Krótka historia robotyki
Automatyka, robotyka, w pełni autonomiczne linie produkcyjne, zrobotyzowane pojazdy, coraz potężniejsze technologie komputerowe. Obrabiarki, systemy sterowania, systemy rozpoznawania są ciągle udoskonalane, wydajność jednostek obliczeniowych wzrasta.
Maszyny stworzone przez człowieka stają się coraz bardziej złożone i wszechobecne w niemal każdej gałęzi działalności człowieka, od produkcji po medycynę, od zarządzania ruchem drogowym po przemysł rozrywkowy.
Ten artykuł dotyczy historii robotyki, dyscypliny, która pomaga ludziom rozwiązywać ich problemy, ułatwiając pracę i zwiększając produktywność.
W dzisiejszych czasach robotyka jest jedną z najbardziej postępowych technologii, która osiągnęła niespotykane dotąd wyżyny rozwoju dzięki aktywności intelektualnej całych pokoleń wynalazców, projektantów, inżynierów i techników.
Produkcja 3-cylindrowego silnika w fabryce Opla
Imitacje ludzi i zwierząt
Patrząc w przeszłość (a ostatecznie w teraźniejszość), nie można oprzeć się wrażeniu, że ludzie rozpaczliwie pragnęli stworzyć sztuczną istotę, która automatycznie wykonywałaby za nią nudne, trudne, niebezpieczne lub niepożądane czynności.
Rozwój mechanizacji, automatyzacji i robotyki następuje stopniowo. Wraz z rozwojem technologii pojawiły się pierwsze imitacje ludzi lub mechaniczne formy zwierząt. Przykłady mechanicznych imitacji zwierząt podawane są w literaturze przed początkiem naszej ery.
Renesansowy geniusz Leonardo da Vinci (1495) związany jest ze stworzeniem mechanicznego rycerza. Znane są również mechaniczne imitacje ludzi (androidów) autorstwa szwajcarskich mistrzów Jaquet-Droz (XVIII w.). Ich automatyczny skryba (kaligraf) był w stanie napisać kilka zdań piórem i bardzo dobrze naśladował człowieka.
Mechaniczny robot „Kaligraf” autorstwa zegarmistrza Pierre'a Jacqueta-Droza (1772)
Po epoce mechaniki, elektrotechnika, a następnie technologia komputerowa przyczyniły się do rozwoju robotów. Rok 1920 był kamieniem milowym w robotyce.
Roboty Čapka jako istoty ze sztuczną inteligencją
W 1920 roku Karel Čapek napisał sztukę „RUR” z podtytułem „Uniwersalne roboty Rossuma”. Premiera sztuki odbyła się na początku 1921 roku i po raz pierwszy użyto w niej słowa „robot", które stało się znane we wszystkich językach świata. Książkę RUR przetłumaczono na ponad trzydzieści języków , w tym esperanto.
W zeszłym roku słowo „robot” skończyło 100 lat, aw tym roku mija 100 lat od wystawienia pierwszej sztuki Karela Čapka „RUR”.
Okładka książki science fiction „RUR” napisanej przez Karela Čapka w 1920 roku.
Słowo robot jest prawdopodobnie jedynym czeskim słowem, które jest używane na całym świecie w niezmienionej formie.Zyskał taką popularność, że Karel Čapek uznał później za stosowne twierdzić, że prawdziwym „wynalazcą” słowa „robot” był jego brat Josef.
Karel pierwotnie chciał użyć słowa „praca” z angielskiego „praca” dla postaci w grze RUR. Tak więc dzisiaj mamy słowo robot używane w każdym science fiction związanym z typowo słowiańskim słowem robot.
Roboty Čapka nie są mechanicznymi zamiennikami ludzi, są sztucznymi istotami stworzonymi z syntetycznej materii organicznej i posiadającymi ludzką inteligencję. W rzeczywistości są one takie same jak współczesne androidy, cyborgi i replikanty.
PROJEKT WABOT-DOM (2002)
Definicja robota i robotyki
Jak zwykle w nauce i technice, konieczne jest zdefiniowanie znaczenia słowa robot. Pierwotnie robot był rozumiany jako prosta maszyna, patrz na przykład Encyklopedia Britannica z 1947 r., która podaje żyroskopowy stabilizator kursu samolotu lub statek jako przykład robota.
W 1941 roku pisarz Isaac Asimov po raz pierwszy użył słowa robotyka i sformułował trzy podstawowe prawa robotyki, które reprezentują podstawowe wymagania dotyczące rozwoju i wykorzystania robotów.
Prawa robotyki Isaaca Asimova
Robot jest najczęściej rozumiany jako zintegrowany system sterowany komputerowo, zdolny do autonomicznej i celowej interakcji z rzeczywistym otoczeniem zgodnie z instrukcjami człowieka.
Definicja ta jest uzupełniona o inne warunki, które określają definicję robota, na przykład zdolność postrzegania i rozpoznawania otoczenia, komunikowania się z człowiekiem w sztucznym lub naturalnym języku itp.
Robotyka jako dyscyplina naukowo-techniczna to nauka o robotach, ich projektowaniu, wytwarzaniu i zastosowaniu.Robotyka jest ściśle związana z elektroniką, mechaniką i oprogramowaniem.
Warunki i definicje: Roboty i urządzenia robotyczne
Wydaje się, że ostatecznym celem robotyki jest rzeczywiście zbudowanie maszyny, która prawie zastąpi człowieka, w tym jego inteligencję.
W 1997 roku komputer pokonał aktualnego mistrza świata w szachach. W tym samym roku powstały międzynarodowe zawody RoboCup z następującym celem (marzeniem) w preambule: „Do połowy XXI wieku jedenaście w pełni autonomicznych humanoidów pokona aktualnego mistrza piłki nożnej zgodnie z oficjalnymi zasadami FIFA”. Cel wydaje się głupi, ale podobnie jak w przypadku zdobycia księżyca, droga do tego celu może mieć szereg „drugorzędnych”, ale znaczących rezultatów.
RoboCup (2017)
Humanoidalny robot ASIMO jest wykorzystywany przede wszystkim do celów reklamowych i promocji robotyki
Robot humanoidalny (android) to robot o ludzkiej postaci. Ponieważ wiele robotów w science fiction wygląda jak ludzie, humanoidalny robot może być domyślnym robotem dla większości ludzi.
Z drugiej strony nie można argumentować, że wszystkie roboty, które mają wykonywać jakieś zadania w realnym świecie, muszą być robotami humanoidalnymi, np. samoloty też nie wyglądają jak ptaki. Wymagane funkcje robota powinny determinować jego optymalny wygląd.
roboty przemysłowe
Jednym z tych rezultatów, bez których w szczególności nie sposób już wyobrazić sobie produkcji samochodów, są roboty przemysłowe, których definicja została już podana, ISO 8373:2012, w ogólnym tłumaczeniu: „robot przemysłowy: Sterowanie automatyczne , przeprogramowany, rekonfigurowalny manipulator programowalny w trzech lub więcej stopniach ruchu, który może być zainstalowany na stałe lub przeniesiony do zastosowań automatyki przemysłowej. «
Pierwsze roboty przemysłowe Unimate i Versatran zostały zbudowane i wprowadzone do użytku w USA w latach 1960-1962. Były to stosunkowo ciężkie maszyny o niewielkiej liczbie sterowanych osi z napędami hydraulicznymi i elektrohydraulicznymi. Ich programowanie i sterowanie opierało się na technice analogowej.
NServth prawdziwy w historii interfejs użytkownika robota przemysłowego Unimate
Pierwszy robot przemysłowy wykorzystujący mikroprocesor do sterowania pojawił się w 1974 roku. W Europie był to odnoszący sukcesy robot Asea IRB 6.
Robot posiadał manipulator w postaci antropomorficznej konstrukcji ramienia, pięć sterowanych osi z napędami elektrycznymi i udźwig 6 kg. Pomimo stosunkowo prostej koncepcji sterowania, może być również stosowany do spawania łukowego i obróbki powierzchni. Ten robot był produkowany od 1975 do 1992 roku, w sumie wyprodukowano prawie 2000 sztuk.
Roboty przemysłowe ASEA (od lewej do prawej: IRB 6, IRB 2000, ABB IRB 3000, szafa sterownicza ABB S3)
Robot ASEA IRB 6 na szwedzkim znaczku pocztowym z 1984 roku.
W kolejnych latach poprawiała się mechanika robotów przemysłowych i rozszerzał się asortyment produktów, zwłaszcza udźwigów — od robotów do pracy z małymi częściami po roboty o udźwigu około 1000 kg.
Zaczęto także wyposażać roboty przemysłowe wizja komputerowa i inne inteligentne czujniki. Zaszła jednak istotna zmiana w sposobie sterowania i programowania, umożliwiając wykorzystanie technik 3D CAD i programowanie interaktywnych robotów.
Najnowszym trendem są współpracujące roboty przemysłowe (coboty), które zapewniają kontakt człowiek-robot i przestrzegają pierwszego prawa robotyki „robot nie może skrzywdzić człowieka”.Zmianie uległ również sposób sterowania i programowania, który umożliwia wykorzystanie metod 3D CAD oraz programowanie interaktywnych robotów.
Według statystyk Międzynarodowej Federacji Robotyki, tylko w 2018 roku oddano do użytku 76 000 nowych robotów przemysłowych.
Nowoczesny robot współpracujący Cobot UR5. Dzięki czujnikom roboty współpracujące (coboty) mogą bezpośrednio i bezpiecznie wchodzić w interakcje z ludźmi.
Więcej o nowoczesnych robotach przemysłowych:
Klasyfikacja robotów przemysłowych
Zapewnienie bezpieczeństwa podczas użytkowania robotów przemysłowych
Roboty przemysłowe i korzyści z ich wdrożenia w produkcji, znaczenie robotyki
Roboty i sztuczna inteligencja
Wróćmy jednak do naszego celu, jakim jest zastąpienie ludzi maszynami. W latach 60. na amerykańskich uniwersytetach powstały pierwsze laboratoria sztucznej inteligencji, a w 1968 r. w Stanford Research Institute powstał pierwszy inteligentny robot mobilny na kółkach Shakey, wyposażony w komputerową wizję, który był w stanie rozpoznawać otoczenie środowiska i celowego poruszania się w nim.
Drżący robot (1968)
W 1973 roku pierwszy nowoczesny humanoid Wabot-1 został wystrzelony w Japonii na Uniwersytecie Waseda. Na Expo 85 Vabot grał na organach elektronicznych, a 22 sierpnia 2003 roku japoński humanoidalny robot Asimo (ASIMO) złożył w Pradze kwiaty pod popiersiem Karela Čapka.
Robot Asimo v 2000 inch Waco Fundamental Research Center został stworzony w Japonii przez firmę Honda Corporation i przez długi czas był najsłynniejszym robotem humanoidalnym na świecie.
Robot WABOT-1 (1973)
Robot WABOT-2 (1984)
Robot Asimo przyniósł chryzantemy pod popiersie twórcy słowa „robot”, czeskiego pisarza Karela Čapka (2003)
W dzisiejszych czasach istnieje duża liczba robotów usługowych takich jak roboty odkurzające, kosiarki do trawy, zrobotyzowane dojarki i wiele innych urządzeń opartych na osiągnięciach robotyki.
Z robotyki wywodzi się interdyscyplinarna dziedzina inżynierii – mechatronika, gdyż wiele nowatorskich rozwiązań najpierw wynaleziono i wdrożono przy tworzeniu robotów, a następnie zaczęto je stosować w innych maszynach i mechanizmach.
Słowo „mechatronika” zostało po raz pierwszy użyte przez Tekuro Mori, inżyniera japońskiej firmy Yaskawa, w 1969 roku. Mechatronika to dążenie do pełnej integracji mechaniki, maszyn elektrycznych, elektroniki, mikroprocesorów i oprogramowania.
Więcej informacji na temat mechatroniki można znaleźć tutaj:Co to jest mechatronika, elementy, moduły, maszyny i systemy mechatroniczne