“Si las máquinas producen todo lo que necesitamos, el resultado dependerá de cómo se distribuya. Todos pueden disfrutar de una vida de pleno lujo y relajación solo si las máquinas que producen bienes se convierten en propiedad común, o la mayoría de la gente terminará catastróficamente pobre si los propietarios de los autos se oponen a la redistribución de la riqueza … En realidad, no debemos temer a los robots, sino al capitalismo ., - Stephen Hawking.
Referencia histórica. La aparición de robots y la robotización de la producción mundial en el siglo XX
Los prototipos de robots modernos aparecieron en los días de la antigua Grecia. Sobre. Los residentes de Pharos instalaron cuatro figuras femeninas doradas con controles automáticos, que eran claramente visibles desde lejos. Durante el día reflejaban la luz del sol y al anochecer ardían como linternas.
Se sabe que en el siglo XII el científico e inventor árabe Al-Jazari creó un barco con músicos mecánicos que entretenían a la gente tocando instrumentos musicales.
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Alrededor de 1495, Leonardo da Vinci creó un plano para un caballero robótico humanoide. No se sabe si trató de recolectarlo, pero los manuscritos encontrados a mediados del siglo XX indican que una persona mecánica podría sentarse, mover los brazos y la cabeza, e incluso abrir una visera.
Plano del robot de Leonardo.
En los siglos XVI-XVIII en Europa, la construcción de "autómatas" se generalizó. Estos eran mecanismos de relojería, similares a los humanos o los animales, que podían realizar movimientos bastante complejos de las extremidades.
En 1738, Jacques de Vaucanson creó el primer "androide", un dispositivo humanoide que tocaba la flauta. Además, un mecánico e inventor francés se hizo famoso por diseñar patos mecánicos que podían picotear comida.
Video promocional:
El pato mecánico de Jacques de Vaucanson.
Además, nos llegó información sobre el ingeniero ruso Pafnutiy Chebyshev, quien a finales del siglo XIX inventó el "stop-walk", una máquina mecánica que tenía una gran capacidad de cross-country.
El coche a pie de Pafnutiy Chebyshev.
Nikola Tesla tampoco pudo mantenerse alejado. El gran genio en 1898 creó y demostró al público un barco en miniatura controlado por radio.
Nave controlada por radio de Tesla.
En 1920, el escritor checo Karel Čapek y su hermano Josef acuñaron la palabra “robot”. Usaron esta palabra por primera vez en la obra "Rossum Universal Robots", que narra los eventos en una fábrica que produce "personas artificiales". La obra se representó en 1921 en Praga y fue un gran éxito y ayudó a popularizar el término "robot".
En checo, la palabra robota significa "trabajo duro", "trabajo duro", "corvee" (cf. robar búlgaro "esclavo"), y en las traducciones rusas se utilizó la palabra "trabajador".
El interés por los robots creció. En 1927, el ingeniero estadounidense J. Wensley diseñó el robot controlado por voz "Mr. Televox", que parecía un hombre y era capaz de ejecutar comandos de voz elementales. Este robot se convirtió en una exhibición en la Feria Mundial de Nueva York. En 1928, el robot Eric dio la bienvenida a los visitantes a la exposición de la Asociación Británica de Ingenieros de Modelado. En el mismo año, bajo el liderazgo del Dr. Nishimura Makota, se creó el primer robot japonés, el "Naturalista", capaz de mover los brazos y la cabeza mediante un motor eléctrico. Posteriormente, este androide pasó a ser considerado el antepasado de la robótica japonesa.
En 1936, se creó el primer robot soviético, B2M. El escolar de Moscú Vadim Matskevich construyó un androide y por ello recibió un diploma en la Exposición Mundial de París en 1937. V. V. Más tarde, Matskevich se convirtió en candidato de las ciencias técnicas, autor de muchos libros y obras científicas populares.
Desde principios de los años 30 han aparecido estructuras que exteriormente se asemejan a criaturas humanoides, capaces de realizar los movimientos más simples de las manos y reproducir frases a las órdenes de una persona. Existe información de que en esos años los robots fueron producidos principalmente por la empresa Westinghouse, algunos ingenieros alemanes y holandeses con fines publicitarios.
1936 fue un punto de inflexión en la historia del desarrollo de la ciencia y la tecnología. El matemático inglés Alan Mothison Turing introdujo el concepto de una "máquina de computación abstracta" (ahora conocida como "máquina de Turing"), capaz de realizar cálculos de complejidad arbitraria utilizando las operaciones de lectura y desplazamiento más simples, y anticipó su aparición a fines de la década de 1940. computadoras universales. En esos años, varios científicos (J. von Neumann, G. Walter, W. R. Ashby, C. Shannon y otros) desarrollaron la teoría de algoritmos basada en el estudio de analogías entre el sistema nervioso humano, las computadoras y los sistemas de control automático. Posteriormente, se convirtió en uno de los orígenes teóricos de las matemáticas computacionales, y luego, la cibernética y la robótica.
En 1938, "Electro" apareció en el mundo: un androide que pesaba 120 kg, medía dos metros, podía caminar, hablar e incluso fumar. El robot fue diseñado por el ingeniero Joseph Barnett.
Video del robot Electro:
En 1942, el famoso escritor de ciencia ficción, científico estadounidense y divulgador de la ciencia Isaac Asimov publicó una serie de relatos "Soy un robot", en uno de los cuales intentó por primera vez formular los principios básicos del comportamiento de los robots y su interacción con los humanos. La historia de la colección se basa en una entrevista con la Dra. Susan Kelvin en 2057, en la que comparte sus recuerdos de su trabajo como psicóloga de robots de planta del líder mundial en la producción de robots positrónicos corporación "US Robots and Mechanical Men, Inc."
La idea general que une las historias de la colección es resolver los problemas asociados a los robots, lo que se puede atribuir al choque de la lógica férrea de las leyes de la robótica y el factor humano. Estos principios, más tarde llamados las Tres Leyes de la Robótica, dicen:
- Un robot no puede dañar a una persona o contribuir a dañar con su inacción.
- Debe cumplir las órdenes de una persona, salvo las que sean contrarias a la primera ley.
- El robot debe garantizar su propia seguridad, a menos que sea contrario a la primera y segunda leyes.
Uno de los pioneros de la robótica industrial, fundador y presidente de la firma de robótica Unimation, Joseph F. Engelberger, cree que las tres leyes de la robótica de A. Azimov son los estándares que los especialistas deben seguir al crear robots modernos.
En los años 50, la automatización y robotización de la producción alcanzó un nuevo nivel y se convirtió en un fenómeno de masas.
Según el Instituto Americano de Robótica (RIA), un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable diseñado para mover objetos a lo largo de trayectorias predeterminadas mediante movimientos programados variables. Cerca de esto está la definición europea, donde los robots se entienden solo como instalaciones automáticas universales con al menos tres grados de movilidad, equipados con varios dispositivos de agarre y un sistema de control fácilmente reprogramable.
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Fue entonces cuando se empezaron a crear los primeros robots industriales, realizando el montaje de equipos y las operaciones monótonas más sencillas. Para trabajar con materiales radiactivos se desarrollaron manipuladores mecánicos que copiaban los movimientos de las manos de una persona en un lugar seguro. Un ejemplo es el carro de control remoto desarrollado en 1960 con un manipulador, una cámara de televisión y un micrófono, que se utilizó para inspeccionar el área y recolectar muestras en áreas de alta radiactividad.
El primer brazo robótico fue desarrollado por el inventor autodidacta George Devol en 1954. La estructura pesaba dos toneladas y estaba controlada por un programa grabado en un tambor magnético. Este sistema se llamó "Unimate", se emitió una patente para el dispositivo, y luego el inventor en 1961 fundó la empresa "Unimation". Este sistema llegó a utilizarse para fundir piezas metálicas a partir de moldes. El dispositivo de agarre funcionaba mediante un accionamiento hidráulico. En el mismo año 1961, esta empresa instaló el primer robot industrial. Se implementó en la planta de General Motors en Nueva Jersey en el sitio de la fundición. Luego, la novedad fue probada por las fábricas de Chrysler y Ford.
Manipulador "Unimate".
Este robot tenía cinco grados de libertad (lo que es, lo contaremos en los siguientes artículos) y una pinza con dos "dedos". Esta máquina era más eficiente y rápida que los humanos. La precisión del trabajo fue bastante alta, hasta 1,25 mm. Ha disminuido el número de piezas defectuosas.
En 1965, Ralph Mosher, un ingeniero de General Electric, desarrolló el robot Walking Truck para transportar cargas y una serie de funciones similares.
Video de Walking Truck Robot:
Desde 1967, los robots industriales han estado llegando a Europa. Aparecen robots de soldadura y pintores. Usando cámaras de video y sensores, los manipuladores aprenden a determinar las dimensiones de los productos y su ubicación.
En 1968, la robotización comenzó a desarrollarse en Japón. La empresa japonesa "Kawasaki Heavy Industries, Ltd." recibió una licencia para fabricar un robot de "Unimation Inc." y montó su primer robot industrial. Inicialmente, la oferta de estos robots era pequeña y se utilizaban principalmente en soldadura y pulverización.
Los años 70 han pasado en el rápido desarrollo de la robótica. En 1982, IBM crea el primer lenguaje oficial para programar sistemas robóticos. En 1984, Adept presentó el primer robot Scara eléctrico.
Si en 1968 Japón fue uno de los recién llegados en la producción y el desarrollo de la robótica, entonces a principios de los 80 el número de empresas involucradas en esta industria aumentó muchas veces, de 10 a 175. Si al comienzo de la formación de la producción los japoneses produjeron alrededor de 200 robots, entonces en 1981 - ya 22100 piezas.
En total para el período de 1968 a 1981. Se fabricaron 98.800 robots en fábricas japonesas. En 1982, el parque de robots realmente industriales en Japón ascendía a unos 13.000, en 1984 a 65.000, en 1985 a 93.000, en 1986 a 116.000 y en 1989 a 174.000. Y esto sin tener en cuenta manipuladores no programables sin control rígido. Desde entonces, Japón se ha embarcado en un viaje para convertirse en la capital mundial de los robots. A finales del siglo XX, había unas 130 empresas involucradas en la producción de robots. Las principales empresas de robótica japonesas incluyen: Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Aida Engineering, Matsushita Electric Company, Yasukawa Electric y otras.
Estados Unidos fue inferior a otros países en términos de flota de robots industriales durante mucho tiempo a principios de los 80. En 1984, el número de robots era de aproximadamente 13.000, en 1985 20.000. En total, se han utilizado 3.500 robots en la industria estadounidense desde 1981, y en 1989 se han utilizado más de 35.000.
Luego, alrededor de 20 empresas se dedicaron al desarrollo de robots, las más famosas de las cuales fueron Cincinnati Milacron y Unimation (que a principios de los 80 se transfirió a la empresa Westinghouse). Muy a menudo, los robots industriales en los Estados Unidos se introdujeron en la industria automotriz, donde se utilizaron en la soldadura por puntos de carrocerías. En 1981, ya había 270 robots en General Motors. También Ford, Chrysler y otras empresas introdujeron robots.
Además, el ritmo de industrialización estaba creciendo en Europa Occidental.
El tercer país en el desarrollo de robots industriales y la escala de su implementación es la República Federal de Alemania. En 1980, había 22 empresas que producían robots industriales, y ahora hay más de 90 empresas que suministran alrededor de 200 modelos diferentes, pero al menos el 50% de todos los robots industriales utilizados son compartidos por ASEA, Kuka, Volkswagen..
El parque de robots industriales en Alemania en 1980 era de aproximadamente 1300, en 1984 - 6600, en 1986 - 12400, y a principios de 1988 - 14900 unidades, aproximadamente la mitad de las cuales se usaban en la industria automotriz.
A principios de los 90, se produjo un gran avance en el desarrollo de la robótica: apareció un controlador con una interfaz de control intuitiva que podía ser controlada por un operador. Podría cambiar los parámetros de trabajo y regular el modo. Los avances científicos y tecnológicos han permitido incrementar las capacidades de desarrollo, la inteligencia y el control de los robots. Sus funciones y confiabilidad solo se desarrollaron: la complejidad, la velocidad de trabajo, el número de ejes aumentó y comenzaron a usarse materiales adicionales. También se han dado varios pasos seguros hacia la creación de inteligencia artificial.
Es cierto que a mediados de la década de 1990 hubo un cierto declive en la introducción de robots y la financiación de grandes proyectos. Por varias razones, el equipo robótico se utilizó solo para el ensamblaje de automóviles y algunas otras industrias. El costo de desarrollo y uso fue muy alto, pero para el año 2000 la producción comenzó a crecer nuevamente, aumentando en un 30% anual.
Los principales fabricantes de robots del siglo XX fueron Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Yasukawa Electric, Matsushita Electric Company (Japón); Cincinnati Milacron, Unimation, GMF Robotics, IBM (EE. UU.); ASEA (Suecia); Volkswagen y Kuka (Alemania); Renault (Francia); Comau-Fiat (Italia); Tralfa (Noruega); GEC y Dainichi Sykes (Reino Unido).
Los indicadores de rendimiento de los robots de firmas líderes ya comenzaron a alcanzar grandes alturas: los robots de Unimate, Versatran, Kawasaki Unimate, Trallfa, ASEA, Kuka, etc.podrían funcionar sin interrupciones para mantenimiento hasta 500 - 700 horas, su vida útil total se incrementa a 40 mil horas. Las pérdidas asociadas con el tiempo de inactividad durante la reparación y el cambio no superaron el 2% del tiempo total de trabajo. Todos estos factores llevaron a un buen ahorro de costes para los fabricantes.
Una de las principales direcciones del progreso científico y tecnológico de la industria mundial a finales del siglo XX fue la creación de sistemas de producción flexibles (la definición exacta se dará en el próximo artículo). Estos sistemas han aumentado la eficiencia de la producción por lotes y a pequeña escala. En 1987, 360-370 GPS estaban en funcionamiento en todo el mundo, por ejemplo, en Japón - 102, EE. UU. - 66, Alemania - 40, Gran Bretaña - 36, Italia - 32, Francia - 30, Suecia - 10.
A finales del siglo XX, la robotización de la producción se llevó a cabo de forma bastante intensiva en todos los países industriales. Se creó y estudió la mejora de los sistemas robóticos, asociada a su sensación e inteligencia artificial. Las principales prioridades de los fabricantes son la redistribución del mercado mundial, el lanzamiento al mercado de productos de mejor calidad con un precio de coste más bajo y con un surtido más diverso.
