„Pokud stroje vyrobí vše, co potřebujeme, bude výsledek záviset na tom, jak je distribuován. Každý si může užít života plného luxusu a odpočinku, pouze pokud se stroje, které vyrábějí zboží, stanou společným majetkem, nebo většina lidí skončí katastroficky chudým, pokud se majitelé aut postaví proti přerozdělování bohatství … Ve skutečnosti bychom se neměli bát robotů, ale kapitalismu. ““, - Stephen Hawking.
Historický odkaz. Vznik robotů a robotizace světové produkce ve 20. století
Prototypy moderních robotů se objevily v dobách starověkého Řecka. Asi o. Obyvatelé Pharosu nainstalovali čtyři zlacené ženské postavy s automatickým ovládáním, které byly z dálky jasně vidět. Přes den odráželi sluneční světlo a večer hořely jako lucerny.
Je známo, že v XII. Století arabský vědec a vynálezce Al-Jazari vytvořil loď s mechanickými hudebníky, kteří bavili lidi hraním na hudební nástroje.
Kolem roku 1495 vytvořil Leonardo da Vinci plán pro humanoidního robotického rytíře. Není známo, zda se o to pokusil, ale rukopisy nalezené v polovině 20. století naznačují, že mechanický člověk mohl sedět, pohybovat pažemi a hlavou a dokonce otevřít hledí.
Plán pro Leonardova robota.
V XVI-XVIII století v Evropě, stavba “automatů” stala se rozšířená. Jednalo se o mechanismy hodinového strojku, podobné lidem nebo zvířatům, které dokázaly provádět poměrně složité pohyby končetin.
V roce 1738 vytvořil Jacques de Vaucanson první „android“- humanoidní zařízení, které hrálo na flétnu. Také francouzský mechanik a vynálezce se stal slavným navrhováním mechanických kachen, které by mohly klovat jídlo.
Propagační video:
Mechanická kachna Jacquese de Vaucansona.
Také se k nám dostaly informace o ruském inženýrovi Pafnutiji Chebyshevovi, který na konci 19. století vynalezl „stop-walk“- mechanický stroj, který měl vysoké možnosti pro běžecké lyžování.
Pafnutiy Chebyshev je pěší chůze.
Nikola Tesla se nemohl držet dál. Velký génius v roce 1898 vytvořil a demonstroval veřejnosti miniaturní rádiem řízenou loď.
Teslova rádiově řízená loď.
V roce 1920 vytvořil český spisovatel Karel Čapek a jeho bratr Josef slovo „robot“. Nejprve použili toto slovo ve hře „Rossum Universal Robots“, která vypráví o událostech v továrně, která produkuje „umělé lidi“. Hra se odehrála v roce 1921 v Praze a byla velkým úspěchem a pomohla popularizovat pojem robot.
V češtině slovo robota znamená „tvrdá práce“, „tvrdá práce“, „corvee“(srov. Bulharský rob „otrok“) a v ruských překladech bylo poté použito slovo „pracovník“.
Zájem o roboty rostl. V roce 1927 navrhl americký inženýr J. Wensley hlasově ovládaného robota „Mr. Televox“, který vypadal jako člověk a byl schopen provádět základní hlasové příkazy. Tento robot se stal výstavou na světové výstavě v New Yorku. V roce 1928 přivítal robot Eric návštěvníky výstavy Britské asociace modelářských inženýrů. Ve stejném roce byl pod vedením Dr. Nishimury Makoty vytvořen první japonský robot, „naturalista“, schopný pohybovat pažemi a hlavou pomocí elektrického pohonu. Následně se tento android začal považovat za předka japonské robotiky.
V roce 1936 byl vytvořen první sovětský robot, B2M. Moskevský školák Vadim Matskevich postavil android a za to mu byl udělen diplom na světové výstavě v Paříži v roce 1937. V. V. Matskevich se později stal kandidátem technických věd, autorem mnoha populárních vědeckých děl a knih.
Od začátku 30. let se objevily struktury, které se navenek podobají humanoidním tvorům, schopným provádět nejjednodušší pohyby rukou a reprodukovat věty na příkaz člověka. Existují informace, že v těchto letech byly roboty vyráběny hlavně společností Westinghouse, některými německými a nizozemskými inženýry pro reklamní účely.
Rok 1936 byl zlomem v historii vývoje vědy a techniky. Anglický matematik Alan Mothison Turing představil koncept „abstraktního výpočetního stroje“(nyní označovaného jako „Turingův stroj“), který je schopen provádět výpočty svévolné složitosti pomocí jednoduchých operací čtení a posunu, a očekával výskyt na konci 40. let 20. století. univerzální počítače. V těchto letech řada vědců (J. von Neumann, G. Walter, W. R. Ashby, C. Shannon a další) vyvinula teorii algoritmů založenou na studiu analogií mezi lidským nervovým systémem, počítači a automatickými řídicími systémy. Následně se stal jedním z teoretických východisek výpočetní matematiky a poté - kybernetiky a robotiky.
V roce 1938 se na světě objevil nápis „Electro“: android vážící 120 kg, byl vysoký dva metry, mohl chodit, mluvit a dokonce kouřit. Robota byl navržen inženýrem Josephem Barnettem.
Video z elektro robota:
V roce 1942 publikoval slavný spisovatel sci-fi, americký vědec a popularizátor vědy Isaac Asimov řadu příběhů „Já jsem robot“, v nichž se nejprve pokusil formulovat základní principy chování robotů a jejich interakce s lidmi. Příběh sbírky je postaven ve formě rozhovoru s Dr. Susan Kelvinovou v roce 2057, ve kterém sdílí své vzpomínky na svou práci jako zaměstnanecký robotický psycholog světového lídra ve výrobě korporace pozitronických robotů „US Robots and Mechanical Men, Inc.“
Obecná myšlenka, která sjednocuje příběhy ve sbírce, je vyřešit problémy spojené s roboty, které lze přičíst střetu železné logiky zákonů robotiky a lidského faktoru. Tyto principy, později nazývané Tři zákony robotiky, zní:
- Robot nemůže ublížit člověku ani přispět k poškození jeho nečinností.
- Musí vykonávat příkazy osoby, s výjimkou těch, které jsou v rozporu s prvním zákonem.
- Robot musí zajistit svou vlastní bezpečnost, pokud to není v rozporu s prvním a druhým zákonem.
Jeden z průkopníků průmyslové robotiky, zakladatel a prezident robotické firmy Unimation, Joseph F. Engelberger, se domnívá, že tři zákony robotiky A. Azimova jsou standardy, které musí odborníci dodržovat při vytváření moderních robotů.
V 50. letech dosáhla automatizace a robotizace výroby nové úrovně a stala se masovým fenoménem.
Podle Amerického institutu robotiky (RIA) je průmyslovým robotem přeprogramovatelný multifunkční manipulátor určený k pohybu objektů podél předem určených cest pomocí proměnných naprogramovaných pohybů. V blízkosti této definice je evropská definice, kde se robotům rozumí pouze univerzální automatické instalace s nejméně třemi stupni mobility, vybavené různými uchopovacími zařízeními a snadno přeprogramovaným řídicím systémem.
Tehdy se začaly vyrábět první průmyslové roboty, provádějící montáž zařízení a nejjednodušší monotónní operace. Pro práci s radioaktivními materiály byly vyvinuty mechanické manipulátory, které kopírovaly pohyby rukou člověka na bezpečném místě. Příkladem je dálkově ovládaný vozík vyvinutý v roce 1960 s manipulátorem, televizní kamerou a mikrofonem, který byl použit k průzkumu oblasti a sběru vzorků v oblastech s vysokou radioaktivitou.
První robotickou paži vyvinul samouk vynálezce George Devol v roce 1954. Struktura vážila dvě tuny a byla řízena programem zaznamenaným na magnetickém bubnu. Tento systém byl pojmenován „Unimate“, na zařízení byl vydán patent a vynálezce v roce 1961 založil společnost „Unimation“. Tento systém byl použit pro odlévání kovových součástí z forem. Uchopovací zařízení fungovalo pomocí hydraulického pohonu. Ve stejném roce 1961 tato společnost nainstalovala první průmyslový robot. Realizováno bylo v závodě General Motors v New Jersey v místě slévárny. Poté byla novinka vyzkoušena v továrnách Chrysler a Ford.
Manipulátor "Unimate".
Tento robot měl pět stupňů volnosti (co to je, řekneme v následujících článcích) a chapadlo se dvěma „prsty“. Tento stroj byl účinnější a rychlejší než lidé. Přesnost práce byla poměrně vysoká - až do 1,25 mm. Počet vadných dílů se snížil.
V roce 1965, Ralph Mosher, inženýr společnosti General Electric, vyvinul robota Walking Truck pro přenášení břemen a řadu podobných funkcí.
Video robota Walking Truck:
Od roku 1967 přicházejí do Evropy průmyslové roboty. Objeví se svařovací roboty a malíři. Pomocí videokamer a senzorů se manipulátoři naučí určovat rozměry produktů a jejich umístění.
V roce 1968 se robotizace začala rozvíjet v Japonsku. Japonská společnost "Kawasaki Heavy Industries, Ltd." obdržel licenci na výrobu robota od "Unimation Inc." a sestavil svého prvního průmyslového robota. Zpočátku byla dodávka takových robotů malá a používala se hlavně při svařování a stříkání.
Sedmdesátá léta prošla rychlým rozvojem robotiky. V roce 1982 IBM vytvoří první oficiální jazyk pro programování robotických systémů. V roce 1984 představil Adept první elektricky poháněný robot Scara.
Pokud byl v roce 1968 Japonsko jedním z nováčků ve výrobě a vývoji robotiky, pak na počátku 80. let se počet firem zabývajících se tímto průmyslem mnohokrát zvýšil - z 10 na 175. Pokud na začátku formování výroby Japonci vyrobili asi 200 robotů, pak v roce 1981 - již 22100 kusů.
Celkem za období od roku 1968 do roku 1981. V japonských továrnách bylo vyrobeno 98 800 robotů. V roce 1982 činil park skutečných průmyslových robotů v Japonsku asi 13 000, v letech 1984 - 65 000, v letech 1985 - 93 000, v letech 1986 - 116 000 a v roce 1989 - 174 000! A to bez zohlednění neprogramovatelných manipulátorů bez přísné kontroly. Od té doby se Japonsko vydalo na cestu, aby se stalo světovým robotickým kapitálem. Do konce 20. století se na výrobě robotů podílelo asi 130 společností. Mezi přední japonské robotické společnosti patří: Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Aida Engineering, Matsushita Electric Company, Yasukawa Electric a další.
Spojené státy byly na začátku 80. let dlouhou dobu z hlediska průmyslové robotické flotily podřadné. V roce 1984 byl počet robotů přibližně 13 000, v letech 1985 - 20 000. Celkem bylo v americkém průmyslu od roku 1981 použito 3 500 robotů a v roce 1989 bylo použito více než 35 000 robotů.
Poté se asi 20 firem zabývalo vývojem robotů, z nichž nejznámější byly Cincinnati Milacron a Unimation (které byly na počátku 80. let převedeny do koncernu Westinghouse). Nejčastěji byly průmyslové roboty ve státech zavedeny v automobilovém průmyslu, kde byly použity při bodovém svařování karoserií. V roce 1981 bylo v General Motors již 270 robotů. Také roboti představili Ford, Chrysler a další společnosti.
Tempo industrializace také rostlo v západní Evropě.
Třetí zemí ve vývoji průmyslových robotů a rozsahem jejich implementace je Spolková republika Německo. V roce 1980 vyrábělo průmyslové roboty 22 společností a nyní existuje více než 90 společností dodávajících přibližně 200 různých modelů, ale nejméně 50% všech použitých průmyslových robotů sdílí ASEA, Kuka, Volkswagen..
Park průmyslových robotů v Německu byl v roce 1980 asi 1300, v letech 1984 - 6600, v letech 1986 - 12400 a na začátku roku 1988 - 14900 jednotek, z nichž asi polovina byla použita v automobilovém průmyslu.
Na počátku 90. let došlo k průlomu ve vývoji robotiky: objevil se ovladač s intuitivním ovládacím rozhraním, které mohl ovládat operátor. Mohl změnit parametry práce a regulovat režim. Vědecký a technologický pokrok umožnil zvýšit vývojové schopnosti, inteligenci a kontrolu robotů. Jejich funkce a spolehlivost se vyvinula pouze: složitost, rychlost práce, počet os se zvýšil, začaly se používat další materiály. Bylo také učiněno několik sebevědomých kroků k vytvoření umělé inteligence.
Je pravda, že v polovině 90. let došlo k určitému poklesu zavádění robotů a financování velkých projektů. Z mnoha důvodů bylo robotické vybavení používáno pouze pro montáž automobilů a některých dalších průmyslových odvětví. Náklady na vývoj a použití byly velmi vysoké, ale do roku 2000 začala výroba opět růst, každoročně vzrostla o 30%.
Předními výrobci robotů ve 20. století byli 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 (Německo); Renault (Francie); Comau-Fiat (Itálie); Tralfa (Norsko); GEC a Dainichi Sykes (Spojené království).
Ukazatele výkonu robotů od předních společností již začaly dosahovat vysokých výšek: roboti z Unimate, Versatran, Kawasaki Unimate, Trallfa, ASEA, Kuka atd. Mohli pracovat bez přerušení na údržbu až 500 - 700 hodin, jejich celková životnost se prodlouží na 40 tisíc hodin. Ztráty spojené s prostoji během opravy a výměny nepřesáhly 2% celkové pracovní doby. Všechny tyto faktory vedly k dobrým úsporám nákladů pro výrobce.
Jedním z hlavních směrů vědeckého a technologického pokroku světového průmyslu na konci 20. století bylo vytvoření flexibilních výrobních systémů (přesná definice bude uvedena v dalším článku). Takové systémy zvýšily účinnost maloobjemové a dávkové výroby. V roce 1987 bylo na celém světě v provozu 360-370 GPS, například v Japonsku - 102, USA - 66, Německu - 40, Velké Británii - 36, Itálii - 32, Francii - 30, Švédsku - 10.
Na konci 20. století byla robotizace výroby prováděna poměrně intenzivně ve všech průmyslových zemích. Bylo vytvořeno a studováno vylepšení robotických systémů, spojené s jejich senzací a umělou inteligencí. Hlavními prioritami výrobců jsou přerozdělení světového trhu, propuštění kvalitnějšího zboží na trh s nižší cenou a rozmanitějším sortimentem.