«Si les machines produisent tout ce dont nous avons besoin, le résultat dépendra de la façon dont elles sont distribuées. Tout le monde ne peut profiter d'une vie de luxe et de détente que si les machines qui produisent des biens deviennent une propriété commune, ou la plupart des gens finiront par être catastrophiquement pauvres si les propriétaires de voitures s'opposent à la redistribution des richesses … En réalité, nous ne devons pas craindre les robots, mais le capitalisme. , - Stephen Hawking.
Référence historique. L'émergence des robots et la robotisation de la production mondiale au XXe siècle
Les prototypes de robots modernes sont apparus à l'époque de la Grèce antique. Sur environ. Les habitants de Pharos ont installé quatre figures féminines dorées avec des commandes automatiques, qui étaient clairement visibles de loin. Pendant la journée, ils reflétaient la lumière du soleil et le soir ils brûlaient comme des lanternes.
On sait qu'au XIIe siècle, le scientifique et inventeur arabe Al-Jazari a créé un bateau avec des musiciens mécaniques qui divertissaient les gens en jouant des instruments de musique.
Vers 1495, Léonard de Vinci a créé un plan pour un chevalier robotique humanoïde. On ne sait pas s'il a essayé de le récupérer, mais des manuscrits trouvés au milieu du 20e siècle indiquent qu'une personne mécanique pouvait s'asseoir, bouger ses bras et sa tête, et même ouvrir une visière.
Plan directeur du robot de Leonardo.
Aux XVI-XVIII siècles en Europe, la construction des «automates» se généralisa. C'étaient des mécanismes d'horlogerie, similaires aux humains ou aux animaux, qui étaient capables d'effectuer des mouvements assez complexes des membres.
En 1738, Jacques de Vaucanson a créé le premier "androïde" - un appareil humanoïde qui jouait de la flûte. En outre, un mécanicien et inventeur français est devenu célèbre pour la conception de canards mécaniques capables de picorer de la nourriture.
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Canard mécanique de Jacques de Vaucanson.
De plus, des informations sur l'ingénieur russe Pafnutiy Chebyshev nous sont parvenues, qui à la fin du 19ème siècle a inventé le "stop-walk" - une machine mécanique qui avait une grande capacité de cross-country.
La voiture à pied de Pafnutiy Chebyshev.
Nikola Tesla ne pouvait pas non plus rester à l'écart. Le grand génie en 1898 créa et démontra au public un bateau miniature radiocommandé.
Le vaisseau radiocommandé de Tesla.
En 1920, l'écrivain tchèque Karel Čapek et son frère Josef ont inventé le mot «robot». Ils ont utilisé ce mot pour la première fois dans la pièce "Rossum Universal Robots", qui raconte les événements d'une usine qui produit des "personnes artificielles". La pièce a été mise en scène en 1921 à Prague et a été un grand succès et a contribué à populariser le terme «robot».
En tchèque, le mot robota signifie «travail dur», «travail acharné», «corvee» (cf. bulgare rob «esclave»), et dans les traductions russes le mot «ouvrier» était alors utilisé.
L'intérêt pour les robots a augmenté. En 1927, l'ingénieur américain J. Wensley a conçu le robot à commande vocale "Mr. Televox", qui ressemblait à un homme et était capable d'exécuter des commandes vocales élémentaires. Ce robot est devenu une exposition à l'Exposition Universelle de New York. En 1928, le robot Eric accueillit les visiteurs à l'exposition de la British Association of Modeling Engineers. La même année, sous la direction du Dr Nishimura Makota, le premier robot japonais, le "Naturalist", voit le jour, capable de bouger ses bras et sa tête à l'aide d'un entraînement électrique. Par la suite, cet androïde a commencé à être considéré comme l'ancêtre de la robotique japonaise.
En 1936, le premier robot soviétique, B2M, a été créé. L'écolier moscovite Vadim Matskevich a construit un androïde et pour cela, il a reçu un diplôme à l'Exposition universelle de Paris en 1937. V. V. Matskevich est devenu plus tard un candidat des sciences techniques, l'auteur de nombreux ouvrages et livres scientifiques populaires.
Depuis le début des années 30, sont apparues des structures ressemblant extérieurement à des créatures humanoïdes, capables d'effectuer les mouvements de la main les plus simples et de reproduire des phrases à la demande d'une personne. Selon certaines informations, à l'époque, les robots étaient principalement produits par la société Westinghouse, des ingénieurs allemands et néerlandais à des fins publicitaires.
1936 a marqué un tournant dans l'histoire du développement de la science et de la technologie. Le mathématicien anglais Alan Mothison Turing a introduit le concept d'une «machine informatique abstraite» (maintenant connue sous le nom de «machine de Turing»), capable d'effectuer des calculs d'une complexité arbitraire à l'aide de simples opérations de lecture et de décalage, et a anticipé l'apparition à la fin des années 1940. ordinateurs universels. Au cours de ces années, un certain nombre de scientifiques (J. von Neumann, G. Walter, W. R. Ashby, C. Shannon et autres) ont développé la théorie des algorithmes basée sur l'étude des analogies entre le système nerveux humain, les ordinateurs et les systèmes de contrôle automatique. Par la suite, il est devenu l'une des origines théoriques des mathématiques computationnelles, puis de la cybernétique et de la robotique.
En 1938, "Electro" fait son apparition dans le monde: un androïde pesant 120 kg, mesure deux mètres de haut, peut marcher, parler et même fumer. Le robot a été conçu par l'ingénieur Joseph Barnett.
Vidéo du robot Electro:
En 1942, le célèbre écrivain de science-fiction, scientifique américain et vulgarisateur scientifique Isaac Asimov a publié une série d'histoires "Je suis un robot", dans l'une desquelles il a d'abord essayé de formuler les principes de base du comportement des robots et de leur interaction avec les humains. L'histoire de la collection est construite sous la forme d'un entretien avec le Dr Susan Kelvin en 2057, dans lequel elle partage ses souvenirs de son travail en tant que psychologue robotique du leader mondial de la production de la société de robots positroniques "US Robots and Mechanical Men, Inc."
L'idée générale qui unit les histoires de la collection est de résoudre les problèmes associés aux robots, qui peuvent être attribués au choc de la logique de fer des lois de la robotique et du facteur humain. Ces principes, appelés plus tard les trois lois de la robotique, se lisent comme suit:
- Un robot ne peut pas nuire à une personne ou contribuer à nuire par son inaction.
- Il doit exécuter les ordres d'une personne, sauf ceux qui sont contraires à la première loi.
- Le robot doit assurer sa propre sécurité, sauf si cela est contraire aux première et deuxième lois.
L'un des pionniers de la robotique industrielle, fondateur et président de la société de robotique Unimation, Joseph F. Engelberger, estime que les trois lois de la robotique d'A. Azimov sont les normes que les spécialistes doivent suivre lors de la création de robots modernes.
Dans les années 50, l'automatisation et la robotisation de la production ont atteint un nouveau niveau et sont devenues un phénomène de masse.
Selon l'American Institute of Robotics (RIA), un robot industriel est un manipulateur multifonctionnel reprogrammable conçu pour déplacer des objets le long de trajectoires prédéterminées à l'aide de mouvements programmables variables. Près de cela se trouve la définition européenne, où les robots ne sont compris que comme des installations automatiques universelles avec au moins trois degrés de mobilité, équipées de divers dispositifs de préhension et d'un système de commande facilement reprogrammable.
C'est alors que les premiers robots industriels ont commencé à être créés, réalisant l'assemblage des équipements et les opérations monotones les plus simples. Pour travailler avec des matières radioactives, des manipulateurs mécaniques ont été développés pour copier les mouvements des mains d'une personne dans un endroit sûr. Un exemple est le chariot télécommandé développé en 1960 avec un manipulateur, une caméra de télévision et un microphone, qui a été utilisé pour étudier la zone et collecter des échantillons dans les zones de forte radioactivité.
Le premier bras robotique a été développé par l'inventeur autodidacte George Devol en 1954. La structure pesait deux tonnes et était contrôlée par un programme enregistré sur un tambour magnétique. Ce système a été nommé "Unimate", un brevet a été délivré pour l'appareil, puis l'inventeur a fondé en 1961 la société "Unimation". Ce système est venu pour être utilisé pour couler des pièces métalliques à partir de moules. Le dispositif de préhension fonctionnait au moyen d'un entraînement hydraulique. La même année 1961, cette société installe le premier robot industriel. Il a été mis en œuvre à l'usine General Motors du New Jersey sur le site de la fonderie. Ensuite, la nouveauté a été testée par les usines Chrysler et Ford.
Manipulateur "Unimate".
Ce robot avait cinq degrés de liberté (ce que c'est, nous le dirons dans les articles suivants) et une pince à deux «doigts». Cette machine était plus efficace et plus rapide que les humains. La précision du travail était assez élevée - jusqu'à 1,25 mm. Le nombre de pièces défectueuses a diminué.
En 1965, Ralph Mosher, ingénieur chez General Electric, a développé le robot Walking Truck pour le transport de charges et un certain nombre de fonctions similaires.
Vidéo de Walking Truck Robot:
Depuis 1967, des robots industriels arrivent en Europe. Des robots soudeurs et des peintres apparaissent. À l'aide de caméras vidéo et de capteurs, les manipulateurs apprennent à déterminer les dimensions des produits et leur emplacement.
En 1968, la robotisation a commencé à se développer au Japon. Société japonaise "Kawasaki Heavy Industries, Ltd." a reçu une licence pour fabriquer un robot de "Unimation Inc." et assemblé son premier robot industriel. Au départ, l'offre de ces robots était faible et était principalement utilisée pour le soudage et la pulvérisation.
Les années 70 sont passées dans le développement rapide de la robotique. En 1982, IBM crée le premier langage officiel de programmation de systèmes robotiques. En 1984, le premier robot Scara à propulsion électrique a été introduit par Adept.
Si en 1968 le Japon était l'un des nouveaux venus dans la production et le développement de la robotique, alors au début des années 80, le nombre d'entreprises engagées dans cette industrie a augmenté de nombreuses fois - de 10 à 175. Si au début de la formation de la production, les Japonais produisaient environ 200 robots, alors en 1981 - déjà 22100 pièces.
Au total pour la période de 1968 à 1981. 98 800 robots ont été fabriqués dans des usines japonaises. En 1982, le parc de véritables robots industriels au Japon totalisait environ 13 000, en 1984 - 65 000, en 1985 - 93 000, en 1986 - 116 000 et en 1989 - 174 000! Et ceci sans prendre en compte les manipulateurs non programmables sans contrôle rigide. Depuis lors, le Japon s'est lancé dans un voyage pour devenir la capitale mondiale des robots. À la fin du 20e siècle, il y avait environ 130 entreprises impliquées dans la production de robots. Les principales sociétés de robotique japonaises comprennent: Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Aida Engineering, Matsushita Electric Company, Yasukawa Electric et d'autres.
Les États-Unis ont longtemps été inférieurs aux autres pays en termes de flotte de robots industriels au début des années 80. En 1984, le nombre de robots était d'environ 13 000, en 1985 - 20 000. Au total, 3 500 robots ont été utilisés dans l'industrie américaine depuis 1981 et en 1989, plus de 35 000 ont été utilisés.
Ensuite, une vingtaine d'entreprises se sont engagées dans le développement de robots, dont les plus célèbres étaient Cincinnati Milacron et Unimation (qui au début des années 80 a été transférée à la société Westinghouse). Le plus souvent, les robots industriels aux États-Unis ont été introduits dans l'industrie automobile, où ils étaient utilisés pour le soudage par points de carrosseries. En 1981, il y avait déjà 270 robots chez General Motors. Des robots ont également été introduits par Ford, Chrysler et d'autres sociétés.
De plus, le rythme de l'industrialisation s'accélérait en Europe occidentale.
Le troisième pays dans le développement de robots industriels et l'ampleur de leur mise en œuvre est la République fédérale d'Allemagne. En 1980, il y avait 22 entreprises produisant des robots industriels, et maintenant il y a plus de 90 entreprises fournissant environ 200 modèles différents, mais au moins 50% de tous les robots industriels utilisés sont répartis entre eux par ASEA, Kuka, Volkswagen.
Le parc de robots industriels en Allemagne en 1980 était d'environ 1300, en 1984 - 6600, en 1986 - 12400, et au début de 1988 - 14900 unités, dont environ la moitié étaient utilisées dans l'industrie automobile.
Au début des années 90, une percée a eu lieu dans le développement de la robotique: un contrôleur est apparu avec une interface de contrôle intuitive qui pouvait être contrôlée par un opérateur. Il pouvait changer les paramètres de travail et régler le mode. Les progrès scientifiques et technologiques ont permis d'augmenter les capacités de développement, l'intelligence et le contrôle des robots. Leurs fonctions et leur fiabilité n'ont fait qu'évoluer: la complexité, la vitesse de travail, le nombre d'axes ont augmenté, des matériaux supplémentaires ont commencé à être utilisés. Plusieurs étapes confiantes ont également été franchies vers la création de l'intelligence artificielle.
Certes, au milieu des années 1990, il y a eu une certaine baisse de l'introduction des robots et du financement de grands projets. Pour un certain nombre de raisons, l'équipement robotique a été utilisé uniquement pour l'assemblage de voitures et certaines autres industries. Le coût de développement et d'utilisation était très élevé, mais en 2000, la production a recommencé à croître, augmentant de 30% par an.
Les principaux fabricants de robots du XXe siècle étaient Kawasaki Heuvy Industries, Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries, Fujitsu Fanuc, Yasukawa Electric, Matsushita Electric Company (Japon); Cincinnati Milacron, Unimation, GMF Robotics, IBM (États-Unis); ASEA (Suède); Volkswagen et Kuka (Allemagne); Renault (France); Comau-Fiat (Italie); Tralfa (Norvège); GEC et Dainichi Sykes (Royaume-Uni).
Les indicateurs de performance des robots des grandes entreprises ont déjà commencé à atteindre de grands sommets: les robots d'Unimate, Versatran, Kawasaki Unimate, Trallfa, ASEA, Kuka, etc. pouvaient fonctionner sans interruption pour des opérations de maintenance jusqu'à 500 - 700 heures, leur durée de vie totale est portée à 40 mille heures. Les pertes liées aux temps d'arrêt lors de la réparation et du changement ne dépassaient pas 2% du temps de travail total. Tous ces facteurs ont conduit à de bonnes économies de coûts pour les fabricants.
L'une des principales directions du progrès scientifique et technologique de l'industrie mondiale à la fin du XXe siècle a été la création de systèmes de production flexibles (la définition exacte en sera donnée dans le prochain article). Ces systèmes ont augmenté l'efficacité de la production à petite échelle et par lots. En 1987, 360-370 GPS étaient en service dans le monde entier, par exemple au Japon - 102, USA - 66, Allemagne - 40, Grande-Bretagne - 36, Italie - 32, France - 30, Suède - 10.
À la fin du XXe siècle, la robotisation de la production est menée de manière assez intensive dans tous les pays industriels. L'amélioration des systèmes robotiques a été créée et étudiée, associée à leur sensation et leur intelligence artificielle. Les principales priorités des fabricants sont la redistribution du marché mondial, la mise sur le marché de produits de meilleure qualité avec un prix de revient plus bas et un assortiment plus diversifié.