“Se as máquinas produzirem tudo o que precisamos, o resultado dependerá de como é distribuído. Todos podem desfrutar de uma vida de total luxo e relaxamento apenas se as máquinas que produzem bens se tornarem propriedade comum, ou a maioria das pessoas acabará catastroficamente pobre se os proprietários dos carros se opuserem à redistribuição da riqueza … Na realidade, não devemos temer os robôs, mas o capitalismo. , - Stephen Hawking.
Referência histórica. O surgimento dos robôs e a robotização da produção mundial no século 20
Os protótipos de robôs modernos surgiram nos dias da Grécia Antiga. Sobre. Os residentes de Pharos instalaram quatro figuras femininas douradas com controles automáticos, que eram claramente visíveis de longe. Durante o dia, eles refletiam a luz do sol e, à noite, queimavam como lanternas.
Sabe-se que no século XII o cientista e inventor árabe Al-Jazari criou um barco com músicos mecânicos que divertiam as pessoas tocando instrumentos musicais.
Por volta de 1495, Leonardo da Vinci criou um projeto para um cavaleiro robótico humanóide. Não se sabe se ele tentou coletá-lo, mas manuscritos encontrados em meados do século 20 indicam que uma pessoa mecânica podia sentar, mover os braços e a cabeça, e até abrir um visor.
Projeto do robô de Leonardo.
Nos séculos XVI-XVIII na Europa, a construção de "autômatos" se generalizou. Esses eram mecanismos mecânicos, semelhantes aos humanos ou animais, que eram capazes de realizar movimentos bastante complexos dos membros.
Em 1738, Jacques de Vaucanson criou o primeiro "andróide" - um dispositivo humanóide que tocava flauta. Além disso, um mecânico e inventor francês ficou famoso por projetar patos mecânicos que podiam bicar comida.
Vídeo promocional:
O pato mecânico de Jacques de Vaucanson.
Além disso, informações sobre o engenheiro russo Pafnutiy Chebyshev chegaram até nós, que no final do século 19 inventou o "stop-walk" - uma máquina mecânica que tinha grande capacidade de cross-country.
O carro que anda a pé de Pafnutiy Chebyshev.
Nikola Tesla também não conseguia ficar longe. O grande gênio em 1898 criou e demonstrou ao público uma nave em miniatura controlada por rádio.
A nave controlada por rádio de Tesla.
Em 1920, o escritor tcheco Karel Čapek e seu irmão Josef cunharam a palavra “robô”. Eles usaram essa palavra pela primeira vez na peça "Rossum Universal Robots", que fala sobre os acontecimentos em uma fábrica que produz "pessoas artificiais". A peça foi encenada em 1921 em Praga e foi um grande sucesso e ajudou a popularizar o termo "robô".
Em tcheco, a palavra robota significa "trabalho duro", "trabalho duro", "corvee" (cf. rob búlgaro "escravo"), e nas traduções russas a palavra "trabalhador" era então usada.
O interesse por robôs cresceu. Em 1927, o engenheiro americano J. Wensley projetou o robô controlado por voz "Mr. Televox", que parecia um homem e era capaz de executar comandos de voz elementares. Este robô se tornou uma exposição na Feira Mundial de Nova York. Em 1928, o robô Eric deu as boas-vindas aos visitantes da exposição da British Association of Modeling Engineers. No mesmo ano, sob a liderança do Dr. Nishimura Makota, foi criado o primeiro robô japonês, o “Naturalista”, capaz de mover os braços e a cabeça por meio de acionamento elétrico. Posteriormente, esse andróide passou a ser considerado o ancestral da robótica japonesa.
Em 1936, o primeiro robô soviético, B2M, foi criado. O estudante de Moscou Vadim Matskevich construiu um andróide e por isso recebeu um diploma na Exposição Mundial de Paris em 1937. V. V. Matskevich mais tarde se tornou um candidato às ciências técnicas, autor de muitos livros e obras científicas populares.
Desde o início da década de 30, surgiram estruturas que externamente se assemelham a criaturas humanóides, capazes de realizar os movimentos mais simples das mãos e reproduzir frases ao comando de uma pessoa. Há informações de que naqueles anos os robôs eram produzidos principalmente pela empresa Westinghouse, alguns engenheiros alemães e holandeses para fins publicitários.
1936 foi um momento decisivo na história do desenvolvimento da ciência e da tecnologia. O matemático inglês Alan Mothison Turing introduziu o conceito de "máquina de computação abstrata" (agora conhecida como "máquina de Turing"), capaz de realizar cálculos de complexidade arbitrária com a ajuda de operações simples de leitura e deslocamento, e antecipou o surgimento no final dos anos 1940. computadores universais. Naqueles anos, vários cientistas (J. von Neumann, G. Walter, W. R. Ashby, C. Shannon e outros) desenvolveram a teoria dos algoritmos com base no estudo de analogias entre o sistema nervoso humano, computadores e sistemas de controle automático. Posteriormente, tornou-se uma das origens teóricas da matemática computacional, e então - cibernética e robótica.
Em 1938, "Electro" apareceu no mundo: um andróide de 120 kg, tinha dois metros de altura, andava, falava e até fumava. O robô foi projetado pelo engenheiro Joseph Barnett.
Vídeo do robô Electro:
Em 1942, o famoso escritor de ficção científica, cientista americano e divulgador da ciência Isaac Asimov publicou uma série de contos "Eu sou um robô", em um dos quais ele primeiro tentou formular os princípios básicos do comportamento do robô e sua interação com os humanos. A história da coleção é construída na forma de uma entrevista com a Dra. Susan Kelvin em 2057, na qual ela compartilha suas memórias de seu trabalho como psicóloga robótica da líder mundial na produção da corporação de robôs positrônicos "US Robots and Mechanical Men, Inc."
A ideia geral que une as histórias da coleção é resolver os problemas associados aos robôs, que podem ser atribuídos ao choque da lógica férrea das leis da robótica e do fator humano. Esses princípios, mais tarde chamados de Três Leis da Robótica, são:
- Um robô não pode prejudicar uma pessoa ou contribuir para o dano por sua inação.
- Ele deve cumprir as ordens de uma pessoa, exceto aquelas que são contrárias à primeira lei.
- O robô deve garantir sua própria segurança, a menos que seja contrário à primeira e segunda leis.
Um dos pioneiros da robótica industrial, fundador e presidente da firma de robótica Unimation, Joseph F. Engelberger, acredita que as três leis da robótica de A. Azimov são os padrões que os especialistas devem seguir ao criar robôs modernos.
Na década de 50, a automação e a robotização da produção atingiram um novo patamar e se tornaram um fenômeno de massa.
De acordo com o American Institute of Robotics (RIA), um robô industrial é um manipulador multifuncional reprogramável projetado para mover objetos ao longo de caminhos pré-determinados usando movimentos programáveis variáveis. Perto disso está a definição europeia, onde os robôs são entendidos apenas como instalações automáticas universais com pelo menos três graus de mobilidade, equipadas com vários dispositivos de preensão e um sistema de controle facilmente reprogramado.
Foi então que começaram a ser criados os primeiros robôs industriais, realizando a montagem de equipamentos e as operações monótonas mais simples. Para trabalhar com materiais radioativos, foram desenvolvidos manipuladores mecânicos que copiavam os movimentos das mãos de uma pessoa em um local seguro. Um exemplo é o carrinho de controle remoto desenvolvido em 1960 com um manipulador, uma câmera de televisão e um microfone, que servia para fazer o levantamento da área e coletar amostras em áreas de alta radioatividade.
O primeiro braço robótico foi desenvolvido pelo inventor autodidata George Devol em 1954. A estrutura pesava duas toneladas e era controlada por um programa gravado em tambor magnético. Este sistema foi denominado "Unimate", uma patente foi emitida para o dispositivo, e então o inventor em 1961 fundou a empresa "Unimation". Esse sistema passou a ser utilizado para a fundição de peças metálicas em moldes. O dispositivo de preensão funcionava por meio de um acionamento hidráulico. No mesmo ano de 1961, esta empresa instalou o primeiro robô industrial. Ele foi implementado na fábrica da General Motors em Nova Jersey, no local da fundição. Em seguida, a novidade foi testada pelas fábricas da Chrysler e da Ford.
Manipulador "Unimate".
Esse robô tinha cinco graus de liberdade (o que é, contaremos nos próximos artigos) e uma pinça com dois “dedos”. Esta máquina era mais eficiente e rápida do que os humanos. A precisão do trabalho foi bastante alta - até 1,25 mm. O número de peças com defeito diminuiu.
Em 1965, Ralph Mosher, engenheiro da General Electric, desenvolveu o robô Walking Truck para transportar cargas e uma série de funções semelhantes.
Vídeo do robô ambulante:
Desde 1967, robôs industriais vêm para a Europa. Surgem robôs e pintores de soldagem. Usando câmeras de vídeo e sensores, os manipuladores aprendem a determinar as dimensões dos produtos e sua localização.
Em 1968, a robotização começou a se desenvolver no Japão. Empresa japonesa "Kawasaki Heavy Industries, Ltd." recebeu uma licença para fabricar um robô da "Unimation Inc." e montou seu primeiro robô industrial. Inicialmente, o fornecimento desses robôs era pequeno e eram usados principalmente em soldagem e pulverização.
Os anos 70 passaram no rápido desenvolvimento da robótica. Em 1982, a IBM cria a primeira linguagem oficial para a programação de sistemas robóticos. Em 1984, o primeiro robô Scara movido a eletricidade foi apresentado pela Adept.
Se em 1968 o Japão era um dos estreantes na produção e desenvolvimento de robótica, então no início dos anos 80 o número de empresas envolvidas nesta indústria aumentou muitas vezes - de 10 para 175. Se no início da formação da produção os japoneses produziam cerca de 200 robôs, então em 1981 - já 22100 peças.
No total, para o período de 1968 a 1981. 98.800 robôs foram fabricados em fábricas japonesas. Em 1982, o parque de robôs realmente industriais no Japão totalizava cerca de 13.000, em 1984 - 65.000, em 1985 - 93.000, em 1986 - 116.000 e em 1989 - 174.000! E isso sem levar em conta manipuladores não programáveis sem controle rígido. Desde então, o Japão embarcou em uma jornada para se tornar a capital mundial do robô. No final do século 20, havia cerca de 130 empresas envolvidas na produção de robôs. As principais empresas de robótica japonesas incluem: Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Aida Engineering, Matsushita Electric Company, Yasukawa Electric e outras.
Os Estados Unidos foram inferiores aos outros países em termos de frota de robôs industriais por muito tempo no início dos anos 80. Em 1984, o número de robôs era de aproximadamente 13.000, em 1985 - 20.000. No total, 3.500 robôs foram usados na indústria dos Estados Unidos desde 1981, e em 1989 mais de 35.000 foram usados.
Em seguida, cerca de 20 empresas se envolveram no desenvolvimento de robôs, os mais famosos dos quais foram Cincinnati Milacron e Unimation (que no início dos anos 80 foi transferido para a empresa Westinghouse). Na maioria das vezes, robôs industriais nos Estados Unidos foram introduzidos na indústria automotiva, onde eram usados na soldagem por pontos de carrocerias. Em 1981, já havia 270 robôs na General Motors. Também robôs foram introduzidos pela Ford, Chrysler e outras empresas.
Além disso, o ritmo da industrialização estava crescendo na Europa Ocidental.
O terceiro país no desenvolvimento de robôs industriais e na escala de sua implementação é a República Federal da Alemanha. Em 1980, havia 22 empresas produzindo robôs industriais, e agora existem mais de 90 empresas fornecendo cerca de 200 modelos diferentes, mas pelo menos 50% de todos os robôs industriais usados são compartilhados por ASEA, Kuka, Volkswagen"
O parque de robôs industriais na Alemanha em 1980 era de cerca de 1300, em 1984 - 6600, em 1986 - 12400, e no início de 1988 - 14900 unidades, das quais cerca de metade eram utilizadas na indústria automotiva.
No início dos anos 90, ocorreu um grande avanço no desenvolvimento da robótica: apareceu um controlador com uma interface de controle intuitiva que podia ser controlada por um operador. Ele poderia mudar os parâmetros de trabalho e regular o modo. O progresso científico e tecnológico tem permitido aumentar a capacidade de desenvolvimento, inteligência e controle dos robôs. Suas funções e confiabilidade só evoluíram: a complexidade, a velocidade de trabalho, o número de eixos aumentaram, os materiais adicionais começaram a ser usados. Vários passos confiantes também foram dados para a criação de inteligência artificial.
É verdade que, em meados da década de 1990, houve um certo declínio na introdução de robôs e no financiamento de grandes projetos. Por uma série de razões, o equipamento robótico foi usado apenas para montagem de automóveis e algumas outras indústrias. O custo de desenvolvimento e uso era muito alto, mas no ano 2000 a produção começou a crescer novamente, aumentando 30% ao ano.
Os principais fabricantes de robôs no século 20 foram Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Yasukawa Electric, Matsushita Electric Company (Japão); Cincinnati Milacron, Unimation, GMF Robotics, IBM (EUA); ASEA (Suécia); Volkswagen e Kuka (Alemanha); Renault (França); Comau-Fiat (Itália); Tralfa (Noruega); GEC e Dainichi Sykes (Reino Unido).
Os indicadores de desempenho de robôs de empresas líderes já começaram a atingir grandes alturas: robôs da Unimate, Versatran, Kawasaki Unimate, Trallfa, ASEA, Kuka, etc. 700 horas, sua vida útil total é aumentada para 40 mil horas. As perdas associadas ao tempo de inatividade durante o reparo e troca não ultrapassaram 2% do tempo total de trabalho. Todos esses fatores levaram a uma boa economia de custos para os fabricantes.
Uma das principais direções do progresso científico e tecnológico da indústria mundial no final do século XX foi a criação de sistemas de produção flexíveis (a definição exata será dada no próximo artigo). Esses sistemas aumentaram a eficiência da produção em pequena escala e em lote. Em 1987, 360-370 GPS estavam em operação em todo o mundo, por exemplo, no Japão - 102, EUA - 66, Alemanha - 40, Grã-Bretanha - 36, Itália - 32, França - 30, Suécia - 10.
No final do século 20, a robotização da produção era realizada de forma bastante intensa em todos os países industrializados. A melhoria dos sistemas de robôs foi criada e estudada, associada à sua sensação e inteligência artificial. As principais prioridades dos fabricantes são a redistribuição do mercado mundial, o lançamento de produtos de melhor qualidade no mercado com menor custo e com um sortimento mais diversificado.
