".
Sellel robotil oli viis vabadusastet (mis see on, me räägime järgmistes artiklites) ja kahe "sõrmega" haarats. See masin oli tõhusam ja kiirem kui inimesed. Töö täpsus oli üsna kõrge - kuni 1,25 mm. Defektideta osade arv on vähenenud.
Aastal 1965 töötas General Electricu insener Ralph Mosher välja roboti Walking Truck roboti koorma kandmiseks ja paljude sarnaste funktsioonide jaoks.
Video kõndimisrobotist:
Alates 1967. aastast on Euroopasse tulnud tööstusroboteid. Ilmuvad keevitusrobotid ja maalrid. Videokaamerate ja andurite abil õpivad manipulaatorid määrama toodete mõõtmed ja nende asukoha.
1968. aastal hakkas Jaapanis arenema robotiseerimine. Jaapani ettevõte "Kawasaki Heavy Industries, Ltd." sai roboti valmistamise litsentsi firmalt "Unimation Inc." ja pani kokku oma esimese tööstusroboti. Algselt oli selliste robotite pakkumine väike ja neid kasutati peamiselt keevitamisel ja pihustamisel.
Robootika kiire arenguga on möödunud 70-ndad. 1982. aastal loob IBM esimese ametliku keele robotiseeritud süsteemide programmeerimiseks. 1984. aastal tutvustas Adept esimest elektritoitega robotit Scara.
Kui 1968. aastal oli Jaapan üks uustulnukaid robootika tootmises ja arendamises, siis 80-ndate alguseks kasvas selle tööstusega tegelevate ettevõtete arv mitu korda - 10–175. Kui tootmise alguse alguses tootis Jaapan umbes 200 robotit, siis 1981. aastal - juba 22100 tükki.
Kokku perioodil 1968–1981. Jaapani tehastes toodeti 98 800 robotit. 1982. aastal oli Jaapani tegelike tööstusrobotite park kokku umbes 13 000, 1984. aastal - 65 000, 1985. aastal - 93 000, 1986. aastal - 116 000 ja 1989. aastal - 174 000! Ja seda ilma programmeerimata manipulaatoriteta, millel pole jäika juhtimist. Pärast seda on Jaapan alustanud reisi, et saada maailma robotikapitaliks. 20. sajandi lõpuks oli robotite tootmisega seotud umbes 130 ettevõtet. Juhtivate Jaapani robootikaettevõtete hulka kuuluvad: Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Aida Engineering, Matsushita Electric Company, Yasukawa Electric ja teised.
80ndate alguses olid Ameerika Ühendriigid pikka aega tööstusrobotite laevastiku osas teistest riikidest halvemad. 1984. aastal oli robotite arv umbes 13 000, 1985. aastal 20 000. Kokku on USA tööstuses alates 1981. aastast kasutatud 3500 robotit ja 1989. aastal üle 35 000 roboti.
Siis tegeles robotite väljatöötamisega umbes 20 ettevõtet, neist kuulsamad olid Cincinnati Milacron ja Unimation (mis 80-ndate alguses kanti üle Westinghouse-i kontserni). Kõige sagedamini tutvustati osariikide tööstusroboteid autotööstuses, kus neid kasutati kerede keevitamiseks. 1981. aastaks oli General Motorsis juba 270 robotit. Samuti tutvustasid roboteid Ford, Chrysler ja teised ettevõtted.
Samuti kasvas Lääne-Euroopas industrialiseerimise tempo.
Kolmas riik tööstusrobotite väljatöötamisel ja nende rakendamisel on Saksamaa Liitvabariik. 1980. aastal tegutses 22 tööstusroboteid tootvat ettevõtet ja nüüd on enam kui 90 ettevõtet tarninud umbes 200 erinevat mudelit, kuid vähemalt 50% kõigist kasutatavatest robotitest jagavad ASEA, Kuka, Volkswagen.
Tööstusrobotite park oli Saksamaal 1980. aastal umbes 1300, 1984. aastal - 6600, 1986. aastal - 12400 ja 1988. aasta alguseks - 14900 ühikut, millest umbes pooled kasutati autotööstuses.
90-ndate aastate alguses toimus läbimurre robootika arendamisel: ilmus kontroller intuitiivse juhtimisliidesega, mida operaator sai juhtida. Ta oskas muuta töö parameetreid ja reguleerida režiimi. Teaduslik ja tehnoloogiline areng on võimaldanud suurendada robotite arenguvõimalusi, intelligentsust ja kontrolli. Nende funktsioonid ja töökindlus ainult arenesid: keerukus, töö kiirus, telgede arv kasvas, hakati kasutama lisamaterjale. Tehisintellekti loomise suunas on astutud ka mitmeid enesekindlaid samme.
Tõsi, 1990-ndate keskel oli robotite kasutuselevõtt ja suurte projektide rahastamine teataval määral vähenenud. Mitmel põhjusel kasutati robotiseadmeid ainult autode kokkupanekuks ja mõnes muus tööstuses. Arendus- ja kasutuskulud olid väga kõrged, kuid 2000. aastaks hakkas tootmine taas kasvama, kasvades igal aastal 30%.
20. sajandi juhtivad robotitootjad olid Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Yasukawa Electric, Matsushita Electric Company (Jaapan); Cincinnati Milacron, Unimation, GMF Robotics, IBM (USA); ASEA (Rootsi); Volkswagen ja Kuka (Saksamaa); Renault (Prantsusmaa); Comau-Fiat (Itaalia); Tralfa (Norra); GEC ja Dainichi Sykes (Suurbritannia).
Juhtivate ettevõtete robotite jõudlusnäitajad hakkasid juba saavutama suuri kõrgusi: robotid Unimate, Versatran, Kawasaki Unimate, Trallfa, ASEA, Kuka jne võiksid töötada katkestusteta hoolduses kuni 500 - 700 tundi, nende kogu kasutusiga pikeneb 40 tuhande tunnini. Seisakuga seotud kahjud remondi ja ülemineku ajal ei ületanud 2% kogu tööajast. Kõik need tegurid andsid tootjatele hea kulude kokkuhoiu.
Maailmatööstuse teaduse ja tehnoloogia arengu üheks peamiseks suunaks 20. sajandi lõpus oli paindlike tootmissüsteemide loomine (täpne määratlus antakse järgmises artiklis). Sellised süsteemid on suurendanud väikesemahulise ja partiitootmise efektiivsust. 1987. aastal töötas kogu maailmas 360-370 GPS-i, näiteks Jaapanis - 102, USAs - 66, Saksamaal - 40, Suurbritannias - 36, Itaalias - 32, Prantsusmaal - 30, Rootsis - 10.
20. sajandi lõpus tehti kõigis tööstusriikides üsna intensiivselt tootmise robotiseerimist. Loodi ja uuriti robotsüsteemide täiustamist, mis seostati nende sensatsiooni ja tehisintellektiga. Tootjate peamised prioriteedid on maailmaturu ümberjaotamine, madalama omahinna ja mitmekesisema sortimendiga parema kvaliteediga toodete turule laskmine.
