“Se le macchine producono tutto ciò di cui abbiamo bisogno, il risultato dipenderà da come viene distribuito. Tutti possono vivere una vita di pieno lusso e relax solo se le macchine che producono beni diventano proprietà comune, o la maggior parte delle persone finirà catastroficamente povera se i proprietari delle auto si opporranno alla ridistribuzione della ricchezza … In realtà non dovremmo temere i robot, ma il capitalismo”., - Stephen Hawking.
Riferimento storico. L'emergere dei robot e la robotizzazione della produzione mondiale nel 20 ° secolo
I prototipi dei robot moderni sono apparsi ai tempi dell'antica Grecia. Circa. Gli abitanti di Pharos hanno installato quattro figure femminili dorate con controlli automatici, che erano chiaramente visibili da lontano. Durante il giorno riflettevano la luce del sole e la sera bruciavano come lanterne.
È noto che nel XII secolo lo scienziato e inventore arabo Al-Jazari creò una barca con musicisti meccanici che intrattenevano le persone suonando strumenti musicali.
Intorno al 1495, Leonardo da Vinci creò un progetto per un cavaliere robotico umanoide. Non è noto se abbia cercato di raccoglierlo, ma i manoscritti trovati a metà del XX secolo indicano che una persona meccanica poteva sedersi, muovere le braccia e la testa e persino aprire una visiera.
Progetto per il robot di Leonardo.
Nei secoli XVI-XVIII in Europa si diffuse la costruzione di "automi". Questi erano meccanismi a orologeria, simili agli esseri umani o agli animali, che erano in grado di eseguire movimenti abbastanza complessi degli arti.
Nel 1738, Jacques de Vaucanson creò il primo "androide", un dispositivo umanoide che suonava il flauto. Inoltre, un meccanico e inventore francese divenne famoso per la progettazione di anatre meccaniche che potevano beccare il cibo.
Video promozionale:
Il papero meccanico di Jacques de Vaucanson.
Inoltre, ci sono pervenute informazioni sull'ingegnere russo Pafnutiy Chebyshev, che alla fine del XIX secolo ha inventato la "fermata-marcia", una macchina meccanica con un'elevata capacità di attraversamento del paese.
L'auto a piedi di Pafnutiy Chebyshev.
Anche Nikola Tesla non poteva stare alla larga. Il grande genio nel 1898 creò e dimostrò al pubblico una nave radiocomandata in miniatura.
La nave radiocomandata di Tesla.
Nel 1920, lo scrittore ceco Karel Čapek e suo fratello Josef hanno coniato la parola "robot". Hanno usato questa parola per la prima volta nella commedia "Rossum Universal Robots", che racconta gli eventi in una fabbrica che produce "persone artificiali". Lo spettacolo fu rappresentato nel 1921 a Praga e fu un grande successo e contribuì a rendere popolare il termine "robot".
In ceco, la parola robota significa "duro lavoro", "duro lavoro", "corvée" (cfr. Bulgaro rob "schiavo"), e nelle traduzioni russe è stata usata la parola "lavoratore".
L'interesse per i robot è cresciuto. Nel 1927, l'ingegnere americano J. Wensley progettò il robot a comando vocale "Mr. Televox", che sembrava un uomo ed era in grado di eseguire comandi vocali elementari. Questo robot è diventato una mostra alla Fiera Mondiale di New York. Nel 1928, il robot Eric accolse i visitatori della mostra della British Association of Modeling Engineers. Nello stesso anno, sotto la guida del Dr. Nishimura Makota, viene creato il primo robot giapponese, il "Naturalist", in grado di muovere le braccia e la testa tramite un motore elettrico. Successivamente, questo androide iniziò a essere considerato l'antenato della robotica giapponese.
Nel 1936 fu creato il primo robot sovietico, B2M. Lo scolaro di Mosca Vadim Matskevich costruì un androide e per questo ottenne un diploma all'Esposizione Mondiale di Parigi nel 1937. V. V. Matskevich in seguito divenne un candidato di scienze tecniche, autore di molte opere e libri scientifici popolari.
Dall'inizio degli anni '30 sono apparse strutture che esternamente assomigliano a creature umanoidi, in grado di eseguire i più semplici movimenti della mano e riprodurre frasi al comando di una persona. Si ha notizia che in quegli anni i robot erano prodotti principalmente dalla società Westinghouse, da alcuni ingegneri tedeschi e olandesi per scopi pubblicitari.
Il 1936 è stato un punto di svolta nella storia dello sviluppo della scienza e della tecnologia. Il matematico inglese Alan Mothison Turing introdusse il concetto di "macchina informatica astratta" (ora nota come "macchina di Turing"), in grado di eseguire calcoli di complessità arbitraria con l'aiuto di semplici operazioni di lettura e spostamento, e ne anticipò la comparsa alla fine degli anni Quaranta. computer universali. In quegli anni, numerosi scienziati (J. von Neumann, G. Walter, W. R. Ashby, C. Shannon e altri) svilupparono la teoria degli algoritmi basata sullo studio delle analogie tra il sistema nervoso umano, i computer e i sistemi di controllo automatico. Successivamente, è diventata una delle origini teoriche della matematica computazionale, e poi - cibernetica e robotica.
Nel 1938 apparve nel mondo "Electro": un androide del peso di 120 kg, alto due metri, poteva camminare, parlare e persino fumare. Il robot è stato progettato dall'ingegnere Joseph Barnett.
Video del robot Electro:
Nel 1942, il famoso scrittore di fantascienza, scienziato americano e divulgatore della scienza Isaac Asimov pubblicò una serie di racconti "Io sono un robot", in uno dei quali cercò per la prima volta di formulare i principi di base del comportamento dei robot e della loro interazione con gli esseri umani. La storia della collezione è costruita sotto forma di un'intervista con la dott.ssa Susan Kelvin nel 2057, in cui condivide i suoi ricordi del suo lavoro come psicologa robotica del leader mondiale nella produzione della società di robot positronici "US Robots and Mechanical Men, Inc."
L'idea generale che accomuna le storie nella raccolta è quella di risolvere i problemi legati ai robot, riconducibili allo scontro tra la logica ferrea delle leggi della robotica e del fattore umano. Questi principi, in seguito chiamati le tre leggi della robotica, recitano:
- Un robot non può danneggiare una persona o contribuire al danno con la sua inazione.
- Deve eseguire gli ordini di una persona, ad eccezione di quelli contrari alla prima legge.
- Il robot deve garantire la propria sicurezza, a meno che non sia contrario alla prima e alla seconda legge.
Uno dei pionieri della robotica industriale, fondatore e presidente della società di robotica Unimation, Joseph F. Engelberger, ritiene che le tre leggi della robotica di A. Azimov siano gli standard che gli specialisti devono seguire quando creano robot moderni.
Negli anni '50 l'automazione e la robotizzazione della produzione raggiunsero un nuovo livello e divennero un fenomeno di massa.
Secondo l'American Institute of Robotics (RIA), un robot industriale è un manipolatore multifunzionale riprogrammabile progettato per spostare oggetti lungo percorsi predeterminati utilizzando movimenti programmabili variabili. Accanto a questa è la definizione europea, dove i robot sono intesi solo come installazioni automatiche universali con almeno tre gradi di mobilità, dotate di vari dispositivi di presa e di un sistema di controllo facilmente riprogrammabile.
Fu allora che iniziarono a nascere i primi robot industriali, che eseguivano l'assemblaggio delle attrezzature e le più semplici operazioni monotone. Per lavorare con materiali radioattivi, sono stati sviluppati manipolatori meccanici che copiavano i movimenti delle mani di una persona in un luogo sicuro. Un esempio è il carrello telecomandato sviluppato nel 1960 con un manipolatore, una telecamera e un microfono, che serviva per sorvegliare l'area e raccogliere campioni in zone ad alta radioattività.
Il primo braccio robotico è stato sviluppato dall'inventore autodidatta George Devol nel 1954. La struttura pesava due tonnellate ed era controllata da un programma registrato su un tamburo magnetico. Questo sistema è stato chiamato "Unimate", è stato rilasciato un brevetto per il dispositivo, e poi l'inventore nel 1961 ha fondato la società "Unimation". Questo sistema è stato utilizzato per la fusione di parti metalliche da stampi. Il dispositivo di presa ha funzionato per mezzo di un azionamento idraulico. Nello stesso anno 1961, questa azienda installa il primo robot industriale. È stato implementato nello stabilimento General Motors nel New Jersey presso il sito della fonderia. Quindi la novità è stata testata dalle fabbriche Chrysler e Ford.
Manipolatore "Unimate".
Questo robot aveva cinque gradi di libertà (di cosa si tratta, lo diremo nei prossimi articoli) e una pinza con due "dita". Questa macchina era più efficiente e più veloce degli umani. La precisione del lavoro era piuttosto elevata, fino a 1,25 mm. Il numero di parti difettose è diminuito.
Nel 1965, Ralph Mosher, un ingegnere della General Electric, sviluppò il robot Walking Truck per il trasporto di carichi e una serie di funzioni simili.
Video di Walking Truck Robot:
Dal 1967 i robot industriali arrivano in Europa. Compaiono robot e pittori di saldatura. Utilizzando videocamere e sensori, i manipolatori imparano a determinare le dimensioni dei prodotti e la loro posizione.
Nel 1968, la robotizzazione iniziò a svilupparsi in Giappone. L'azienda giapponese "Kawasaki Heavy Industries, Ltd." ha ricevuto una licenza per produrre un robot da "Unimation Inc." e ha assemblato il suo primo robot industriale. Inizialmente, la fornitura di tali robot era piccola e venivano utilizzati principalmente nella saldatura e nella spruzzatura.
Gli anni '70 sono passati nel rapido sviluppo della robotica. Nel 1982, IBM crea il primo linguaggio ufficiale per la programmazione di sistemi robotici. Nel 1984, il primo robot Scara alimentato elettricamente è stato introdotto da Adept.
Se nel 1968 il Giappone era uno dei nuovi arrivati nella produzione e nello sviluppo della robotica, all'inizio degli anni '80 il numero di aziende impegnate in questo settore aumentò molte volte, da 10 a 175. Se all'inizio della formazione della produzione i giapponesi producevano circa 200 robot, allora nel 1981 - già 22100 pezzi.
In totale per il periodo dal 1968 al 1981. 98.800 robot sono stati prodotti negli stabilimenti giapponesi. Nel 1982, il parco di robot effettivamente industriali in Giappone ammontava a circa 13.000, nel 1984 - 65.000, nel 1985 - 93.000, nel 1986 - 116.000 e nel 1989 - 174.000! E questo senza tener conto di manipolatori non programmabili senza controllo rigido. Da allora, il Giappone ha intrapreso un viaggio per diventare la capitale mondiale dei robot. Alla fine del XX secolo, c'erano circa 130 aziende coinvolte nella produzione di robot. Le principali aziende giapponesi di robotica includono: Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Aida Engineering, Matsushita Electric Company, Yasukawa Electric e altre.
Gli Stati Uniti sono stati per lungo tempo inferiori agli altri paesi in termini di flotta di robot industriali all'inizio degli anni '80. Nel 1984, il numero di robot era di circa 13.000, nel 1985 - 20.000. In totale, 3.500 robot sono stati utilizzati nell'industria statunitense dal 1981 e nel 1989 ne sono stati utilizzati più di 35.000.
Quindi circa 20 aziende furono impegnate nello sviluppo di robot, le più famose delle quali furono Cincinnati Milacron e Unimation (che all'inizio degli anni '80 fu trasferita alla preoccupazione Westinghouse). Molto spesso, i robot industriali negli Stati Uniti sono stati introdotti nell'industria automobilistica, dove sono stati utilizzati nella saldatura a punti di corpi. Nel 1981, c'erano già 270 robot alla General Motors. Anche i robot sono stati introdotti da Ford, Chrysler e altre società.
Inoltre, il ritmo dell'industrializzazione stava crescendo nell'Europa occidentale.
Il terzo paese nello sviluppo di robot industriali e la portata della loro implementazione è la Repubblica federale di Germania. Nel 1980 c'erano 22 aziende che producevano robot industriali, e ora ci sono più di 90 aziende che forniscono circa 200 modelli diversi, ma almeno il 50% di tutti i robot industriali utilizzati è condiviso da ASEA, Kuka, Volkswagen.
Il parco dei robot industriali in Germania nel 1980 era di circa 1300, nel 1984 - 6600, nel 1986 - 12400 e all'inizio del 1988 - 14900 unità, circa la metà delle quali erano utilizzate nell'industria automobilistica.
All'inizio degli anni '90, si verificò una svolta nello sviluppo della robotica: apparve un controller con un'interfaccia di controllo intuitiva che poteva essere controllata da un operatore. Potrebbe cambiare i parametri di lavoro e regolare la modalità. Il progresso scientifico e tecnologico ha permesso di aumentare le capacità di sviluppo, intelligenza e controllo dei robot. Le loro funzioni e affidabilità si sono solo evolute: la complessità, la velocità del lavoro, il numero di assi sono aumentati, i materiali aggiuntivi hanno iniziato a essere utilizzati. Sono stati fatti anche diversi passi fiduciosi verso la creazione dell'intelligenza artificiale.
È vero, a metà degli anni '90 c'è stato un certo calo nell'introduzione dei robot e nel finanziamento di grandi progetti. Per una serie di motivi, l'attrezzatura robotica è stata utilizzata solo per l'assemblaggio di automobili e alcuni altri settori. Il costo di sviluppo e utilizzo era molto elevato, ma nel 2000 la produzione ha ripreso a crescere, aumentando del 30% annuo.
I principali produttori di robot nel 20 ° secolo erano Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Yasukawa Electric, Matsushita Electric Company (Giappone); Cincinnati Milacron, Unimation, GMF Robotics, IBM (USA); ASEA (Svezia); Volkswagen e Kuka (Germania); Renault (Francia); Comau-Fiat (Italia); Tralfa (Norvegia); GEC e Dainichi Sykes (Regno Unito).
Gli indicatori di performance dei robot di aziende leader hanno già iniziato a raggiungere grandi vette: i robot di Unimate, Versatran, Kawasaki Unimate, Trallfa, ASEA, Kuka, ecc. Potrebbero funzionare senza interruzioni per la manutenzione fino a 500 - 700 ore, la loro durata di servizio totale è aumentata a 40 mila ore. Le perdite associate ai tempi di fermo durante la riparazione e la sostituzione non hanno superato il 2% del tempo di lavoro totale. Tutti questi fattori hanno portato a buoni risparmi sui costi per i produttori.
Una delle principali direzioni del progresso scientifico e tecnologico dell'industria mondiale alla fine del XX secolo è stata la creazione di sistemi di produzione flessibili (la definizione esatta sarà data nel prossimo articolo). Tali sistemi hanno aumentato l'efficienza della produzione su piccola scala e in lotti. Nel 1987, 360-370 GPS erano in funzione in tutto il mondo, ad esempio in Giappone - 102, USA - 66, Germania - 40, Gran Bretagna - 36, Italia - 32, Francia - 30, Svezia - 10.
Alla fine del XX secolo, la robotizzazione della produzione è stata effettuata in modo piuttosto intensivo in tutti i paesi industriali. È stato creato e studiato il miglioramento dei sistemi robotici, associato alla loro sensazione e intelligenza artificiale. Le principali priorità dei produttori sono la ridistribuzione del mercato mondiale, l'immissione sul mercato di merci di migliore qualità con un prezzo di costo inferiore e con un assortimento più diversificato.
