История робототехники. (Аспирантский реферат)

Данный манипулятор (МН-1) получил название «рука Эрнста» по фамилии его создателя. Согласно современному определению, «это был прообраз очувствлённого робота с адаптивным управлением, что позволило ему, например, находить и брать произвольно расположенные предметы».

В 1962 году в США были созданы первые промышленные роботы «Юнимейт» и «Версатран». Их сходство с человеком заключалось только в наличии у тех манипулятора, отдалённо напоминающего человеческую руку. Некоторые из этих промышленных роботов работают до сих пор, таким образом, превысив 100 тысяч часов рабочего ресурса.

«Юнимейт» имел 5 степеней подвижности с гидроприводом и двухпальцевое захватное устройство с пневмоприводом. Перемещение объектов массой до 12 кг осуществлялось с точностью 1, 25 мм. В качестве системы управления использовался программоноситель в виде кулачкового барабана с шаговым двигателем, рассчитанный на 200 команд управления, и кодовые датчики положения. В режиме обучения «оператор задавал последовательность точек, через которые должны были пройти звенья манипулятора в течение рабочего цикла. Робот запоминал координаты точек и мог автоматически перемещаться от одной точки к другой в заданной последовательности, многократно повторяя рабочий цикл. На операции разгрузки машины для литья под давлением „Юнимейт“ работал с производительностью 135 деталей в час при браке до 2%, тогда как производительность ручной разгрузки составляла 108 деталей в час при браке 20%».

Робот «Версатран» имел три степени подвижности и управление от магнитной ленты, мог у обжиговой печи загружать и разгружать до 1200 раскалённых кирпичей в час. В то время соотношение затрат на электронику и механику в стоимости робота составляло 75% и 25%, за счёт чего многие задачи управления решались за счёт механики.

На сегодняшний день данное соотношение изменилось с точностью до наоборот, при этом, стоимость электроники снижается. Стоит отметить появление необычных кинематических схем манипуляторов.

Новый этап в развитии робототехники связан с разработкой и усовершенствованием технологических роботов. Роботы такого типа выполняли такие операции, как окраска, сварка, высокоскоростное резание. Появление в 70-х годах микропроцессорных систем управления на программируемые контроллеры «позволили снизить стоимость роботов в три раза, сделав рентабельным их массовое внедрение в промышленности».

В целом, отметим, что следующие предпосылки развития промышленности явились стимулом к совершенствованию и повсеместному внедрению робототехники в промышленное производство:

Стремительный рост затрат на рабочую силу, тогда как эксплуатация робота вместо рабочего приносит существенную прибыль (если говорить о предприятиях США, то прибыль где-то составляет 13 долларов в час).

Усиление конкурентной борьбы и перенасыщение рынка товарами различного типа: именно это обстоятельство способствует тому, что традиционные технологии производства «изживают» себя, тогда как применение робототехники позволяет с минимальными затратами перестроиться на выпуск новой продукции и в целом решить многие проблемы производства товаров.

Опасные для жизни и здоровья человека виды деятельности (под землёй, в горячих цехах, в химически активных средах, на конвейере, обслуживании станков и т. п.) традиционно испытывают дефицит рабочей силы.

Введение

средств робототехники позволяет не только решить проблему дефицита рабочей силы, но и сократить расходы на производство.

Наконец, стоит отметить, что робот имеет также ряд иных преимуществ, существенно важных в процессе производства: робот способен работать без перерывов, обслуживать высокоскоростные операции штамповки, окраски, сварки и сборки. Благодаря этому загрузка технологического оборудования увеличивается в несколько раз. Кроме того, для робота не нужно ни обогрева, освещения, кондиционирования воздуха, отдельных помещений и т. п.

Вышеперечисленные факторы привели к настоящему буму роботизации, имевшему место в 1968 году. Первый бум завершился по причине технического несовершенства роботов первого поколения и ограниченности технологических приложений робототехники. Второй бум начался в 1972 году, а связан он был с появлением адаптивных роботов. Тогда уже возможности робототехники возросли многократно.

1980;е годы ознаменовались появлением роботов с элементами искусственного интеллекта. Начался третий бум промышленной робототехники, продолжающийся до начала XXI века. В начале XXI века задача создания интеллектуального робота уже не казалась фантастикой. Можно даже сказать, что появление интеллектуального робота — это естественный этап совершенствования роботов, который вполне соответствует изначальной идее появления роботов как заменителей людей в той или иной профессиональной деятельности. Интеллектуальный робот — это, как справедливо отмечал Е. И. Юревич, — робот «конкретного назначения, в основных функциональных системах которого используются методы искусственного интеллекта, что позволяет расширить сферу применения робототехники практически на все области человеческой деятельности».

Важно заметить, что роботы такого типа пока являются предметом научных исследований и разработок, однако первые образцы уже появляются.

На сегодняшний день первое место по производству и применению роботов занимает Япония. Отстают от неё США, Италия, Франция, Швеция. Большая часть парка роботов используется в промышленности, половина из которых — для выполнения основных технологических операций, требующих сложных роботов.

В России в начале XXI века началось возрождение отраслевых и ведомственных научно-технических программ по робототехнике. В ближайшее время прогнозируется возрождение отечественной робототехники, что должно положительным образом сказаться на экономике страны.

Роботы в настоящее время проникли во все сферы человеческой деятельности. Это космическое пространство с его глубоким вакуумом и большим перепадом температуры, подводная среда с высоким давлением и агрессивностью морской воды, это объекты ядерной энергетики с высоким уровнем радиации, температурой и магнитным излучением, и другие агрессивные среды, где пребывание человека связано с опасностью для его жизни. Из отечественных разработок в связи с этим стоит упомянуть телеуправляемого от ЭВМ подводного робота «Манта» с очувствлённым захватным устройством (создан в 1968 году, а следующий его вариант был выпущен в 1971 году).

Скорее всего, и далее робототехника будет непрерывно совершенствоваться, что позволит не только сделать эффективность производства более высокой, но и существенно сократить число пострадавших рабочих на опасных производствах.

Конечно же, робот не сможет полностью заменить человека, поскольку именно человек, как мыслящий создатель, управляет роботом, задаёт ему те или иные программы. Даже робот, обладающий сложным искусственным интеллектом, не в состоянии технически воспроизвести человека, поскольку человек обладает уникальными, присущими только ему, функциями и духовным миром.

Заключение

Робототехника представляет собой очень обширную область науки. Она включает вопросы кинематики, динамики, планирования стратегий, языков программирования и искусственного интеллекта. Как известно, предыстория робототехники уходит корнями в глубокую древность, во времена античности. Средние века и Новое время можно с полным правом назвать веками популярности андроидов — «механических людей», которые являлись игрушками и «диковинками». Тем не менее, многие разработки того времени усовершенствовались и заняли своё место в современной робототехнике в XX веке.

В целом, в истории современной робототехники возможно выделить три этапа. Первый этап относится к 60−70-м годам XX века, это был период интенсивных поисков, споров о том, может ли машина быть умнее человека и заменить человека в деятельности, возможно ли, что роботы выйдут из-под контроля человека и т. п. На втором этапе (80-е годы) обозначились все основные проблемы и перспективы развития робототехники. И только в 90-е годы XX века, на третьем этапе, были преодолены все крайности и начался переход к технико-экономическому эволюционному развитию робототехники.

Что касается технического развития робототехники, то он был направлен в первую очередь на усовершенствование систем управления. У первых промышленных роботов имелось программное управление, которое по большей части было заимствовано у ЧПУ — станков с числовым программным управлением, приводы в робототехнику также пришли из станкостроения. Таким роботы назывались роботами первого поколения. Ко второму поколению роботов относятся очувствленные роботы, имеющие сенсорные системы, основными из которых являются СТЗ — системы технического зрения. На следующем этапе нас, видимо, ждут роботы нового типа — интеллектуальные, которые будут обладать ещё большим потенциалом эксплуатации не только в промышленности, но и в быту.

Если говорить о целях робототехники, то на начальном этапе предполагалось, что роботизация просто позволит освободить человека от вредной и крайне тяжёлой работы. Однако затем роботы стали применяться для повышения качества технологических операций. Наконец, робототехника усовершенствовалась настолько, что стало возможным создать роботизированные технологические комплексы, где именно роботы являются основой производства и выполняют те функции, которые не под силу человеку.

Робототехника отличается перспективностью, этим и обусловлен тот факт, что во многих развитых и развивающихся странах мира созданы национальные ассоциации по робототехнике, а государства активно финансируют не только местные, но и международные программы по данной проблеме.

Список литературы

Бокман С. Робот от Леонардо да Винчи./С. Бокман//Труд. № 199. 02.

11.2002.

Домашнев А.Д., Дроздова Т. Н. Из глубины веков. — М., 1984.

Интегральные роботы: Сб. ст./ Под ред. Е. Поздняка. — М., 1973. -

Вып. 1; 1975. — Вып. 2.

Истомина Е. Заводные люди. Куклы часовщиков Пьера-Жака и Анри Дро./Е. Истомина//Коммерсантъ-Weekend. № 204 (3288) от 28.

10.2005.

История средних веков. — М.: Просвещение, 1986.

Козырев Ю. Г. Промышленные роботы. — М., 1988.

Кому служит кибернетика?//Вопросы философии. № 5, 1953.

Конюх В. Л. Основы робототехники. — Ростов н/Д, 2008.

Кулешов В. С. Робототехника и развитие средств автоматизации производственных процессов./В.С. Кулешов//Робототехника: новый этап развития. — М., 1993.

Лакота Н. А. Робототехника для экстремальных сред./Н.А. Лакота// Робототехника: новый этап развития. — М., 1993.

Макаров И.М., Топчеев Ю. И. Робототехника: история и перспективы. — М., 2003.

Марш П., Александер И., Барнетт П. Не счесть у робота профессий. — М., 1987.

Накано Э.

Введение

в робототехнику. — М., 1988.

Попов Е.П., Письменный Г. В. Основы робототехники: Введение в специальность. — М., 1990.

Фу К., Гонсалес Р., Ли К. Робототехника. — М., 1989.

Юревич Е. И. Основы робототехники. — СПб., 2005.

Юревич Е. И. Робототехника для экстремальных ситуаций./Е.И. Юревич// Робототехника: новый этап развития. — М., 1993.

Юревич Е.И. ЦНИИ РТК. История создания и развития. — СПб., 1999.

Levitt, Gerald M. The Turk, Chess Automaton. Jefferson, N.C.: McFarland, 2000.

Needham, J. Science and Civilization in China: Volume 4, Physics and Physical Technology. — Taipei: Caves Books Ltd. 1986. Р. 2

Интернет-источники Андроиды 18 века./Электронный ресурс//

http://www.robo-homo.ru/

Гёте И. В. Фауст. — М., 1969./Электронный ресурс// lib.ru/POEZIQ/GETE/faust_holod.txt

Декарт Р. Сочинения. В 2 т. Т. 1. — М., 1989./Электронный ресурс//

http://www.krotov.info/

Иволгин А. Рукопись Джуанело Турриано./Электронный ресурс//

http://readr.ru/

Перпетуум мобиле: чертежи, рисунки, схемы, исторические личности./Электронный ресурс//

http://pm.far-for.net/

Энциклопедия «Википедия»: Робототехника/Электронный ресурс//

http://ru.wikipedia.org/

Приложение Водяной автомат с фигурками птиц Герона Александрийского

Андроиды 18 века Кукла «Писец» и «Рисовальщик» (Анри Дро) Кукла «Музыкантша»

Японские «каракури»

3. Робот и механический лев, созданные по инженерным наброскам и рисункам Леонардо да Винчи (инженер М. Рошейм) Воссозданный Габриелем Николаи «церемониальный робот» по рисункам Леонардо да Винчи

4. Современные роботы Рука робота (Richard Greenhill and Hugo Elias of the Shadow Robot Company)

Нога робота, работающая на воздушных мышцах (Shadow Robot Company Ltd.)

Внешний вид современного робота. Интеллектуальный автономный антропоморфный робот Asimo

См.: Needham, J. Science and Civilization in China: Volume 4, Physics and Physical Technology. — Taipei: Caves Books Ltd. 1986. Р. 2, р. 160.

Там же. С. 159.

Макаров И.М., Топчеев Ю. И. Робототехника: история и перспективы. — М., 2003. С. 6

Макаров И.М., Топчеев Ю. И. Робототехника: история и перспективы. — М., 2003. С. 6

Там же.

Там же. С. 23

Юревич Е. И. Основы робототехники. — СПб., 2005. С. 7

История средних веков. — М.: Просвещение, 1986. С. 135.

Макаров И.М., Топчеев Ю. И. Робототехника: история и перспективы. — М., 2003. С. 59

Бокман С. Робот от Леонардо да Винчи./С. Бокман//Труд. № 199. 02.

11.2002.

Конюх В. Л. Основы робототехники. — Ростов н/Д, 2008. С. 22.

Макаров И.М., Топчеев Ю. И. Робототехника: история и перспективы. — М., 2003. С. 60

Попов Е.П., Письменный Г. В. Основы робототехники: Введение в специальность. — М., 1990. С. 56

Гёте И. В. Фауст. — М., 1969./Электронный ресурс// lib.ru/POEZIQ/GETE/faust_holod.txt

Иволгин А. Рукопись Джуанело Турриано./Электронный ресурс//

http://readr.ru/

См.: Макаров И. М., Топчеев Ю. И. Робототехника: история и перспективы. — М., 2003. С.

66. Домашнев А. Д., Дроздова Т. Н. Из глубины веков. — М., 1984. С. 12−15.

Иволгин А. Рукопись Джуанело Турриано./Электронный ресурс//

http://readr.ru/

Макаров И.М., Топчеев Ю. И. Робототехника: история и перспективы. — М., 2003. С. 67

См.: Накано Э.

Введение

в робототехнику. — М., 1988.

Макаров И.М., Топчеев Ю. И. Робототехника: история и перспективы. — М., 2003. С. 74

См.: Юревич Е. И. Основы робототехники. — СПб., 2005. С. 8−9.

Макаров И.М., Топчеев Ю. И. Робототехника: история и перспективы. — М., 2003. С. 77

Истомина Е. Заводные люди. Куклы часовщиков Пьера-Жака и Анри Дро./Е. Истомина//Коммерсантъ-Weekend. № 204 (3288) от 28.

10.2005.

Там же.

Декарт Р. Сочинения. В 2 т. Т. 1. — М., 1989./Электронный ресурс//

http://www.krotov.info/

Кому служит кибернетика?//Вопросы философии. № 5, 1953. С. 213.

Макаров И.М., Топчеев Ю. И. Робототехника: история и перспективы. — М., 2003. С. 90

Там же.

См.: Levitt, Gerald M. The Turk, Chess Automaton. Jefferson, N.C.: McFarland, 2000. P. 30

Юревич Е. И. Основы робототехники. — СПб., 2005. С. 9

Конюх В. Л. Основы робототехники. — Ростов н/Д, 2008. С. 22

Цит. по: Марш П., Александер И., Барнетт П. Не счесть у робота профессий. — М., 1987.

См.: Интегральные роботы: Сб. ст./ Под ред. Е. Поздняка. — М., 1973. -

Вып. 1; 1975. — Вып. 2.

Юревич Е. И. Основы робототехники. — СПб., 2005. С. 10

Конюх В. Л. Основы робототехники. — Ростов н/Д, 2008. С. 23

Там же. С. 23−24.

Там же. С. 24.

Юревич Е. И. Робототехника для экстремальных ситуаций./Е.И. Юревич// Робототехника: новый этап развития. — М., 1993. С. 16−17

См.: Козырев Ю. Г. Промышленные роботы. — М., 1988.

Кулешов В. С. Робототехника и развитие средств автоматизации производственных процессов./В.С. Кулешов//Робототехника: новый этап развития. — М., 1993. С. 10−11

Юревич Е. И. Основы робототехники. — СПб., 2005. С. 14.

Лакота Н. А. Робототехника для экстремальных сред./Н.А. Лакота// Робототехника: новый этап развития. — М., 1993. С. 26

См.: Юревич Е. И. ЦНИИ РТК. История создания и развития. — СПб., 1999.

Фу К., Гонсалес Р., Ли К. Робототехника. — М., 1989. С. 19