Historia robotyki cz. 2

pierwszy manipulator
press.assets.siemens.com

zobacz także: Historia robotyki cz. 1

W drugiej części przedstawię udokumentowane fakty historyczne początków rozwoju robotyzacji i przejdę do dokonań z ostatniej dekady. Następnie w kolejnych rozdziałach skupię się na ostatnich, nowatorskich dokonaniach branży przemysłowej w dziedzinie robotów współpracujących (CoBots, Collaborative Robots).



Pierwszy robot przemysłowy

Początek historii robotów zaprojektowanych w celu wykorzystania w przemyśle datuje się na rok 1959, kiedy to skonstruowany został robot nazwany Unimate. Dwa lata później został on zainstalowany na linii montażowej w zakładzie General Motors Inland Fisher Guide, w stanie New Jersey (5), stając się pierwszym, produkowanym seryjnie, pracującym robotem przemysłowym.

Historia robotyki - pierwszy manipulator
Jak na dzisiejsze standardy robot ten wydaje się śmiesznie prymitywni ale jego możliwości wcale nie były aż tak ograniczone. (foto http://rraj.rsj-web.org)


George Devol, który opatentował manipulator, a dokładniej automatyczne mechaniczne urządzenie wraz z chwytakiem (służące do wykonywania operacji przenoszenia z dopasowanym układem aparatury kontrolnej), kilka lat wcześniej spotkał na przyjęciu inżyniera Joseph’a Engelbergera, po czym wspólnie stworzyli ideę robota przemysłowego, którego następnie skonstruowali.

Unimate został wyprodukowany przez firmę Unimation Inc, założoną w 1956 r. właśnie przez Josepha Engelberga. Konstrukcja manipulatora ważyła 2 tony, a jako układy napędowe wykorzystano siłowniki hydrauliczne. Układ sterowania opierał się na bębnie magnetycznym z zapisaną sekwencją ruchów. Ciekawą informacją umieszczoną na stronie IFR (Międzynarodowej Federacji Robotyki) jest cena pierwszych robotów wynosząca 18.000 USD od sztuki, podczas gdy ich produkcja kosztowała aż 65.000 USD (5). Pierwsze zadanie robota przemysłowego polegało na przenoszeniu gorących elementów nadwozia samochodowego, ponieważ zabieg ten nie tylko wymagał użycia sporej siły, ale również stanowił bardzo duże zagrożenie dla pracowników.

Historia manipulatorów, a to pierwszy z nich
(foto. www.nytimes.com)


Od samego początku powstania przemysłu ludzie obawiali się, że maszyny, a tym bardziej roboty zastąpią ich miejsca pracy. Wielokrotnie opinia taka powodowała społeczne niepokoje. Do bardzo głośnych dochodziło już w latach 1811–1813 gdy to luddyści niszczyli mechaniczne krosna w zakładach tkackich. Świadomi tego byli również producenci robota Unimate, dlatego pierwsze zadanie, do którego wykorzystano tę maszynę miało przede wszystkim na celu przekonanie szerokiego grona pracowników zakładów, że manipulatory nie mają ich pozbawić pracy, a wręcz przeciwnie – odciążyć fizycznie i podnieść poziom bezpieczeństwa w zakładzie.


Trzy prawa robotów Asimova

Należałoby się w tym miejscu cofnąć kilkanaście lat wstecz – do 1942 r., w którym to I. Asimov (Rosjanin, 1919-1992) sformułował trzy prawa robotów, ponieważ właśnie do nich przed uruchomieniem pierwszego robota w fabryce, wielokrotnie odwoływał się George Devol. To, co ówcześnie wydawało się fikcją literacką, od 1959 r. miało stać się rzeczywistością, bo dokładnie od tego roku ludzie rozpoczęli współpracę z maszynami w codziennej pracy.

A to ciekawe, Isaac Asimov

W tym miejscu pozwolę sobie na delikatną odskocznię od tematu głównego, ale gdy trafiła mi przypadkiem w ręce jedna z książek Isaaka Judowicza Ozimowa (ros. Исаак Юдович Озимов ur. 2 stycznia 1920, Pietrowicze k. Smoleńska, zm. 6 IV 1992 ) poczytałem o tym pisarzu trochę więcej i okazało się, że jest on autorem i redaktorem ponad 500 książek (!!!) (a Ty ile napisałeś ?), był jednym z najbardziej płodnych pisarzy wszech czasów.

Wracając jednak do tematu…


Trzy prawa robotów:

1. Robot nie może skrzywdzić człowieka, ani przez zaniechanie działania dopuścić, aby człowiek doznał krzywdy.
2. Robot musi być posłuszny rozkazom człowieka, chyba że stoją one w sprzeczności z Pierwszym Prawem.
3. Robot musi chronić samego siebie, o ile tylko nie stoi to w sprzeczności z Pierwszym lub Drugim Prawem.

Później Asimov dodał jeszcze nadrzędne prawo (tzw. prawo zerowe) nie dotyczące już tylko człowieka, a brzmiało ono tak:

0. Robot nie może skrzywdzić ludzkości, ani przez zaniechanie działania doprowadzić do uszczerbku dla ludzkości.

Historia robotyki
Dzięki przestrzeganiu przez roboty praw Asimova nie powinien (istotne stwierdzenie „nie powinien”) powtórzyć się w realu scenariusz filmu Terminator lub Matrix. Tylko kto będzie tego pilnował?


Kończąc ten rozdział dla zainteresowanych tematem dodam tylko, że na Wikipedii (która nie jest najbardziej rzetelnym źródłem informacji ale dość dobrym do rozpoczęcia poszukiwań informacji) można znaleźć też listę innych praw kilku mniej znanych autorów.


Dzisiaj – robot w zakładzie, zagrożenie czy przyjaciel?

W XXI wieku Prawa Robotów ponownie zaczynają być wyjątkowo aktualnym tematem, gdyż nigdy wcześniej roboty nie pracowały w bezpośrednim otoczeniu człowieka, bez kratek, kurtyn i innych fizycznych zabezpieczeń. Rozwój informatyki daje maszynom coraz większe możliwości decyzyjne, odciążając nas już nie tylko fizycznie, ale również psychicznie. Systemy wizyjne w połączeniu z sztucznymi sieciami neuronowymi, czy to montowane w manipulatorach, czy samochodach autonomicznych, działają szybciej i bardziej niezawodnie.


FESTO Bionic Handling Assistant

Jest to bodajże pierwsze na świecie, zaprezentowane szerokiej publiczności w 2010 r., rozwiązanie manipulatora mogącego bez żadnych zewnętrznych zabezpieczeń współpracować bezpośrednio z człowiekiem. Układ tak nowatorski, że pomimo 7 lat istnienia nie został jeszcze wykorzystany w warunkach przemysłowych – Festo nie podało informacji potwierdzających zastosowanie przemysłowe układu, jedynie instruktażowe, edukacyjne oraz marketingowe. Pomimo tego, wyznaczyło całkowicie nowy kierunek robotyzacji.


Standardowe roboty zbudowane są z twardych materiałów, charakteryzujących się dużą sztywnością i wykorzystujących przede wszystkich napędy elektryczne. Całkowicie odwrotny kierunek Festo obrało przy BHA (Bionic Handling Assistant). Inspiracją twórców tego rozwiązania była „trąba słonia” (co widać na filmie powyżej), charakteryzująca się dużą elastycznością, zwinnością i pomimo swojej siły – delikatnością.


Zasada działania

Konstrukcja składa się z trzech prążkowanych, elastycznych „poduszek pneumatycznych” połączonych ze sobą. Odpowiednie wypełnianie powietrzem każdej z komór umożliwia bardzo precyzyjne manipulowanie położeniem chwytaka (7) (8). W nowszych konstrukcjach „trąba” jest zastąpiona lub wydłużona o elastyczny tripod, zwiększający zasięg układu – the Bionic Tripod 3.0.

Zderzenie człowieka z elastyczną poduszką pneumatyczną wypełnianą pod niewielkim ciśnieniem, nie grozi poważnym uszczerbkiem na zdrowiu współpracowników, pod warunkiem, że wszystkie elementy konstrukcji będą wykonane z delikatnych, nieposiadających ostrych krawędzi materiałów.


Chwytak

Również chwytak musi być zaprojektowany w nowatorski sposób. Inżynierowie Festo poradzili sobie również i z tym problemem, ponieważ równolegle zaprojektowali elastyczny, adaptacyjny chwytak z wykorzystaniem systemu Ray Effect®, wzorowanego na rybich płetwach ogonowych. Masa takiego chwytaka jest o 80% mniejsza niż standardowego, wykonanego z metalu. Kolejną zaletą tego rozwiązania jest możliwość pewnego chwytania nawet bardzo delikatnych obiektów, o bardzo niestandardowym kształcie, jak chociażby kurzego jaja lub owoców. W Internecie można znaleźć wiele filmów prezentujących wyjątkowe cechy tego futurystycznego manipulatora niemieckiego producenta i jego następnych wersji (transformacje możecie zobaczyć na poniższym filmie).

Technologia rozwija się dziś tak szybko, że artykuły pisane rok czy 2 temu już dziś są całkowicie przestarzałe dlatego trochę je zaktualizowałem 🙂


BHS nie został zaprojektowany z myślą o zastosowaniu go przy procesach spawania, manipulowania ciężkimi obiektami lub wykonywania innych, typowych dla ciężkich manipulatorów zadań. Pomysł był tutaj inny. Konstruktorzy doszli do wniosku, że robot współpracujący z człowiekiem np. na linii montażowej czy nawet w mniejszych warsztatach – Festo wypuściło plakaty z wizerunkiem mechanika samochodowego wspieranego przez BHS (9) – mógłby znacznie przyspieszyć proces składania produktów. Tego typu ramię mogłoby podawać człowiekowi bezpośrednio do ręki elementy w kolejności składania lub narzędzia, nawet o bardzo niestandardowym kształcie czy delikatnej konstrukcji.

czytaj dalej: Historia robotów cz.3 – roboty współpracujące


Na koniec chciałbym oficjalnie podziękować Jadwidze Woźnik, która to pomogła mi w tym obszernym tekście poradzić sobie z wyzwaniami j. polskiego (czyli wykonała korektę tekstu) i zaprosić Ci do kolejnej części  artykułu.


Odwołania:

1. Britannica Encyklpedia. www.britannica.com/. [Online] 12 01 2017. https://www.britannica.com/biography/Ctesibius-of-Alexandria.
2. Challoner Jack. 1001 Wynalazków które zminiły świat. Poznań : Elipsa, 2009.
3. http://encyklopedia.pwn.pl. Encyklpedia PWN. [Online] [Zacytowano: 12 01 2017.] http://encyklopedia.pwn.pl/haslo/robot;3968150.html.
4. Automata of Al-Jazari. Istanbul : The Topkapı Palace Museum, 2003.
5. www.ifr.org. [Online] International Federation of Robotics. http://www.ifr.org/history/.
6. Polski Komitet Normalizacyjny. sklep.pkn.p. [Online] 16 01 2017. http://sklep.pkn.pl/pn-en-iso-13482-2014-05e.html.
7. Broszura FESTO Bionic Handling Assistant 54778 en 4/2012.
8. Making Stuff Wilder. http://www.pbs.org, 2013.
9. http://www.dpaonthenet.net. [Online] [Zacytowano: 16 01 2017.] http://www.dpaonthenet.net/article/38543/Award-honours-commercial-development-of-elephant-s-trunk–bionic-handling-assistant.aspx.

Poprzedni Następny

Jest tego więcej...

					Filmy nie tylko dla inżyniera Inne

Filmy nie tylko dla inżyniera

Filmy, które uczą, motywują i prowokują do myślenia

Dla kogo ta lista ? Dla odpoczywających na kanapie Siedzisz w domu i chcesz odpocząć, ale nie chcesz całkowicie zmarnować swojego czasu? Może warto obejrzeć coś wartościowego i przyjemnego jednocześnie, aby zmotywować się do pracy? Przygotowaliśmy dla Ciebie listę filmów (i seriali bo dziś to ten sam poziom), które zainteresują nie tylko inżyniera, a każdego […]

					Zadania PLC - cewki i zestyki PLC

Zadania PLC - cewki i zestyki

Proste zadania aby utrwalić swoją wiedzę

Te zadania PLC kierowane są dla początkujących programistów. W tej prezentacji zamieściliśmy dla Ciebie kilka prostych „wyzwań” na łatwym poziomie ale wymagających kreatywnego podejścia, dzięki którym: Nauczysz się pisać proste programy w języku LAD Dowiesz się jak korzystać na różne sposoby z cewki, zestyku normalnie otwartego i normalnie zamkniętego Nauczysz się rozwiązywać proste problemy stawiane […]

					4 x P Ściąga i Podręcznik Podręczniki

4 x P Ściąga i Podręcznik

Podręczny Podręcznik Programowania PLC

Wszystko w jednym miejscu o programowaniu PLC Po przeszkoleniu ponad 1200 kursantów z zakresu programowania sterowników PLC uświadomiłem sobie, że wyjątkowo wiele czasy tracą oni na poszukiwaniu informacji w podręczniku, zamiast skoncentrować się na rozwijaniu swoich umiejętności programistycznych. Dlatego zdecydowałem się przygotować i za darmo udostępnić kompendium skompresowanej wiedzy w formie podręcznej dwustronnej ściągi i […]

					Problemy z programowaniem PLC

Problemy z programowaniem

Najczęstsze błędy podczas programowania w STEP7 - j. LAD

Prezentacja kierowana jest dla osób, które uczestniczyły w moich szkoleniach i chcą sobie zdobytą wiedzę odświeżyć. Nie jest to prezentacja dla osób, które nie posiadają żadnej wiedzy z zakresu programowania sterowników. Plan prezentacji 1.Założenia dla omawianego układu.2.Odwzorowanie fizycznych zestyków w języku LAD.3.Układ podtrzymania.4.Nieprawidłowe użycie cewki w networku.5.Dublowanie cewek w bloku.6.Negacja sygnału.7.Różnica pomiędzy napięciem, a stanem […]

					Styki i cewki i przyciski PLC

Styki i cewki i przyciski

Podstawy j. LAD

Dla kogo ta prezentacja? Prezentacja kierowana jest przede wszystkim do uczniów szkół technicznych, rozpoczynających swoją przygodę z sterownikami PLC wszystkich producentów. Aby wykorzystać w pełni potencjał tej prezentacji nie potrzebujesz nawet sterownika, na początku wystarczy kartka papieru. Z tej prezentacji dowiesz się: do czego służą wejścia i wyjścia sterowników PLC, czym jest przycisk, a czym […]

					TIA Portal pierwsze kroki PLC

TIA Portal pierwsze kroki

Pobranie, instalacja i testy

Z tej prezentacji dowiesz się: Skąd legalnie pobrać darmową wersję TIA Portal 15.1 i jak uruchomić licencję Professional (trial 21 dni), W jaki sposób uruchomić symulator sterownika PLC czyli PLCSIM oraz wirtualny panel HMI, Gdzie znaleźć aplikację odzwierciedlającą edukacyjne stanowisko wykonawcze (CALM_PLCsim) i jak ją uruchomić, Jak poradzić sobie z najczęstszymi problemami występującymi po instalacji […]

					Zadanie PLC

Zadanie "Przełącznik"

Zadanie do samodzielnej realizacji

Dla kogo przygotowałem to zadanie? Jeżeli jesteś nauczycielem i nie masz do końca pomysłu jakie zadania z programowania PLC powinieneś zadać uczniom – to jest ona dla Ciebie. Jeśli jesteś samoukiem (takim jak ja) i samodzielnie dążysz do poszerzania swoich horyzontów i umiejętności, to ta prezentacja (i wszystkie inne na tej stronie) może się okazać […]

					Detekcja zbocza PLC

Detekcja zbocza

Wszystko na temat

Krok w górę (zmiana z 0 na 1) lub krok w dół (zmiana z 1 na 0) to właśnie są kolejno zbocza narastające i opadające. Cewki i bloczki detekcji zbocza należą do podstawowych obiektów dostępnych w folderze „Bit logic” w Edytorze programu STEP 7. Są one powszechnie wykorzystywane właściwie w wszystkich programach sterowania. Z jakiegoś […]

					Historia robotów cz. 3 CoBots Artykuły

Historia robotów cz. 3 CoBots

przyszłość - roboty współpracujące

zobacz też: historia robotów cz.2 – pierwsze manipulatory W trzeciej części (czyli w tym poście, ponieważ artykuł podzieliłem na kilka postów aby nie przerażać rozmiarem, link do wcześniejszej części zamieściłem powyżej) skupię się na ostatnich, nowatorskich dokonaniach branży przemysłowej, mam tu na myśli roboty współpracujące (CoBots, Collaborative Robots) czyli manipulatorów najnowszej generacji będących integralna częścią […]

					Wprowadzenie do sterowników PLC PLC

Wprowadzenie do sterowników PLC

Automatyka przemysłowa dla kompletnie zielonych

Artykuł w rozbudowie – pełna wersja wkrótce Dla kogo ta prezentacja? Kończysz właśnie szkołę podstawową i zastanawiasz się nad wyborem szkoły średniej? I nie masz pojęcia co to za kierunki mechatronika, automatyka, mechanika itp? Z tej prezentacji dowiesz się co nieco na ten temat, abyś mógł dokonać świadomego wyboru liceum czy technikum (polecam drugą opcję […]

					Historia robotyki cz. 1 Artykuły

Historia robotyki cz. 1

dawne czasy

Historia robotyki – Materiał ten stanowi uzupełnienie (i przetłumaczenie na prosty język) artykułu, który miałem okazję napisać dla czasopisma branżowego: Utrzymanie Ruchu wydanie nr 1/2017 . W pierwszej części czyli w tym poście, (ponieważ artykuł podzieliłem na kilka postów aby nie przerażać rozmiarem) przedstawię udokumentowane fakty historyczne początków rozwoju automatyki i robotyzacji, nieznane szerszej opinii […]

					CALM_PLCsim - Symulator PLC PLC

CALM_PLCsim - Symulator PLC

Wirtualne stanowisko wykonawcze

Dla kogo „CALM PLCsim” – symulator stanowiska PLC S7-1200 ? Napisaliśmy program odzwierciedlający w 100% fizyczne stanowiska edukacyjne. Kierujemy go do wszystkich uczniów i studentów, którzy chcą rozwijać swoje umiejętności programowania sterowników PLC. Dla posiadaczy fizycznych sterowników Jeżeli masz zajęcia z programowania na fizycznych sterownikach PLC ale szkoła nie posiada elementów wykonawczych (innych niż lampki). […]

Zamknij
en_GBEnglish
pl_PLPolish en_GBEnglish