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.

Zostaw swoją ocenę
Poprzedni Następny

Jest tego więcej...


					Odnawiamy taras Inne

Odnawiamy taras

Akcja z cyklu MGDL dla Przedszkola Miejskiego nr 28 w Gliwicach

Zasada MGDL czyli weź sprawy w swoje ręce. Jak wiele potrzeba aby zmienić świat na lepsze? Tego nie wiele, ale wiemy, że od czegoś trzeba zacząć. Dlatego w myśl zasady MGDL: Co można zrobić z taką przestrzenią za oknami sali naszych dzieci? Mamy kwiecień 2023, wiosna trwa więc pora zagospodarować trochę podwórka dla naszych dzieci. […]


					Zadanie PLC - Zliczanie uczniów PLC

Zadanie PLC - Zliczanie uczniów

Proste zadania aby utrwalić swoją wiedzę

Co musisz znać, aby wykonać to zadanie? Wiesz na czym polega detekcja zbocza Jak wyznaczać wolne zakresy w pamięci markerów Wiedzieć jak korzystać z bloczków matematycznych Potrafić konfigurować komparatory ZADANIE PLC dla początkujących programistów Sygnalizacja liczby uczniów Wykorzystując dotychczas poznane bloczki stwórz układ, który posłuży nam do zliczenia, ile uczniów weszło już do sali. Każdy […]


					Szkoła 4.0 Nasze projekty

Szkoła 4.0

Wszystkie przedmioty w zasięgu ręki

Strona w rozbudowie


					Zakresy zmiennych PLC PLC

Zakresy zmiennych PLC

Bity, bajty, słowa i podwójne słowa

Z tej prezentacji dowiesz się: Po co mi to? Zrozumienie zakresów zmiennych jest kluczowe dla każdego studenta informatyki z wielu powodów: 1. Zarządzanie pamięcią: Zrozumienie zakresu zmiennych pozwala programistom na lepsze zarządzanie pamięcią. Na przykład, jeśli programista wie, że pewne dane nigdy nie przekroczą określonej wartości, może zdecydować się na użycie typu zmiennej, który zajmuje […]


					Timery PLC PLC

Timery PLC

Układy czasowe TP, TON, TOF, TONR

Po co mi timery? Chcesz / musisz zmierzyć czas w PLC to musisz użyć timerów (przynajmniej na naszym poziomie).Mierzenie czasu może okazać się istotne nie tylko w sytuacji, gdy będziesz chciał uruchomić coś z zadanym opóźnieniem (szczególnie początkujący programiści rozwiązują w ten sposób wiele swoich problemów) ale także w sytuacji, gdy będziesz potrzebować zmierzyć czas […]


					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 […]


					Automatyzacja w Polsce Artykuły

Automatyzacja w Polsce

na tle światowych osiągnięć

Postanowiłem zamieścić artykuł z magazynu „Utrzymanie Ruchu” – wyd. 01/2016 str. 38,39,  którego jestem współautorem,  ponieważ poruszamy w nim bardzo ciekawe zagadnienie „dlaczego w Polsce nie ma robotów?”. Jak się okazuje w treści, nie chodzi o …. Sami się przekonacie. Staraliśmy się używać języka zrozumiałego dla każdego czytelnika (jak zresztą w wszystkich innym artykułach na […]


					Styki, cewki i przyciski PLC

Styki, 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:


					Dokumenty Fundacji Inne

Dokumenty Fundacji

Statut, raporty, uchwały i sprawozdania

Cele fundacji (wycinek z statutu dostępnego poniżej) § 4.Cele Fundacji Dokumenty Statut fundacji Pakiet dokumentów za 2021 Pakiet dokumentów za 2020 rok SM za 2019, SF za 2019, Uchwała 2019


					Historia robotyki cz. 2 Artykuły

Historia robotyki cz. 2

pierwszy manipulator

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 […]


					Systemy liczbowe i typy zmiennych PLC PLC

Systemy liczbowe i typy zmiennych PLC

i zakresy zmiennych

Na pewno słyszałeś kiedyś, że komputery wykorzystują w swoich obliczeniach tylko znaki „0” i „1”. System bazujący na tych znakach nazywamy systemem dwójkowym inaczej binarnym. Wiesz też z doświadczenia, że na dzień wykorzystujesz system dziesiętny, ale czy wiedziałeś że to nie jedyne systemy liczbowe jakie używamy (ani nawet pierwsze które używaliśmy my oraz komputery). Artykuł […]


					Marek Witański - CALM talks Inne

Marek Witański - CALM talks

Marek Witański

Jeżeli nie wiesz czym jest projekt CALM talks to zapraszam na tą stronę – „CALM talks – porozmawiajmy o edukacji”. Tam także znajdziesz pełne pytania, na które tu znajdziesz odpowiedzi. Poniżej zamieszczamy podsumowanie wszystkich – naszym zdaniem – najciekawszych wypowiedzi udzielonych w tym projekcie. Pełna lista wszystkich wypowiedzi jest dostepna pod tym linkiem – „CALM […]

3 thoughts on “Historia robotyki cz. 2

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Zamknij