Відмінності між версіями «Виникнення й розвиток сучасної робототехніки»

Поточна версія на 12:04, 1 листопада 2012

Як уже було сказано, сучасна робототехніка виникла в другій половині XX сторіччя, коли в ході розвитку виробництва з'явилася реальна потреба в універсальних маніпуляційних машинах-автоматах (роботах - від чешського "robota"), подібних "механічним людям", описаним К. Чапеком, і одночасно виникли необхідні для їхнього створення науково-технічні передумови й, насамперед, кібернетика й обчислювальна техніка.

Сучасними попередниками роботів є різного роду пристрої для маніпулювання на відстані об'єктами, безпосередній контакт людини з якими небезпечний або неможливий. Це маніпулятори з ручним або автоматизованим керуванням. Перші пристрої такого роду були пасивними, тобто механізмами без приводів, і служили для повторення на відстані рухів руки людини цілком за рахунок його мускульної сили. Потім були створені маніпулятори із приводами й керовані людиною різними способами аж до біоелектричного.

Уперше такі маніпулятори були створені в 1940-1950 р. для атомних досліджень, а потім і для атомної промисловості. Подібні пристрої стали застосовуватися в глибоководній техніці, металургії та інших галузях промисловості.

В 1962 р. на ринку США з'явилися перші роботи марки "Версатран" (фірми "Америкен мешин енд фаундрі"), призначені для промислового застосування.

Перші повністю автоматично діючі, маніпулятори були зроблені й США в 1960—1961 р. В 1961 р. був розроблений такий маніпулятор, керований від ЕОМ та оснащений загарбним пристроєм і різного типу датчиками— контактними та фотоелектричними. Цей маніпулятор МН-1 одержав назву "рука Ернста" на прізвище його творця Ернста. Відповідно до сучасного визначення, це був прообраз робота з адаптивним керуванням, що дозволило йому, наприклад, знаходити й брати довільно розташовані предмети.

Одночасно виник термін "промисловий робот" (Indastrial Robot), запропонований цією ж фірмою. У той же час у США з'явилися роботи "Юнимейт-1900", які одержали перше застосування в автомобільній промисловості на заводах фірм "Дженерал моторі", "Форд" і "Дженерал електрик".

За останні 10 років XX сторіччя вартість промислових роботів упала в 5 разів при одночасному поліпшенні їхніх технічних характеристик. У результаті зросла економічна ефективність використання роботів.

Перше місце у світі по виробництву й застосуванню роботів упевнено займає Японія, де зосереджена більша частина світового парку роботів. Далі випливають США, Італія, Франція, Швеція. Більша частина цього парку використається в промисловості, приблизно половина - для виконання основних технологічних операцій, де потрібні найбільш складні роботи. Частка таких роботів неухильно росте.

Перші промислові роботи з розвиненою сенсорною системою і мікропроцесорним керуванням з’явилися на ринку й набутили практичного застосування й 1980-1981 р. насамперед на зборці, дуговому зварюванні, контролі якості для узяття неорієнтованих предметів, наприклад, з конвеєра. До їхнього числа ставляться постачені системами технічного зору роботи "Пума", "Юнимейт", "Аутоплейс", "Цинциннати милакрон", складальні робототехничні системи фірм "Хитачи", "Вестингауз" (система "Апас"), "Дженерал моторі" (система "Консайт"). Частка таких пристроїв у загальному парку роботів неухильно росте й наближається до 50% незважаючи на те, що вони в кілька разів дорожче роботів із програмним керуванням і значно складніше в обслуговуванні. Однак це окупається незмірно більшими функціональними можливостями, а, отже, і більше широкою областю застосування.

Технічний прогрес у розвитку роботів спрямований, насамперед, на вдосконалювання систем керування. Перші промислові роботи мали програмне керування, в основному запозичене у верстатів із числовим програмним керуванням (ЧПК). Ці роботи одержали назву роботів першого покоління. Друге покоління роботів - це роботи, оснащені сенсорними системами, головними з яких є системи технічного зору (СТЗ).

В 1967 р. у США (Станфордский університет) був створений лабораторний макет робота, постаченого технічним зором і призначеного для дослідження й відпрацьовування системи "око-рука", здатної розпізнавати об'єкти зовнішнього середовища й оперувати ними відповідно до завдання.

В 1968 р. у СРСР (Інститутом океанології Академії наук СРСР разом з Ленінградським політехнічним інститутом і іншими вузами) був створений телекерований від ЕОМ підводний робот "Манта" з загарбним пристроєм, оснащеним сенсорною системою, а в 1971 р. - наступний його варіант із технічним зором і системою цілевказівки на телевізійному екрані.

В 1969 р. у США (Станфордский науково-дослідний інститут) у рамках робіт зі штучного інтелекту був розроблений експериментальний макет рухливого робота "Шейки" з розвинутою системою сенсорного забезпечення, включаючи технічний зір, та елементами штучного інтелекту, що дозволило йому цілеспрямовано пересуватися в заздалегідь невідомій обстановці, самостійно приймаючи необхідні для цього рішення.

В 1971 р. у Японії також були розроблені експериментальні зразки роботів з технічним зором і елементами штучного інтелекту: робот "Хивип", здатний самостійно здійснювати механічну зборку простих об'єктів по пред'явленому кресленню, і робот ЭТЛ-1.

У цей же період і в ряді інших країн створюються подібні експериментальні установки так званих інтегральних роботів, що включають маніпулятори, які керуються від ЕОМ, різні сенсорні системи та засоби спілкування з людиною-оператором, які призначені для проведення досліджень в області штучного інтелекту й створення інтелектуальних роботів.

Одночасно були розгорнуті роботи в новій специфічній області робототехніки, що займається побудовою крокуючих машин як принципово нового транспортного засобу підвищеної прохідності, зразком для якого є ноги тварин і людини. Були створені експериментальні зразки чотирьох і шестиногих транспортних машин, а також протезів ніг людини, так званих екзоскелетонів, для паралізованих і важкохворих.

Наприкінці XX в. відродився інтерес до роботів-андроїдів. На відміну від їхніх перших реалізацій останні досягнення робототехніки уможливили створення подібних пристроїв для забезпечення цілком реальних потреб.

Одночасно роботи починають усе більш широко проникати й в інші галузі господарства, включаючи гірничу справу, металургію, будівництво, транспорт, легку й харчову промисловість, сільське господарство, а також у медицину, сферу обслуговування, освоєння океану й космосу, військова справа.

В останні роки усе більше швидкими темпами росте частка парку роботів, зайнятих поза промисловістю - у сфері обслуговування, у побуті, (сервісні роботи-прибиральники, продавці, вахтери, іграшки й т.д.), вона вже наближається до 50% парку.

На рубежі XXI в. робототехніка підійшла до наступного етапу свого розвитку — створенню інтелектуальних роботів. Це стало природним етапом удосконалювання роботів, що відповідають вихідній ідеї появи подібних пристроїв як замінників людей у їхній професійній діяльності. (Зрозуміло, ні про яке технічне відтворення людини взагалі, включаючи всі його основні функції й духовний мир, мову при цьому не йде.) Інтелектуальний робот - це робот конкретного призначення, в основних функціональних системах якого використаються методи штучного інтелекту, що дозволяє розширити сферу застосування робототехніки практично на всі області людської діяльності. Поки такі роботи - в основному ще предмет наукових досліджень і лабораторних випробувань, однак перші їхні зразки вже починають з'являтися на ринку.

Майже у всіх технічно розвинених країнах створені національні асоціації по робототехніці. У ряді країн є фінансовані державою національні програми щодо цієї проблемі. Розвиваються такі програми на міжнародному рівні.