“Als de machines alles produceren wat we nodig hebben, hangt het resultaat af van hoe het wordt verdeeld. Iedereen kan alleen genieten van een leven van luxe en ontspanning als machines die goederen produceren gemeengoed worden, of de meeste mensen zullen rampzalig arm worden als autobezitters zich verzetten tegen de herverdeling van rijkdom … In werkelijkheid moeten we niet bang zijn voor robots, maar voor kapitalisme. ', - Stephen Hawking.
Historische referentie. De opkomst van robots en robotisering van de wereldproductie in de 20e eeuw
De prototypes van moderne robots verschenen in de tijd van het oude Griekenland. Op ongeveer. De inwoners van Pharos installeerden vier vergulde vrouwenfiguren met automatische bediening, die van verre duidelijk zichtbaar waren. Overdag weerkaatsten ze zonlicht, en 's avonds brandden ze als lantaarns.
Het is bekend dat de Arabische wetenschapper en uitvinder Al-Jazari in de twaalfde eeuw een boot creëerde met mechanische muzikanten die mensen vermaakten door muziekinstrumenten te bespelen.
Rond 1495 creëerde Leonardo da Vinci een blauwdruk voor een mensachtige robotridder. Het is niet bekend of hij het probeerde te verzamelen, maar manuscripten die in het midden van de 20e eeuw zijn gevonden, geven aan dat een mechanisch persoon kan zitten, zijn armen en hoofd kan bewegen en zelfs een vizier kan openen.
Blauwdruk voor Leonardo's robot.
In de XVI-XVIII eeuw werd in Europa de constructie van "automaten" wijdverbreid. Dit waren uurwerkmechanismen, vergelijkbaar met mensen of dieren, die in staat waren om vrij complexe bewegingen van de ledematen uit te voeren.
In 1738 creëerde Jacques de Vaucanson de eerste "android" - een mensachtig apparaat dat de fluit bespeelde. Ook werd een Franse monteur en uitvinder beroemd door het ontwerpen van mechanische eenden die voedsel konden pikken.
Promotie video:
De mechanische eend van Jacques de Vaucanson.
Ook heeft informatie over de Russische ingenieur Pafnutiya Chebyshev ons bereikt, die aan het einde van de 19e eeuw de "stop-walk" uitvond - een mechanische machine met een hoog cross-country vermogen.
De loopauto van Pafnutiy Chebyshev.
Nikola Tesla kon ook niet wegblijven. Het grote genie creëerde in 1898 een radiografisch bestuurd miniatuurschip en demonstreerde het aan het publiek.
Tesla's radiografisch bestuurbare schip.
In 1920 bedachten de Tsjechische schrijver Karel Čapek en zijn broer Josef het woord "robot". Ze gebruikten dit woord voor het eerst in het toneelstuk "Rossum Universal Robots", dat vertelt over de gebeurtenissen in een fabriek die "kunstmatige mensen" produceert. Het stuk werd in 1921 in Praag opgevoerd en was een groot succes en hielp de term "robot" populair te maken.
In het Tsjechisch betekent het woord robota "hard werken", "hard werken", "corvee" (vgl. Bulgaarse rob "slaaf"), en in Russische vertalingen werd toen het woord "arbeider" gebruikt.
De belangstelling voor robots groeide. In 1927 ontwierp de Amerikaanse ingenieur J. Wensley de spraakgestuurde robot "Mr. Televox", die eruitzag als een man en in staat was om elementaire spraakopdrachten uit te voeren. Deze robot werd een expositie op de Wereldtentoonstelling in New York. In 1928 verwelkomde de robot Eric bezoekers op de tentoonstelling van de British Association of Modeling Engineers. In hetzelfde jaar werd onder leiding van Dr. Nishimura Makota de eerste Japanse robot, de "Naturalist", gemaakt, die zijn armen en hoofd elektrisch kon bewegen. Vervolgens werd deze androïde beschouwd als de voorouder van de Japanse robotica.
In 1936 werd de eerste Sovjetrobot, B2M, gemaakt. De Moskou-schooljongen Vadim Matskevich bouwde een androïde en hiervoor ontving hij een diploma op de Wereldtentoonstelling in Parijs in 1937. V. V. Matskevich werd later een kandidaat voor technische wetenschappen, de auteur van veel populair-wetenschappelijke werken en boeken.
Sinds het begin van de jaren 30 zijn er structuren verschenen die uiterlijk lijken op mensachtige wezens, die in staat zijn om de eenvoudigste handbewegingen uit te voeren en zinnen te reproduceren op bevel van een persoon. Er is informatie dat robots in die jaren voornamelijk werden geproduceerd door het bedrijf Westinghouse, enkele Duitse en Nederlandse ingenieurs voor reclamedoeleinden.
1936 was een keerpunt in de geschiedenis van de ontwikkeling van wetenschap en technologie. De Engelse wiskundige Alan Mothison Turing introduceerde het concept van een "abstracte rekenmachine" (nu bekend als een "Turing-machine"), in staat om berekeningen van willekeurige complexiteit uit te voeren met behulp van eenvoudige lees- en shiftbewerkingen, en anticipeerde op de verschijning in de late jaren '40. universele computers. In die jaren ontwikkelden een aantal wetenschappers (J. von Neumann, G. Walter, W. R. Ashby, C. Shannon en anderen) de theorie van algoritmen op basis van de studie van analogieën tussen het menselijk zenuwstelsel, computers en automatische controlesystemen. Vervolgens werd het een van de theoretische oorsprong van computationele wiskunde, en vervolgens - cybernetica en robotica.
In 1938 verscheen "Electro" in de wereld: een android van 120 kg, was twee meter lang, kon lopen, spreken en zelfs roken. De robot is ontworpen door ingenieur Joseph Barnett.
Video van de Electro-robot:
In 1942 publiceerde de beroemde sciencefictionschrijver, Amerikaanse wetenschapper en popularisator van de wetenschap Isaac Asimov een reeks verhalen "I am a Robot", waarin hij voor het eerst probeerde de basisprincipes van robotgedrag en hun interactie met mensen te formuleren. Het verhaal van de collectie is opgebouwd in de vorm van een interview met Dr. Susan Kelvin in 2057, waarin ze haar herinneringen deelt aan haar werk als fulltime robotspsycholoog van de wereldleider in de productie van positronische robots bij US Robots and Mechanical Men, Inc.
Het algemene idee dat de verhalen in de collectie verenigt, is het oplossen van de problemen in verband met robots, die kunnen worden toegeschreven aan de botsing van de ijzeren logica van de wetten van de robotica en de menselijke factor. Deze principes, later de Three Laws of Robotics genoemd, luiden als volgt:
- Een robot kan een persoon niet schaden of bijdragen aan schade door zijn passiviteit.
- Hij moet de bevelen van een persoon uitvoeren, behalve die in strijd zijn met de eerste wet.
- De robot moet voor zijn eigen veiligheid zorgen, tenzij dit in strijd is met de eerste en tweede wet.
Een van de pioniers op het gebied van industriële robotica, oprichter en president van het roboticabedrijf Unimation, Joseph F. Engelberger, is van mening dat de drie robotwetten van A. Azimov de normen zijn die specialisten moeten volgen bij het maken van moderne robots.
In de jaren 50 bereikten automatisering en robotisering van de productie een nieuw niveau en werden ze een massaverschijnsel.
Volgens het American Institute of Robotics (RIA) is een industriële robot een herprogrammeerbare multifunctionele manipulator die is ontworpen om objecten langs vooraf bepaalde paden te verplaatsen door middel van variabel geprogrammeerde bewegingen. Hiernaast ligt de Europese definitie, waarbij robots alleen worden begrepen als universele automatische installaties met ten minste drie graden mobiliteit, uitgerust met verschillende grijpmechanismen en een eenvoudig herprogrammeerd besturingssysteem.
Het was toen dat de eerste industriële robots werden gemaakt, die de assemblage van apparatuur en de eenvoudigste eentonige bewerkingen uitvoerden. Om met radioactief materiaal te kunnen werken, zijn mechanische manipulatoren ontwikkeld die de bewegingen van de handen van een persoon op een veilige plek nabootsten. Een voorbeeld is de op afstand bestuurbare trolley die in 1960 werd ontwikkeld met een manipulator, een televisiecamera en een microfoon, die werd gebruikt om het gebied te onderzoeken en monsters te verzamelen in gebieden met een hoge radioactiviteit.
De eerste robotarm werd in 1954 ontwikkeld door de autodidactische uitvinder George Devol. De constructie woog twee ton en werd bestuurd door een programma opgenomen op een magnetische trommel. Dit systeem kreeg de naam "Unimate", er werd octrooi op het apparaat verleend, en vervolgens richtte de uitvinder in 1961 het bedrijf "Unimation" op. Dit systeem werd gebruikt voor het gieten van metalen onderdelen uit mallen. De grijpinrichting werkte door middel van een hydraulische aandrijving. In hetzelfde jaar 1961 installeerde dit bedrijf de eerste industriële robot. Het werd geïmplementeerd in de General Motors-fabriek in New Jersey op de gieterijlocatie. Vervolgens werd de nieuwigheid getest door de fabrieken van Chrysler en Ford.
Manipulator "Unimate".
Deze robot had vijf vrijheidsgraden (wat het is, zullen we in de volgende artikelen vertellen) en een grijper met twee "vingers". Deze machine was efficiënter en sneller dan mensen. De nauwkeurigheid van het werk was vrij hoog - tot 1,25 mm. Het aantal defecte onderdelen is afgenomen.
In 1965 ontwikkelde Ralph Mosher, ingenieur bij General Electric, de Walking Truck-robot voor het vervoeren van lasten en een aantal soortgelijke functies.
Video van Walking Truck Robot:
Sinds 1967 komen er industriële robots naar Europa. Lasrobots en schilders verschijnen. Met videocamera's en sensoren leren manipulatoren de afmetingen van producten en hun locatie te bepalen.
In 1968 begon robotisering zich in Japan te ontwikkelen. Japans bedrijf "Kawasaki Heavy Industries, Ltd." ontving een licentie om een robot te vervaardigen van "Unimation Inc." en monteerde haar eerste industriële robot. Aanvankelijk was het aanbod van dergelijke robots klein en werden ze vooral gebruikt bij het lassen en spuiten.
De jaren 70 zijn verstreken in de snelle ontwikkeling van robotica. In 1982 creëerde IBM de eerste officiële taal voor het programmeren van robotsystemen. In 1984 werd de eerste elektrisch aangedreven Scara-robot geïntroduceerd door Adept.
Als Japan in 1968 een van de nieuwkomers was in de productie en ontwikkeling van robotica, dan nam het aantal bedrijven dat zich in deze industrie bezighield tegen het begin van de jaren 80 vele malen toe - van 10 tot 175. Als de Japanners aan het begin van de productievorming ongeveer 200 robots produceerden, dan in 1981 - al 22100 stuks.
In totaal over de periode van 1968 tot 1981. 98.800 robots werden vervaardigd in Japanse fabrieken. In 1982 telde het park van echte industriële robots in Japan ongeveer 13.000, in 1984 - 65.000, in 1985 - 93.000, in 1986 - 116.000 en in 1989 - 174.000! En dit zonder rekening te houden met niet-programmeerbare manipulatoren zonder rigide controle. Sindsdien is Japan begonnen aan een reis om de robothoofdstad van de wereld te worden. Tegen het einde van de 20e eeuw waren er ongeveer 130 bedrijven betrokken bij de productie van robots. Toonaangevende Japanse roboticabedrijven zijn onder meer: Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Aida Engineering, Matsushita Electric Company, Yasukawa Electric en anderen.
De Verenigde Staten deden begin jaren 80 lange tijd inferieur aan andere landen als het gaat om de industriële robotvloot. In 1984 was het aantal robots ongeveer 13.000, in 1985 - 20.000. In totaal zijn er 3.500 robots gebruikt in de Amerikaanse industrie sinds 1981 en in 1989 zijn er meer dan 35.000 gebruikt.
Toen hielden ongeveer 20 bedrijven zich bezig met de ontwikkeling van robots, waarvan de bekendste Cincinnati Milacron en Unimation waren (die in de vroege jaren 80 werden overgedragen aan het Westinghouse-concern). Meestal werden industriële robots in de Verenigde Staten geïntroduceerd in de auto-industrie, waar ze werden gebruikt bij het puntlassen van carrosserieën. In 1981 waren er al 270 robots bij General Motors. Ook werden robots geïntroduceerd door Ford, Chrysler en andere bedrijven.
Ook in West-Europa groeide het tempo van de industrialisatie.
Het derde land in de ontwikkeling van industriële robots en de schaal van hun implementatie is de Bondsrepubliek Duitsland. In 1980 waren er 22 bedrijven die industriële robots produceerden, en nu zijn er meer dan 90 bedrijven die ongeveer 200 verschillende modellen leveren, maar minstens 50% van alle gebruikte industriële robots wordt onderling verdeeld door ASEA, Kuka, Volkswagen..
Het park van industriële robots in Duitsland was in 1980 ongeveer 1300, in 1984 - 6600, in 1986 - 12400 en aan het begin van 1988 - 14900 eenheden, waarvan ongeveer de helft werd gebruikt in de auto-industrie.
Begin jaren 90 vond er een doorbraak plaats in de ontwikkeling van robotica: er verscheen een controller met een intuïtieve bedieningsinterface die kon worden bediend door een operator. Hij kon de parameters van het werk veranderen en de modus regelen. Wetenschappelijke en technologische vooruitgang heeft het mogelijk gemaakt om de ontwikkelingsmogelijkheden, intelligentie en controle van robots te vergroten. Hun functies en betrouwbaarheid evolueerden alleen maar: de complexiteit, snelheid van het werk, het aantal assen nam toe, er begonnen extra materialen te worden gebruikt. Er zijn ook verschillende zelfverzekerde stappen gezet in de richting van het creëren van kunstmatige intelligentie.
Toegegeven, halverwege de jaren negentig was er een zekere terugval in de introductie van robots en de financiering van grote projecten. Om een aantal redenen werd robotapparatuur alleen gebruikt voor auto-assemblage en enkele andere industrieën. De kosten voor ontwikkeling en gebruik waren erg hoog, maar tegen het jaar 2000 begon de productie weer te groeien, met een jaarlijkse stijging van 30%.
De toonaangevende robotfabrikanten in de 20e eeuw waren Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Yasukawa Electric, Matsushita Electric Company (Japan); Cincinnati Milacron, Unimation, GMF Robotics, IBM (VS); ASEA (Zweden); Volkswagen en Kuka (Duitsland); Renault (Frankrijk); Comau-Fiat (Italië); Tralfa (Noorwegen); GEC en Dainichi Sykes (VK).
De prestatie-indicatoren van robots van toonaangevende bedrijven begonnen al grote hoogten te bereiken: robots van Unimate, Versatran, Kawasaki Unimate, Trallfa, ASEA, Kuka, enz. Konden zonder onderbrekingen werken voor onderhoud tot 500 - 700 uur, hun totale levensduur wordt verlengd tot 40 duizend uur. De verliezen als gevolg van stilstand tijdens reparatie en omschakeling bedroegen niet meer dan 2% van de totale werktijd. Al deze factoren leidden tot goede kostenbesparingen voor fabrikanten.
Een van de belangrijkste richtingen van de wetenschappelijke en technologische vooruitgang van de wereldindustrie aan het einde van de 20e eeuw was het creëren van flexibele productiesystemen (de exacte definitie zal in het volgende artikel worden gegeven). Dergelijke systemen hebben de efficiëntie van kleinschalige en serieproductie verhoogd. In 1987 waren 360-370 gps over de hele wereld in gebruik, bijvoorbeeld in Japan - 102, VS - 66, Duitsland - 40, Groot-Brittannië - 36, Italië - 32, Frankrijk - 30, Zweden - 10.
Aan het einde van de 20e eeuw vond de robotisering van de productie in alle geïndustrialiseerde landen vrij intensief plaats. Verbetering van robotsystemen is gemaakt en bestudeerd, in verband met hun gevoel en kunstmatige intelligentie. De belangrijkste prioriteiten van de fabrikanten zijn de herverdeling van de wereldmarkt, het vrijgeven van kwalitatief betere goederen op de markt met een lagere kostprijs en met een diverser assortiment.