Hva kan en robot gjøre for en person? Bruken av roboter i den moderne verden

PROGRAMVARE

ADAPTIV

INTELLIGENT

Last ned eller

lesse

teknologisk utstyr;

maling produkter av enkel form;

kutte flate materialer;

manipulere arbeidsverktøy;

punktsveis

Sett sammen deler til et produkt;

kontrollere kvaliteten på produksjonen;

utføre buesveising;

utføre rengjøring og sliping;

påfør belegg på produkter med kompleks form;

sortere produkter;

bevege deg langs en gitt bane;

kutte materialer av komplekse former;

bære skjøre gjenstander;

vask vinduene;

oppfylle bestillinger på en kafé

Naviger gjennom ukjent terreng;

finne gitte objekter;

finne ytre og indre defekter;

gjenkjenne hindringer;

I henhold til type operasjoner som utføres, er industriroboter delt inn i hjelpemiddel og teknologisk. Hjelperoboter utfører operasjoner for å installere arbeidsstykker på den teknologiske maskinen og fjerne dem etter bearbeiding. De bruker en gripeanordning som et arbeidselement. I hovedsak imiterer assistanseroboter handlingene til en arbeider som utfører service på en maskin. Samtidig bevares tradisjonell produksjonsteknologi tilpasset menneskelige forutsetninger. Teknologiske roboter behandler arbeidsstykker direkte. De bruker et arbeidsverktøy som arbeidsverktøy: sveisetang, malingspistol, slipehode, etc.

Etter hvert som teknologiske roboter utvikler seg, åpner det seg raske og nøyaktige operasjoner av skjærematerialer, sveising, malingsprodukter, valg av optimale prosesseringsmoduser, lagring av ubegrensede mengder teknologisk informasjon og måling av produktegenskaper, tidligere utilgjengelige for mennesker. Dette har gjort det mulig å skape grunnleggende nye produksjonsteknologier som ikke kan brukes uten robotikk.

Avhengig av oppgavene som utføres, skilles manipulerende, mobile og informasjonskontrollerende roboter.

Manipulasjonsrobot designet for å utføre mekaniske operasjoner som ligner de som utføres av mennesker, men med endringer i skala, størrelse og kraft. Disse inkluderer å overføre et objekt mellom gitte punkter, flytte et objekt langs en gitt bane, behandle et objekt ved hjelp av et verktøy på en arbeidskropp. De fleste roboter som brukes i maskinteknikk er førstegenerasjons automatiske manipulatorer. Utviklingen av fjernstyring av manipulasjonsroboter har gjort det mulig å utføre handlinger i rommet og utføre interkontinentale kirurgiske operasjoner. I 2000 ble den første operasjonen utført i Frankrike ved hjelp av en manipulator styrt gjennom et TV-kamera av en kirurg fra USA.

Mobil robot beveger seg i rommet mellom gitte punkter. Forskningsmobile roboter kan levere prøver fra steder som er utilgjengelige for mennesker. Nødredningsroboter er designet for å frakte mennesker gjennom farlige områder. Spesialiserte mobile roboter utvikles for levering av eksplosive og farlige materialer, militære operasjoner og kamp mot terrorisme, ueksplodert ammunisjonsfjerning, minerydding og andre oppgaver som er farlige for mennesker. Teknologiske mobile roboter brukes i fleksible produksjonssystemer for å transportere varer mellom enheter av teknologisk utstyr.

Informasjons- og kontrollrobot imiterer og utvider menneskelig informasjon og kontrollfunksjoner. Den er kanskje ikke utstyrt med en manipulator. En slik robot er en fjernstyrt selvgående vogn utstyrt med fjernsynskameraer ombord, prøvetakere og måleinstrumenter. Roboter samler inn informasjon fra sensorer ombord, behandler den i henhold til spesifiserte algoritmer, samler eller overfører informasjon til operatøren og genererer automatisk kontrollkommandoer avhengig av informasjonen som mottas. I motsetning til et menneske, kan en informasjonskontrollrobot i tillegg trekke ut informasjon om objekter i fravær av belysning og bak en usynlig hindring, fordelingen av det termiske feltet over objektets overflate. Bruken lar deg øke hastigheten på utstyrsoperasjonen, begrenset av operatørens psykofysiologiske evner, akkumulere informasjon om tidligere kontroll, forutsi utviklingen av prosessen, sammenligne informasjon fra forskjellige sensorer og bestemme egenskapene til ukjente objekter i ethvert miljø . Informasjons- og kontrollroboter inkluderer kontroll- og måleroboter for måling av produktparametere under produksjonsprosessen.

Den utvidede klassifiseringen av industriroboter inkluderer i tillegg funksjoner som:

type produksjon (støperi, smiing, montering, metallskjæring, sveising, varmebehandling);

manipulatorkoordinatsystem (sylindrisk, sfærisk, rektangulær, kantet, etc.);

lastekapasitet (ultralett - opptil 1 kg, lett - opptil 10 kg, middels - opptil 200 kg, tung - opptil 1000 kg);

grad av mobilitet (stasjonær eller mobil);

design (innebygd i utstyr, gulvmontert, suspendert);

type koblingsdrift (pneumatisk, hydraulisk, elektromekanisk);

kontroll av bevegelsen av en kobling mellom spesifiserte punkter (syklisk, posisjonell, kontur).

De tekniske egenskapene til roboter vurderes av den nominelle lastekapasiteten, størrelsen og formen på arbeidsområdet, maksimal bevegelse av lenker, tidspunktet for bevegelse av lenker, hastighet og akselerasjon av bevegelse av lenker, posisjoneringsfeilen til arbeidet element, kraften og tidspunktet for å gripe en gjenstand, tidspunktet for å slippe en gjenstand, maksimums- og minimumsdimensjonene til den manipulerte gjenstanden, antall samtidig kontrollerte forskyvningsdrev, antall kommunikasjonskanaler med utstyr, væske- eller lufttrykk, energiforbruk, gjennomsnittlig tid mellom feil, levetid, vekt og dimensjoner.

Utviklingen av industriell robotikk går i følgende retninger:

overgang fra laste- og losseroboter for service av teknologisk utstyr til teknologiske roboter som utfører grunnleggende operasjoner, for eksempel mekanisk prosessering av materialer, sveising, belegg;

kombinere individuelle robotseksjoner til et fleksibelt produksjonssystem som er i stand til å oppfylle forskjellige bestillinger på en produksjonslinje;

øke andelen adaptive roboter som er i stand til å tilpasse seg endringer i det teknologiske miljøet;

opprettelse av industriroboter for ikke-ingeniørindustrier, som gruvedrift, landbruk, lett industri, mikroelektronikk, medisin, transport.

1.Innledning………………………………………………………..1

2. Hva er en robot………………………………………………9

3. Robotikk er ikke roboter………………………………..10

4. Opprinnelsen til robotikk…………………………………...10

5. Robothånd…………………………………………………..14

6. Klassifisering av roboter…………………………………………15

7. Hva kan moderne roboter gjøre……………….17

8. Liste over brukt litteratur………………………18

Introduksjon

I lang tid eksisterte to ulike typer produksjon side om side i ulike produksjonsgrener, nesten uten å blande eller påvirke hverandre.

Den første typen er høyautomatisert og høyeffektiv masseproduksjon, som er basert på høyytelsesproduksjon og automatiske linjer, multiposisjons- og multiverktøysteknologisk utstyr. Storskala automatisering av bilindustrien, traktoren, lagrene, urindustrien og andre industrier, som startet tilbake på 50-tallet, førte overalt til opprettelsen av "ubemannede" industrier i omfanget av nettsteder og til og med verksteder. Men inntil nylig var slik produksjon hovedsakelig basert på spesialutstyr, som ikke hadde "fleksibilitet", muligheten til å omkonfigureres for å produsere en rekke produkter. Som et resultat, ved bytte av produksjonsanlegg, ble det store flertallet av prosessutstyr, verktøy og verktøy avskrevet uavhengig av deres fysiske tilstand.

Den andre typen er ikke-automatisert serie- og individuell produksjon, som alltid har vært basert på universelt teknologisk utstyr med manuell kontroll, manuell eller mekanisert montering, kontroll, transport og lagring av produkter. Slik produksjon har høy "fleksibilitet" når det gjelder å produsere et bredt spekter av produkter, men er lavproduktiv og krever direkte menneskelig deltakelse i alle deler av produksjonsprosessen, hovedsakelig på nivå med manuelt arbeid.

Nå går denne "sameksistensen" mot slutten, siden ingen av de navngitte produksjonstypene kan eksistere i de eksisterende tradisjonelle formene.

Revolusjonerende transformasjoner av masseproduksjon er diktert av det høye tempoet i vitenskapelig og teknologisk fremgang og den raske omsetningen av produksjonsanlegg. Å utvide produksjonsfristene for en spesifikk modell av en bil, traktor eller elektrisk motor til en periode som kan sammenlignes med maksimal slitasje på produksjonsutstyr betyr etterslep i teknisk fremgang. Og å avskrive en enorm mengde spesialutstyr etter flere år eller måneder med drift er skadelig for økonomien.

Derfor krever høyautomatisert «ubemannet» masseproduksjon «fleksibilitet», dvs. muligheten for periodisk mobil tilpasning til storskala produksjon av andre produkter.

Serie- og individuell produksjon må gjennomgå ikke mindre betydelige radikale transformasjoner, og de drivende faktorene her er først og fremst sosiale faktorer.

Den raske veksten av arbeidstakernes utdannings-, kulturelle og materielle nivå, når det overveldende flertallet av arbeiderne har minst en videregående utdanning, har betydelig endret våre krav til arbeidsforhold og innholdet i arbeidsprosesser.

Manuelt arbeid, spesielt lavt kvalifisert, monotont og

tung, blir mer og mer uattraktiv, ikke prestisjefylt,

uønsket, spesielt for unge mennesker. Derfor vil det tekniske arsenalet av ikke-automatiserte produksjonsmidler, som nå danner grunnlaget, i overskuelig fremtid bli sosialt uakseptabelt, sosialt umulig. Med andre ord, omjustert produksjon krever automatisering, "øde" når man utfører både teknologiske og hjelpeprosesser.

Til de to tradisjonelle produksjonstypene er det derfor nødvendig å legge til en tredje - fleksibel automatisert produksjon, som er designet for å sikre produksjon av et bredt utvalg av produkter, både på universelle maskiner, men uten menneskelig innblanding, og på automatiske linjer.

Det er all grunn til å tro at det kommende tiåret vil bli et vendepunkt i utviklingen av produksjonsteknologi, en historisk grense mellom epoker med dominans av manuell og automatisert produksjon. For akkurat nå er det på den ene siden et presserende sosialt behov for dette, og på den andre de nødvendige vitenskapelige og tekniske forutsetningene knyttet til fremveksten og utviklingen av mange nye automatiseringsverktøy.

Disse inkluderer for det første automatiske kontrollsystemer basert på datateknologi og industriroboter, som er designet for å revolusjonere produksjonen og løfte den til et kvalitativt høyere nivå.

Fremveksten og utviklingen av industriroboter er utvilsomt en av de største prestasjonene innen vitenskap og teknologi de siste årene. De gjorde det mulig å utvide omfanget av arbeidet med automatisering av teknologiske og hjelpeprosesser og åpnet for brede muligheter for å lage automatiske maskinsystemer for fleksibel, rekonfigurerbar produksjon.

Industriroboter har unngått perioden med mistillit og undervurdering og dannelsesvanskene. Tvert imot, ikke et eneste teknisk middel har fått så mye entusiastisk ros selv på forhånd, ikke et eneste har fått så mye oppmerksomhet. Du kan få en ide om dette i det minste fra materialene i denne boken. I vårt land har det på kort tid blitt opprettet et helt nettverk av spesialiserte bedrifter og organisasjoner for robotikk i mange departementer for maskinbygging og instrumentproduksjon. Hvis det i den tiende femårsplanen ble produsert rundt 6 tusen, i den ellevte - nesten 50, så er det i den tolvte femårsplanen planlagt å produsere rundt 100 tusen industriroboter.

Det ser ut til at kombinasjonen av ubetinget progressivitet og økt oppmerksomhet burde ha sikret robotenes triumfmarsj, deres betydelige bidrag til å løse problemene med å intensivere produksjonen, redusere manuelt arbeid osv. Dette skjer imidlertid ikke ennå.

Jeg vil ta meg friheten å hevde at robotiseringen av produksjonen nå opplever en alvorlig krise, som kommer til uttrykk i et klart avvik mellom innsats og ressurser på den ene siden og deres reelle virkning på den andre. Og krisen er ikke forårsaket av noen plutselig oppdagede mangler ved industriroboter, men av feilberegninger i implementeringen av teknisk politikk innen robotisering.

Forfatteren av boken gir en del data om dette. I følge en analyse i England kunngjorde 44 % av selskapene som driver med robotisering av produksjonen feil, og dette tallet ser ut til å være ganske undervurdert, fordi ikke alle selskap tør å innrømme sine feil. Halvparten av disse selskapene kunngjorde stans i arbeidet med robotisering av produksjonen.

Dagens situasjon skyldes etter vår mening et kompleks av objektive og subjektive faktorer.

En fundamentalt ny vitenskapelig og teknisk retning utvikles, og vanskeligheter og feil er uunngåelige. Industriroboter har for kort historie til å ha noen fordeler og ingen mangler i design og praksis.

Det er imidlertid mer enn det. I lang tid ble industriroboter ikke sett på som et effektivt middel for å øke produksjonseffektiviteten, men bare som en slags tilsvarende erstatning for mennesker i produksjonen, designet for å frigjøre dem fra monotont og vanskelig, lite attraktivt manuelt arbeid. Det er nettopp dette konseptet om en robot som en «jernmann» med muskler av stål og en kraftig elektronisk hjerne, som ikke hopper over eller streiker, men jobber utrettelig døgnet rundt og året rundt, som går som en rød tråd gjennom hele P. Scotts bok.

Selvfølgelig viste denne vakre legenden, som lovet å frigjøre arbeidere fra manuelt arbeid i ett slag, og ledere fra mange bekymringer og vanskeligheter hvis roboter umiddelbart ble kjøpt og brukt i stort antall, å være uvanlig attraktiv på et bestemt tidspunkt. Den ble dyktig stimulert av industribedrifter, som investerte mye penger i å organisere produksjonen av industriroboter, og ble drevet av media. Og foreløpig druknet edru stemmer i denne kraftige «robothypen».

Selvfølgelig spilte konseptet med å "humanisere" industriroboter en viss positiv rolle i de tidlige stadiene av robotikk på grunn av sin enkelhet og klarhet, spesielt for de som ikke kjente dypt til vanskelighetene med produksjonen, men hadde rett til å bestemme. Dette hjalp dannelsen av en ny retning, fjernet mange hindringer fra veien til de få entusiastene på den tiden, og akselererte utviklingen og etableringen av de første generasjonene med design.

Men senere, da industriroboter begynte å gå inn i det brede feltet for produksjonsbruk, var det konseptet "en robot erstatter en person", isolert fra de endelige oppgavene og resten av arsenalet av tekniske produksjonsmidler, som var kilde til mange vanskeligheter og feil i dag.

For det første er det dypt feil i essensen. En robot kan ikke erstatte en person. En person kan bare erstattes av en annen person, helst en sterkere, mer kvalifisert, pliktoppfyllende.

I mangfoldet av funksjoner og evner som er underlagt mennesker, inkludert i produksjonsfeltet, er roboter i stand til å ta på seg bare noen få funksjoner, som i mange tilfeller ikke overskrider mulighetene til slike tradisjonelle mekaniserings- og automatiseringsmidler som belte transportører, vibrerende lasteinnretninger, konvensjonelle manipulatorer med syklisk kontroll, som har vært kjent i flere tiår. Dessuten er alle de karakteristiske egenskapene sammenlignet med mennesker som vi entusiastisk tilskriver industriroboter, faktisk vanlige egenskaper til ethvert teknisk produksjonsmiddel. Transportbåndet erstatter også en person, og frigjør ham fra hardt manuelt arbeid; forestill deg en armada av lastere med sekker på skuldrene, som traver gjennom hele verkstedet. En båndtransportør røyker ikke, skulker ikke, og krever ikke leilighet til en familie eller barnehageplass, men det har aldri falt noen inn å rettferdiggjøre bruken av disse båndene med slike argumenter, f.eks. kjedetransportører.

Den idealiserte ideen om roboter som har utviklet seg blant brede deler av befolkningen under påvirkning av media, som visstnok er i stand til å fullstendig erstatte folk i produksjon og gjøre det mulig å gjennomføre en "teknologisk revolusjon" på kortest mulig tid , gjenoppbygge grunnlaget for industriell produksjon, etc., gjenspeiler ikke den virkelige tilstanden. I virkeligheten har den raske masseintroduksjonen av robotsystemer i stor grad destabilisert industriell produksjon og skapt mange alvorlige problemer. Dette skjedde fordi de virkelige egenskapene til roboter ble overdrevet og noen eksemplariske eksempler ble presentert som typiske. Dette forenklede og unøyaktige synet på roboter er skadelig, om ikke annet fordi det maskerer problemene man møter i praksis og kan føre til at forbrukere tar uinformerte valg.

En misforståelse av robotisering, som ikke tar sikte på å løse grunnleggende problemer med å øke produksjonseffektiviteten (kvalitet, produktivitet, kostnad), men bare på å simulere noen manuelle menneskelige handlinger i håp om at alt annet vil følge, er heller ikke så ufarlig som det kan virke. .

For det første, herfra er det bare ett steg til robotisering av hensyn til selve robotiseringen. Og som en konsekvens, skuffelse og diskreditering, fordi produksjonen, med sine harde lover, uunngåelig avviser dyre, saktegående og upålitelige design. For det andre begynner utviklerne selv, som handler etter prinsippet "hvis bare roboten kan manipulere", å lete etter de enkleste, snarere enn de mest effektive, måtene.

Ut fra mulighetene for å øke produksjonseffektiviteten er forskjellige typer roboter faktisk langt fra likeverdige. Dermed kan bruken deres i sveising, maling, galvanisering og rengjøringsoperasjoner forbedre produktkvaliteten betydelig, først og fremst på grunn av stabilisering av teknologiske forhold. Produktiviteten til utstyret økes her på grunn av "multi-handedness", operasjonshastighet, økt lastekapasitet, personen blir fullstendig fjernet fra arbeidsområdet og blir kvitt arbeidskraft i et ugunstig miljø.

Samtidig, når du laster metallskjæremaskiner, påvirker ikke industriroboter kvaliteten på produktene. Når det gjelder utstyrsproduktivitet, er det som regel et tap, siden manuell lasting av deler som veier opptil 3-5 kg utføres av en person flere ganger raskere. Gevinsten kan følgelig bare hentes fra lønnsfondet, og selv da er den ubetydelig, siden en arbeider driver 2-3 CNC-maskiner uten roboter. Hvorfor er da det store flertallet av utviklingen ikke rettet mot sveising, maling, galvanisering, men til lasting av skjæremaskiner eller presser, dvs. minst lovende områder? Det er bare ett svar - hvis du nærmer deg robotisering som en oppgave med å simulere menneskelige handlinger, så er det enklere, enklere, mer praktisk.

I lang tid ble de fleste industriroboter laget som gulvstående strukturer, som var et resultat av frivillig eller ufrivillig etterligning av en person som står og betjener en maskin.

I følge våre data utgjør gulvmonterte industriroboter 53 % av totalen, ytterligere 39 % er montert på basisutstyrsenheter, og bare 8 % er opphengte konstruksjoner (portal osv.).

I mellomtiden er gulvmonterte strukturer de mest irrasjonelle og uøkonomiske, siden de krever betydelig ekstra plass, forårsaker psykologisk stress under oppsett og vedlikehold, og har minimale "multi-maskin" servicemuligheter.

Men industriroboter kan jobbe "opp ned", og enda bedre!

Robot er forskjellig fra robot! Og selv om forfatteren uttrykker denne åpenbare ideen, er det i resten av bokens innhold ingen kjennetegn mellom transportlasting og teknologiske roboter; utsiktene og effektiviteten til industriroboter betraktes som en slags universell og generelt konfliktfri kategori.

Dagens praksis fjerner slike illusjoner. I dag er de mest potensielt effektive robotene for punkt- og sømsveising, inkludert i bilindustrien. Men også her taler implementeringserfaringen om en vanskelig og kompleks prosess med å øke mobiliteten til roboter, deres hastighet og pålitelighet i drift, som må fullføres til de potensielle egenskapene blir realitet.

Sammenlignet med tradisjonelle strømnings- og automatiske sveiselinjer i bilindustrien, bør robotkomplekser i teorien gi betydelig større fleksibilitet i driften av utstyret: når man går over til produksjon av en hvilken som helst ny bilmodell, er det i prinsippet nok å introdusere nødvendige endringer i programmet som roboten styres med. I realiteten eksisterer imidlertid ikke slike fleksible systemer ennå. I dag er robotsystemer tilpasset for å produsere et svært begrenset antall typer produkter. Hvis for eksempel en fagarbeider praktisk talt bare trenger noen få sekunder for å flytte fra en produksjonsoperasjon til en annen, omprogrammering av robotene eller, hvis det nødvendige programmet er tilgjengelig, rekonfigurere dem i forbindelse med overgangen til produksjon av en bil med en annen type kropp, om enn av samme modell, er en ganske vanskelig prosess. Virkelige endringer på dette området vil bare skje med introduksjonen i produksjonen av nye generasjoner industriroboter, som har en betydelig større mengde "minne", og med utviklingen av mer avanserte programmeringsspråk. Den minste funksjonsfeil på en av robotene er nok, og arbeidet med hele linjen stopper automatisk. Utstyret er derfor inaktivt, og ofte, når de fastslår årsaken til feilen og alvorlighetsgraden av feilen, gjør unøyaktige konklusjoner og prognoser, overvurderer eller undervurderer den estimerte tiden som kreves for å eliminere feilen.

Det er ingen tilfeldighet at i mange industribedrifter, på slutten av hver transportlinje, er det installert tilleggsutstyr som gjør det mulig å manuelt utføre de operasjonene som en eller annen mislykket robot ikke kunne utføre. Slike handlinger, som et resultat av at andelen manuelt arbeid i robotområder på kort tid øker til 30-40 °/o, blir ofte årsaken til alvorlige problemer.

Til dags dato har myten om industriroboters ufeilbarlighet og allmakt, ifølge hvilken automatisering av produksjonen kommer ned til robotiseringen, erstatning av arbeidere i produksjon med industriroboter, ikke ført til annet enn skade. Dette konseptet innebærer at teknologiske prosesser, design og oppsett av maskiner forblir i hovedsak på samme nivå, men frigjøres fra nødvendig menneskelig tilstedeværelse. Dette er ikke sant. Innholdet i enhver produksjonsprosess var og vil være de teknologiske prosessene for å skaffe materialer, deres prosessering, kontroll og montering av produkter, materialisert i design og layout av maskiner, apparater og deres systemer. Det er i dem alle de potensielle mulighetene for kvalitet og kvantitet av produkter og den økonomiske effektiviteten til produksjonen er fastsatt. Ingen automatisering eller robotikk kan gi mer enn det som ligger i teknologien.

I mellomtiden har alle teknologiske prosesser for ikke-automatisert produksjon lavt potensial på grunn av lav intensitet, mangel på konsentrasjon av operasjoner og deres kombinasjon i tid. Ensidig utskifting av menneskelige funksjoner i systemer som er utviklet over flere tiår i forhold til funksjonshemminger er fåfengt.

En betydelig mengde automatisert robotutstyr, designet av høyt kvalifiserte utviklere, viste seg å være mislykket bare fordi all innsatsen til utviklerne var rettet mot å "utrydde" manuelle operasjoner, og spørsmål om produktkvalitet, maskinhastighet og deres pålitelighet ble oversett. Med andre ord, korrekte generelle slagord som "manuell arbeid på skuldrene til maskiner" blir noen ganger forstått formelt og rett frem, og de prøver å redusere automatisering til å lage tekniske midler som imiterer manuelle menneskelige handlinger når man manipulerer eller kontrollerer maskiner. Som et resultat dukker det opp nytt utstyr som fungerer, som det nå er mote å si, ved hjelp av "ubemannet teknologi", men som er klumpete og dyrt, lavproduktivt og upålitelig, og til slutt økonomisk ineffektivt.

Automatisering av produksjon er en kompleks design og teknologisk oppgave med å lage nytt utstyr som er fundamentalt forskjellig fra det tekniske arsenalet av ikke-automatiserte produksjonsmidler.

Den generelle retningen for kompleks automatisering av produksjonsprosesser er ikke å erstatte mennesker når de betjener velkjente maskiner og enheter, men å skape svært intensive teknologiske prosesser og høyytelsesmidler for produksjon, som vanligvis ville være umulig med direkte deltakelse av mennesker.

En riktig forståelse av essensen av automatisering og hovedfokus for arbeidet på dette området er en nødvendig forutsetning for dannelsen av vitenskapelige prinsipper og vitenskapelige grunnlag for teknisk politikk innen robotiseringsfeltet på produksjonsnivå.

Et trekk ved det moderne stadiet av vitenskapelig og teknologisk fremgang er at den avgjørende faktoren i utviklingen av ny teknologi er begrensning av materielle og menneskelige ressurser. Det er nødvendig å velge et begrenset antall utbyggingsobjekter på en slik måte at man, gitt reelle muligheter, kan oppnå de største samfunnsøkonomiske resultatene.

I strategiske termer betyr dette en vending til prioritert teknisk omutstyr av nettopp de delene av produksjonen hvor vi kan oppnå resultater gjennom bruk av avansert teknologi, nye metoder og prosesser - konsentrasjon av operasjoner, multi-posisjon og multi-verktøy prosessering eller montering.

I taktiske termer betyr dette å unngå replikering av de tekniske robotiseringsmetodene som ikke gir høye sluttresultater, eller disse resultatene er ensidige, for eksempel redusere tiden for manuelt vedlikehold. I dette tilfellet, under spesifikke produksjonsforhold, bør man, sammen med velkjente metoder for beregninger og begrunnelse, ledes av en rekke prinsipper for teknisk politikk.

Det første prinsippet er prinsippet om å oppnå endelige resultater: robotikk skal ikke bare imitere eller erstatte menneskelige handlinger, men utføre produksjonsfunksjoner raskere og bedre, først da vil de være virkelig effektive. Å endre antall arbeidere i en hvilken som helst kategori eller erstatte manuell manipulasjon med automatisk er ikke målet og ikke resultatet.

En analyse av automatiseringsarbeid viser at 60-70 % av den økonomiske effekten oppnås på grunn av den høyere produktiviteten til automatisert utstyr sammenlignet med ikke-automatisert utstyr; 15-20 % - på grunn av økende eller stabiliserende kvalitet og kun 10-15 % på grunn av sparing i lønnsfondet. Derfor, når du planlegger og begrunner arbeid med robotisering, er det nødvendig å først analysere hvordan de planlagte aktivitetene kan påvirke kvaliteten og kvantiteten til produserte produkter; antall servicepersonell.

Det er disse faktorene som har sikret den prioriterte utviklingen av teknologiske industriroboter, som gjør det mulig å oppnå fordeler fra alle kilder til effektivitet ved å forbedre kvaliteten på produktene, øke maskinproduktiviteten og redusere antall produksjonspersonell som jobber i vanskelige og skadelige produksjonsforhold.

Det andre prinsippet for teknisk politikk i robotisering av produksjon er prinsippet om en helhetlig tilnærming. Alle de viktigste komponentene i produksjonsprosessen – produksjonsanlegg, teknologier, hoved- og hjelpeutstyr, styrings- og vedlikeholdssystemer, personell, avfallshåndtering – må vurderes og til slutt løses på et nytt, høyere nivå. Noen ganger er det nok å miste synet av minst en komponent i produksjonsprosessen, for eksempel utformingen av et produkt, og hele systemet med automatiseringstiltak viser seg å være ineffektivt. Desto mer lite lovende er forsøk på å redusere automatisering bare til transformasjon av individuelle komponenter, for eksempel opprettelsen av komplekse og dyre mikroprosessorkontrollsystemer mens man opprettholder bakoverteknologi, og det er mange slike eksempler. Både industriroboter og automatiserte kontrollsystemer må utvikles og implementeres under hensyntagen til teknologi- og designutviklingen og integreres for å tilpasse seg produksjonskrav – først da vil de være effektive.

Det tredje prinsippet for teknisk politikk i produksjonsautomatisering er prinsippet om nødvendighet: robotiseringsverktøy, inkludert de mest lovende og progressive, bør brukes ikke der de kan tilpasses, men der de ikke kan unnværes.

Betydningen av moderne elektronikk og datateknologi er ikke bare og ikke så mye i erstatningen av menneskelige funksjoner ved service på kjente maskiner, men først og fremst i de nye mulighetene for å skape produksjonsmidler som ikke kunne skapes før.

De aller fleste universelle metallskjæremaskiner, presser og sveiseinstallasjoner er enkeltposisjons- og enkeltverktøy. De behandler bare ett produkt om gangen med ett verktøy. Dette forklares av de begrensede egenskapene til en person som ikke kan administrere flere prosesser eller objekter samtidig. Bruken av moderne elektronikk gjør det mulig å lage utstyr med høy grad av konsentrasjon av den teknologiske prosessen, med mange samtidig opererende mekanismer og verktøy. Derfor bør teknisk politikk, spesielt når man lager robotproduksjonssystemer for masseproduksjon, primært være rettet mot design og implementering av flerverktøys- og flerposisjonsmaskiner med differensiering og konsentrasjon av operasjoner, som er titalls ganger mer produktive enn konvensjonelle enkeltoperasjoner. -posisjonsutstyr og der manuelle, ikke-robotiske operasjoner er umulig. Det er ikke nødvendig å konkurrere med en person der han er "røtter"; Man bør tålmodig se etter prioriterte robotiseringsmål for de der en person sammenkoblet med eksisterende mekanismer ikke vil være i stand til å konkurrere med roboten.

Til slutt er det fjerde prinsippet prinsippet om aktualitet: introduksjon og replikering av utilstrekkelig modne tekniske løsninger er uakseptabelt.

Dessverre, ofte beruset av de brede utsiktene til robotisering, streber vi etter å raskt gjenskape designet til roboter som knapt har blitt brakt til nivået "i stand til å fungere."

Til syvende og sist fører innføringen av dyre, upålitelige og saktegående systemer og automatiseringsmidler bare til deres miskreditt.

Utviklingen av robotisering som en ny vitenskapelig og teknisk retning ble utvilsomt påvirket av det faktum at etableringen av industriroboter i utgangspunktet begynte å bli utført av spesialister innen datateknologi, teknisk kybernetikk, etc., som ikke tidligere hadde behandlet produksjonsautomatiseringsspørsmål og ganske oppriktig trodde at det viktigste - 370 lage en robotdesign, først av alt, kontrollsystemet, og et sett med kontrollprogrammer for manipulasjonsprosesser som imiterer menneskelige handlinger, og resten, som de sier, vil være en sak av teknologi. Forfatteren av boken tilhører også denne gruppen robotikkspesialister. Tilsynelatende er det slett ikke tilfeldig at forfatteren, som siterer mange navn og adresser til utviklere av strukturer, kretser og programvare, ikke vurderer et enkelt spesifikt eksempel på produksjon, verkstedimplementering av industriroboter, og begrenser seg bare til generelle bestemmelser. og anbefalinger.

Industriroboter er ikke noe overnaturlig. Gjennomføringen av dem kan være effektiv eller ulønnsom, redusere personellmangel eller forverre dem - alt avhenger av spesifikke forhold.

Betydningen av industriroboter er ikke å erstatte mennesker i service på kjente maskiner. De var det manglende leddet som gjorde det mulig å kombinere uensartet teknologisk utstyr til komplekse fleksible automatiserte produksjonssystemer av maskiner og enheter. Fremtiden tilhører slike systemer. Derfor vil industriroboter fortsette å utvikle og erobre nye posisjoner, uansett hvor hardt vi prøver å diskreditere dem med forhastede og lite gjennomtenkte handlinger. Man bør imidlertid ikke forveksle prospekter med dagens reelle muligheter. Det er svært kontroversielt, gitt ufullkommenhet i designet og mangelen på produksjonsberedskap, samt feilene som er gjort, at industriroboter i nær fremtid kan påvirke det generelle nivået av manuelt arbeid i produksjonen, spesielt på nivået av arbeidsproduktivitet i alle mulige bruksområder.

Fremtiden tilhører likevel industriroboter. Tiden kommer da det blir like vanskelig å se for seg både produksjon og hverdag uten industrirobotikk som det er i dag uten bil eller fjernsyn.

Nå vokser det tekniske nivået til industriroboter i et raskt tempo. Robotikkens fremgang i dag som nøkkelen til suksessen til robotisering i morgen - dette er ledemotivet i boken, som man ikke kan annet enn å være enig i. Å avsløre fremtiden til industriroboter fra synspunktet om ikke lenger science fiction, men spesifikke vitenskapelige analyser og prognoser er en svært viktig, spennende oppgave.

Hva er en robot?

1 Arket kuttes ved hjelp av et håndverktøy.

BIOGRAFI OM ROBOTIKK

Hva handler alt oppstyret om? Grunnleggende om robotikk

Robotikk, ikke roboter

Denne boken handler om det potensielt brede feltet innen robotikk, ikke bare om robotene som allerede eksisterer. Med andre ord, denne boken ble skrevet på en tid da lidenskaper raste rundt opprettelsen og bruken av roboter, og hvis den bare var viet til de prøvene som var tilgjengelige i skrivende stund, ville det du leser nå være håpløst utdatert.

Tempoet i utviklingen av robotikk er assosiert med suksesser innen forbedring av datamaskiner. Den ofte siterte statistikken om dem er som følger. Hvis bilindustrien hadde utviklet seg like raskt som datateknologi, ville en Rolle Royce-bil for tretti år siden nå kostet 2 pund, fylt hele livet med en halvliter bensin og ha nok trekkraft til å klatre i bratte bakker. Dette eksemplet viser til en viss grad hvor raskt robotikk beveger seg fremover. Men selv om teknologien blir mer kompleks i en stadig økende hastighet, endres prinsippene som ligger til grunn for rask utvikling relativt sakte. Å mestre disse prinsippene er nøkkelen til å låse opp hemmelighetene til den kraftige nye "eksplosjonen" av robotikk.

Opprinnelsen til robotikk

Menneskeheten forsøkte å lage en mekanisk versjon av seg selv lenge før det første arbeidet i denne retningen ble påbegynt, noe som til slutt førte til vellykket bruk av industriroboter på begynnelsen av 60-tallet.

Gjennom historien har menneskeheten fantasifullt skapt maskiner med evnen til å føle (i hvert fall delvis). I gamle greske myter ble ildguden Hefaistos ledsaget, og hjalp ham, av to levende statuer laget av rent gull. Senere bygde han bronsegiganten Talus for å beskytte øya Kreta mot fiendens invasjon. For mer enn to tusen år siden beskrev Heltene i Alexandria i sin Treatise on Pneumatics mange automater, som bevegelige figurer og syngende fugler - akkurat som det gamle greske Disneyland. Interessant nok forble disse fantastiske lekene den eneste virkelige bruken av pneumatikk.

Rundt 1500 bygde Leonardo da Vinci en mekanisk løve for Ludvig XII, som, da kongen kom inn i Milano, rykket frem, rev brystet hans med klørne og viste Frankrikes våpenskjold. Slike stadig mer komplekse mekaniske automater forble mote i løpet av de neste fire århundrene. Men ordet "robot" kom inn i det engelske språket først på begynnelsen av det tjuende århundre, etter Karel Capeks skuespill ".R U.R." (Rossum Universal Robots). I stykket ble "robotene" dyrket biologisk og kunne ikke skilles fra mennesker bortsett fra deres mangel på følelser. Selve begrepet ble avledet fra det tsjekkiske ordet "arbeid", som betyr tvunget

arbeid, og fra ordet "arbeider", som betyr slave. Selv om disse skapningene i stykket i dag vil bli kalt "androider" i stedet for "roboter" (som nå antas å være mekaniske), har misbruk av ordet blitt utbredt.

Ordet "robotikk" (robotikk) ble laget av science fiction-mesteren Aizik Azimov. I historien «The Wanderer», som dukket opp i mars 1942 i samlingen «Astounding Science Fiction», la A. Asimov først frem de tre kjente lovene innen robotikk.

1. En robot kan ikke forårsake skade på en person eller, gjennom passivitet, tillate skade på en person.

2. En robot må utføre ordre gitt av et menneske, med mindre slike ordrer vil bryte den første loven:

3. En robot må beskytte seg selv med mindre det bryter den første eller andre loven.

Selv om A. Azimov ikke skjønte det på den tiden, var det da ordet "robotikk" først dukket opp på trykk. Joe Engelberger, grunnlegger av Uni-mation, ansett som faren til moderne industriell robotikk, bemerket at A. Asimovs tre lover fortsatt er standardene som robotikkspesialister må følge når de designer.

Hva er en robot"

Til dags dato er det ikke utviklet et enkelt konsept for hva en robot består av. Selv med hensyn til det relativt nylig oppståtte konseptet «industrirobot» er det ingen internasjonal enighet om definisjonen, grensene for begrepet er satt ganske vilkårlig. For eksempel, i Japan, er en robot en enhet som opererer etter prinsippet om å plukke opp og sette ned, det vil si en enkel mekanisk arm hvis bevegelser er begrenset av mekaniske stopp. Men i Vesten regnes en slik enhet, som ikke har fleksibilitet (med mindre noen flytter stopper), som en spesiell type stiv automat, og ikke en robot.

Så når har vi å gjøre med et robotsystem, og når har vi bare å gjøre med en tradisjonell form for automatisering?

For eksempel er oppgaven satt: å kutte et stykke fra en stor metallplate. La oss vurdere både selve kutteoperasjonen og manipulasjonen av arket. Alternativer for å løse dette problemet i samsvar med kompleksitetsnivået til de tekniske midlene som brukes, kan presenteres i følgende sekvens.

1. En person bøyer arket frem og tilbake for hånd til en del av metallplaten bryter av.

2. Arket kuttes ved hjelp av et håndverktøy.

3. Arket kuttes ved hjelp av et verktøy med en slags kraftdrev.

4. Arket kuttes ved hjelp av spesialutstyr under menneskelig kontroll.

5. Kuttemaskinen utfører automatisk den forhåndsinnstilte kuttesekvensen, som ikke kan endres; Arket lastes av en person eller en produksjonslinje.

6. Plukk-og-plasser-anordningen tar arket fra en enkelt fast posisjon og laster det inn i maskinen, som deretter kutter arket i en spesifisert rekkefølge. Plasseringen av arket som skal plukkes opp og sekvensen av kutteoperasjoner kan endres ved mekanisk omstilling av maskinen.

7. En enkel robot med posisjonskontrollsystem plukker opp et ark fra en vilkårlig posisjon og laster det inn i en maskin, som kutter en av flere mulige profiler og konfigurasjoner (mulig avhengig av hvor roboten tar arket fra).

8. En robot med kontinuerlig banekontroll plukker forsiktig opp ett av mange ark og, med kontrollert akselerasjon, laster det inn i en maskin som kutter en av mange komplekse profiler.

9. Hele robotsystemet er en del av et mye større datastyrt system. Profiltyper kan variere avhengig av produktutvalget som produseres.

10. Hele robotsystemet bruker en betydelig mengde visuell og taktil informasjon, for eksempel for å finne et blad.

Nivå én til seks anses (i Vesten) for å være hard (eller spesialisert) automatisering, selv om det er klart at på nivå seks er betydelig fleksibilitet allerede oppnådd. Det syvende nivået er det enkleste robotsystemet, siden muligheten til å endre de programmerte bevegelsene til manipulatoren gjør at den kan klassifiseres som en robot. Videre kan metallskjæremaskinen utstyres med en datamaskin numerisk kontroll (CNC) enhet. Denne automatiske maskinen styres av en mini- eller mikrodatamaskin ved hjelp av en forhåndsinnspilt sekvens av maskineringsoperasjoner. Men selv om den kan omprogrammeres, kan en CNC-maskin ikke klassifiseres som en robot siden den for eksempel kun kan kutte metall. Nivå 9 og 10 enheter har allerede begrenset bruk i fabrikker, men deres utbredte bruk er begrenset av behovet for å løse en rekke problemer.

Ulike definisjoner av roboter er nå akseptert. Som regel kalles roboter mekanismer som helt eller delvis imiterer en person - utseende, handlinger, noen ganger begge deler. Når det gjelder definisjonene av en industrirobot, er de forskjellige i graden av generalitet. For eksempel deler Japan Industrial Robot Association inn roboter i henhold til deres kompleksitetsnivå i seks klasser: manuelle manipulatorer; pick-up og drop-down enheter; programmerbare manipulatorer; manuelt trente roboter; roboter styrt i et programmeringsspråk; roboter som kan reagere på miljøet sitt.

I Europa og USA inkluderer ikke begrepet "industriell robot" de to første klassene av den japanske tolkningen. British Association of Robotics (BRA) definerer en robot som "en omprogrammerbar enhet designet for å håndtere og transportere deler, verktøy eller spesialutstyr gjennom variable, programmerbare bevegelser for å utføre spesifikke produksjonsoppgaver." Definisjonen som brukes av American Robotics Institute er stort sett lik den til en BAR og karakteriserer en robot som "en omprogrammerbar multifunksjonell manipulator designet for å flytte materialer, deler, verktøy eller andre spesialiserte enheter gjennom programmerbare bevegelser for å utføre en rekke oppgaver."

Begrepet «robot», slik det tolkes i Vesten, dekker således ikke enheter som fjernstyrte manipulatorer (teleoperatorer), kunstige lemmer basert på bioniske prinsipper eller proteser, siden disse enhetene styres av mennesker, selv om de er basert på samme teknologi som roboter. Den japanske klassifiseringen av pick-and-place-enheter og manuelle manipulatorer som roboter kompliserer alvorlig sammenligningen av produksjonsstatistikk og bruken av roboter i Japan, Vest-Europa og USA. Men for å overvinne denne forvirringen, foreslo japanerne

eller begrepet mekatronikk, som understreker forholdet mellom mekanikk og elektronikk som hovedtrekk ved alle typer av denne teknologien.

Robothånd

Det er sannsynlig at mobile roboter en dag vil bli utbredt, men for tiden er utviklingsnivået industriroboter har nådd best preget av konseptet om en "mekanisk arm" festet til gulvet, veggen, taket eller maskinen, utstyrt med en spesiell slutteffektor , som kan være en griper eller et slags verktøy, for eksempel en sveise- eller malingspistol. Armen drives hydraulisk, elektrisk og noen ganger pneumatisk i en forhåndsprogrammert sekvens av bevegelser under kontroll av en kontroller, som typisk er mikroprosessorbasert og er i stand til å bestemme posisjonen til armen gjennom tilbakemeldingsenheter ved hver node.

Roboter programmeres vanligvis av operatører ved å bevege en arm i ønsket sekvens eller ved å reprodusere den sekvensen ved hjelp av en fjernkontroll. Noen komplekse roboter kan programmeres direkte med stemmen, og gir ordre om å bevege seg en gitt avstand og i en gitt retning. De nyeste robotene er utstyrt med sensorisk tilbakemelding og er i stand til å reagere på det som skjer i deres umiddelbare nærhet. For å øke omfanget av arbeidsområdet der hånden kan virke, monteres roboter på føringer eller rammer og gir dem dermed begrenset mobilitet. Utvalget av størrelser er ganske stort – fra monteringsroboter i miniatyr som er i stand til å manøvrere i en plass på rundt ti kubikkcentimeter, til roboter laget av Lamberton Robotics i Skottland, som kan flytte smijern som veier opptil 1,5 tonn. i et rom på flere kubikkmeter.

Likevel kan de aller fleste industriroboter sammenlignes med en person som er blind, døv, stum, enarmet, med føttene bundet og dekket av betong. Men til tross for disse "utrolige skadene", har roboten allerede gitt et enestående bidrag til produksjonen. Dette ble imidlertid mulig bare på grunn av det faktum at miljøet hun jobber i, frem til vår tid, var spesielt "bygget" for henne og ikke er identisk med miljøet der en person utførte det samme arbeidet.

Klassifisering av roboter

I tillegg til å klassifisere roboter etter armkonfigurasjon, er andre klassifiseringsprinsipper mye brukt.

Roboter med stiv og variabel sekvens av bevegelser. Enheter av denne typen, som opererer etter prinsippet om "hent og sett ned", selv om de strengt tatt ikke tilhører roboter, kalles likevel ofte roboter med en stiv sekvens av bevegelser. Strekningen i hver bevegelsesretning langs aksen bestemmes av installasjonen av mekaniske stive stoppere, og sensorene er vanligvis representert av grensebrytere, som bare kan registrere endepunkter og ikke mellomliggende. Slike enheter kan ikke omprogrammeres til å utføre en ny oppgave. De må tilbakestilles og feilsøkes som tradisjonelle automatiske mekanismer.

Roboter med variabel sekvens kan utføre ulike oppgaver eller sekvenser av operasjoner i henhold til det nye programmet. For øyeblikket er det imidlertid laget "ta-og-sett"-enheter som inkluderer forskjellige harde stopp i henhold til det aktuelle programmet. Eksempelvis har MXU Senier-roboten fra ACEA syv stoppere installert på hver akse, som hver kan styres etter sitt eget program, noe som gjør det mulig å utføre komplekse sekvenser. I tillegg er det selvfølgelig i industrien alltid en fristelse til å klassifisere alle manipulasjonsanordninger av typen "ta-og-sett" som roboter.

. Roboter med og uten sporingssystem. Roboter med variabel sekvens må kunne stoppe en enkeltarmsenhet når som helst langs dens bane. Det er to måter å løse dette problemet på. I den enkleste tekniske løsningen sender kontrolleren ganske enkelt energi til noden så snart den mottar et signal om at hånden må ta ønsket posisjon. Ved bruk av noen spesielle elektriske motorer (trinnmotorer, etc.). Denne tilnærmingen er akseptabel, men generelt er åpen sløyfekontroll uten tilbakemelding angående informasjon om den faktiske posisjonen til en bestemt node svært unøyaktig - robotens arm kan sette seg fast et sted og slutte å bevege seg helt. Derfor, i alle roboter, bortsett fra pedagogiske, bruker de en annen løsning på problemet, som innebærer å plassere en servomekanisme på hver node som effektivt kontrollerer den faktiske posisjonen til noden og posisjonen som kontrolleren "ønsker" at noden skal okkupere, og beveger deretter armen til posisjonene stemmer overens. Roboter som bruker lukket sløyfekontroll kalles servoroboter eller rett og slett servoroboter.

Roboter med posisjonerings- og kontursystemer(virker fra punkt til punkt og langs en kontinuerlig kontrollbane). De to typene kontroller som brukes i industriroboter har følgende funksjon. Mange roboter av de første generasjonene hadde nok dataminne til å huske bare diskrete punkter i rommet som hånden skulle bevege seg langs. Banen for håndbevegelsen mellom disse punktene var ikke spesifisert, og den var ofte vanskelig å forutsi. Slike posisjonskontrollerte roboter er fortsatt utbredt og godt egnet for arbeid som punktsveising. Ettersom kostnadene for lagringsenheter har gått ned, har det blitt mulig å øke antall lagrede poeng. Mange produsenter bruker begrepet flerpunktskontroll når et svært stort antall diskrete punkter kan lagres i datamaskinens minne.

Noen typer arbeid (spraymaling og buesveising) krever at robotarmen kontrolleres kontinuerlig langs en bane. Disse konturkontrollerte robotene bryter faktisk opp en kontinuerlig bane i et stort antall individuelle punkter som er tett plassert fra hverandre. Posisjonene til punktene registreres under programmering eller beregnes under faktisk bevegelse ved interpolering, for eksempel mellom to punkter for å danne en rett linje. Disse robotene kan sees på som en naturlig utvikling av posisjonskontrollerte systemer. Faktisk er det en "gråsone" der flerpunktskontrollsystemer kan tilnærme en kontinuerlig systembane hvis robotens arm ikke stopper ved hvert diskrete punkt, men jevnt passerer gjennom dem.

Roboter av første, andre, tredje generasjon. Den første generasjonen roboter inkluderer vanligvis "døvstumme og blinde roboter", som er mye brukt i bedrifter. Andregenerasjons roboter, som nylig dukket opp i laboratorier, kan nå finnes på fabrikker. Andregenerasjonsroboter ligner veldig på førstegenerasjonsroboter. De bruker forskjellig sensorisk informasjon om miljøet for å justere atferden når de utfører en produksjonsoperasjon (som tilsvarer den mest komplekse, sjette klassen i den japanske klassifiseringen av roboter nevnt tidligere). Sensoriske systemer inkluderer synsenheter og taktile sensorer som gir "følelsen av berøring."

Noen andre generasjons roboter kalles intelligente roboter. Men dette begrepet bør tilskrives tredje generasjons roboter, som ennå ikke engang er i laboratorier. Forskning på å lage roboter utstyrt med «sunn fornuft» har nettopp begynt. Likevel vil slik forskning faktisk føre til skapelse av såkalte intelligente roboter, som vil være utstyrt med "følelser" og evnen til å gjenkjenne objekter i omverdenen og dermed; Dermed vil de i fremtiden til en viss grad ha evnen til å handle selvstendig.

Til tross for all mangfoldet av klassifiseringskriterier, er det "grå områder". En enkel sensor gjør for eksempel ikke enheten til en andregenerasjonsrobot. Det er nødvendig at sensoren påvirker robotens handlinger betydelig. Men hva betyr "vesentlig"? Dessuten skiller selv aksepterte definisjoner seg fra hverandre. Noen eksperter klassifiserer pick-up og put-down enheter som den første generasjonen av roboter, så alle andre typer robot enheter flyttes opp en generasjon.

Det er ganske mulig at til slutt bare andre generasjons roboter kan betraktes som ekte roboter, og klassifiserer den første generasjonen som programmerbare enheter, vanlige manipulatorer, etc.

Hva moderne roboter kan gjøre

Bruken av moderne industriroboter øker utstyrets produktivitet og produktproduksjon, forbedrer produktkvaliteten, erstatter mennesker i monotont og tungt arbeid, og bidrar til å spare materialer og energi. I tillegg er de fleksible nok til å brukes i mellom- og småvolumsproduksjon, områder hvor tradisjonelle automasjonsverktøy ikke er anvendelige. Småskalaprodukter har et stort marked. Forskning viser at det store flertallet av deler kjøpt, selv av militæret, ble produsert i mengder på mindre enn 100, og i Storbritannia anslås det at omtrent 75 % av alle metalldeler ble produsert i mengder på mindre enn 50.

Roboter har ennå ikke mange av de viktigste egenskapene som er iboende i mennesker, for eksempel er de ikke i stand til intelligent å reagere på uforutsette situasjoner og endringer i arbeidsmiljøet, selvlære basert på egen erfaring og bruke fin koordinering av hånd-øye system. Griper eller lignende roboter brukes til håndtering av operasjoner som avgrading, støping, blokkrengjøring, smiing, varmebehandling, presisjonsstøping, maskinhåndtering, forming, pakking, palletering og lagring.

I stedet for gripere kan robotarmer utstyres med en rekke verktøy for å utføre oppgaver som spenner fra spraymaling, påføring av lim og isolerende belegg til boring, forsenking, tiltrekking av muttere, sliping og sandblåsing. I tillegg kan roboter brukes til punkt- og lysbuesveising, varmebehandling og skjæring med flamme eller laser, og rengjøring med vannstråler. Det skal bemerkes at de første illusjonene om muligheten for å lage en universell robot som kan utføre nesten hvilken som helst jobb - fra montering til punktsveising - nå i stor grad er fordrevet. Roboter blir nå spesialiserte, blir maleroboter, sveiseroboter, monteringsroboter osv.

Til slutt, angående den potensielle erstatningen av stålkragearbeidere, bør det huskes at en robot bare kan erstatte noen som "fungerer som en robot." Tiden er imidlertid ikke langt unna da roboter vil kunne erstatte mennesker ikke bare i kjedelige, repeterende eller anstrengende jobber, men også i jobber som tidligere ble antatt å kreve ferdigheter oppnådd gjennom erfaring. Derfor er det forståelig at mange er bekymret for spredningen av roboter på grunn av en mulig økning i arbeidsledigheten.

Med fremkomsten av sofistikerte robotenheter kan det ikke lenger sies at roboter bare vil erstatte folk i uattraktive jobber, men menneskeheten står overfor forringelse hvis den fortsetter å

Bibliografi :

Bok av V.I. Zakharov og M.P. Vasilyeva "Industrielle roboter"

Å flytte fra punkt A til punkt B virket enkelt for oss siden barndommen. Vi mennesker gjør dette hver dag, hver time. For en robot er det imidlertid en skremmende oppgave å navigere – spesielt gjennom et enkelt miljø som er i konstant endring, eller gjennom et miljø den ikke har sett før. For det første må roboten være i stand til å oppfatte omgivelsene sine og også forstå alle innkommende data.

Robotikere løser det første problemet ved å bevæpne maskinene sine med en rekke sensorer, skannere, kameraer og andre høyteknologiske verktøy som hjelper roboter med å vurdere omgivelsene sine. Laserskannere blir stadig mer populære, selv om de ikke kan brukes i vannmiljøer på grunn av den alvorlige forvrengningen av lys i vann. Ekkoloddteknologi ser ut til å være et levedyktig alternativ for undervannsroboter, men den er mye mindre nøyaktig i landbaserte miljøer. I tillegg hjelper et teknisk synssystem bestående av et sett med integrerte stereoskopiske kameraer roboten til å "se" landskapet.

Å samle inn miljødata er bare halve kampen. Den største utfordringen vil være å behandle disse dataene og bruke dem til å ta beslutninger. Mange utviklere kontrollerer robotene sine ved å bruke et forhåndsdefinert kart eller komponere et på farten. I robotikk er dette kjent som SLAM – en metode for simultan navigasjon og kartlegging. Kartlegging her refererer til hvordan roboten konverterer informasjonen som mottas av sensorene til en bestemt form. Navigasjon refererer til hvordan roboten posisjonerer seg i forhold til kartet. I praksis må disse to prosessene skje samtidig, på en "kylling og egg"-måte som bare er mulig ved bruk av kraftige datamaskiner og avanserte algoritmer som beregner posisjon basert på sannsynligheter.

Vis fingerferdighet

Roboter har satt sammen emballasje og deler i fabrikker og lager i mange år. Men i slike situasjoner møter de som regel ikke mennesker og jobber nesten alltid med gjenstander av samme form i et relativt fritt miljø. Livet til en slik robot på en fabrikk er kjedelig og vanlig. Hvis en robot ønsker å jobbe hjemme eller på et sykehus, må den ha en avansert berøringssans, evnen til å oppdage nærliggende mennesker og upåklagelig smak i valg av handlinger.

Disse ferdighetene er ekstremt vanskelige å lære en robot. Vanligvis lærer ikke forskere roboter å berøre i det hele tatt, de programmerer dem til å mislykkes hvis de kommer i kontakt med et annet objekt. I løpet av de siste fem årene eller så har det imidlertid blitt gjort betydelige fremskritt når det gjelder å kombinere kompatible roboter og kunstig hud. Samsvar refererer til fleksibilitetsnivået til en robot. Fleksible maskiner er mer bøyelige, stive er mindre.

I 2013 skapte forskere ved Georgia Tech en robotarm med fjærbelastede ledd som lar armen bøye seg og samhandle med gjenstander, omtrent som en menneskelig hånd. De dekket deretter det hele med en "hud" som kunne føle trykk eller berøring. Noen robotskinn inneholder sekskantede brikker, hver utstyrt med en infrarød sensor som registrerer enhver tilnærming nærmere enn en centimeter. Andre har elektroniske fingeravtrykk, en rillet, ru overflate som forbedrer grepet og letter signalbehandlingen.

Kombiner disse høyteknologiske armene med et avansert synssystem og du får en robot som kan gi deg en skånsom massasje eller sortere gjennom en mappe med dokumenter, og velge fra en enorm samling.

Fortsett samtalen

, en av grunnleggerne av datavitenskap, kom med en dristig spådom i 1950: En dag vil maskiner kunne snakke så fritt at du ikke vil kunne skille dem fra mennesker. Akk, så langt har ikke roboter (og til og med Siri) levd opp til Turings forventninger. Det er fordi talegjenkjenning er vesentlig forskjellig fra naturlig språkbehandling - hva hjernen vår gjør for å trekke ut mening fra ord og setninger under samtale.

Opprinnelig trodde forskerne at replikering av dette ville være like enkelt som å plugge grammatikkregler inn i maskinens minne. Men forsøket på å programmere grammatiske eksempler for hvert enkelt språk mislyktes rett og slett. Til og med å bestemme betydningen av individuelle ord viste seg å være veldig vanskelig (tross alt er det noe slikt som homonymer - for eksempel en dørnøkkel og en g-nøkkel). Mennesker har lært å bestemme betydningen av disse ordene i kontekst, ved å trekke på deres mentale evner utviklet over mange år med evolusjon, men å bryte dem ned igjen til strenge regler som kan settes inn i kode har vist seg rett og slett umulig.

Som et resultat behandler mange roboter i dag språk basert på statistikk. Forskere mater dem med store tekster, kjent som korpus, og lar deretter datamaskiner dele de lange tekstene i biter for å finne ut hvilke ord som ofte går sammen og i hvilken rekkefølge. Dette lar roboten "lære" et språk basert på statistisk analyse.

Lære nye ting

La oss forestille oss at noen som aldri har spilt golf bestemmer seg for å lære å svinge en kølle. Han kan lese en bok om det og deretter prøve det, eller han kan se en kjent golfspiller øve og deretter prøve det selv. Uansett kan du mestre det grunnleggende enkelt og raskt.

Robotikere møter visse utfordringer når de prøver å bygge en autonom maskin som kan lære nye ferdigheter. En tilnærming, som med golf, er å bryte ned aktiviteten i nøyaktige trinn og deretter programmere dem inn i robotens hjerne. Dette krever at hvert aspekt av aktiviteten må skilles, beskrives og kodes, noe som ikke alltid er lett å gjøre. Det er visse aspekter ved å svinge en golfkølle som er vanskelig å beskrive med ord. For eksempel samspillet mellom håndleddet og albuen. Disse subtile detaljene er lettere å vise enn å beskrive.

De siste årene har forskere gjort noen fremskritt i å lære roboter å etterligne en menneskelig operatør. De kaller dette imitasjonslæring eller læring ved demonstrasjon (LfD-teknikk). Hvordan gjør de det? Maskinene er utstyrt med en rekke vidvinkel- og zoomkameraer. Dette utstyret lar roboten "se" læreren utføre visse aktive prosesser. Læringsalgoritmer behandler disse dataene for å lage et matematisk kart over funksjoner som kombinerer visuell input og ønskede handlinger. Selvfølgelig må LfD-roboter være i stand til å ignorere visse aspekter av lærerens oppførsel - som en kløende eller rennende nese - og takle lignende problemer som oppstår fra forskjeller i anatomien til roboten og en person.

Lure

Den nysgjerrige kunsten å bedrage utviklet seg blant dyr for å overgå konkurrenter og unngå å bli spist av rovdyr. I praksis kan bedrag som overlevelseskunst være en veldig, veldig effektiv selvoppholdelsesmekanisme.

For roboter kan det å lære å lure mennesker eller andre roboter være utrolig vanskelig (og kanskje bra for deg og meg). Bedrag krever fantasi - evnen til å danne ideer eller bilder av ytre objekter som ikke er forbundet med følelser - og en maskin har det som regel ikke. De er sterke på å direkte behandle data fra sensorer, kameraer og skannere, men kan ikke danne konsepter som går utover sensoriske data.

På den annen side kan fremtidens roboter være bedre på bedrag. Georgia Tech-forskere var i stand til å overføre noen ferdigheter til å lure ekorn til roboter i laboratoriet. Først studerte de de utspekulerte gnagerne, som beskytter matlagrene deres ved å lokke konkurrenter inn i gamle og ubrukte lagringsområder. Deretter kodet de denne oppførselen inn i enkle regler og lastet den inn i hjernen til robotene deres. Maskiner var i stand til å bruke disse algoritmene for å bestemme når bedrag kan være nyttig i en bestemt situasjon. Følgelig kunne de lure kameraten sin ved å lokke ham til et annet sted hvor det ikke er noe verdifullt.

Forutse menneskelige handlinger

I The Jetsons var robothjelpen Rosie i stand til å føre en samtale, lage mat, rydde og hjelpe George, Jane, Judy og Elroy. For å forstå kvaliteten på Rosies arbeid, husk bare en av åpningsepisodene: Mr. Spacely, Georges sjef, kommer til Jetson-huset for å spise middag. Etter måltidet tar han frem en sigar og legger den i munnen, og Rosie skynder seg frem med en lighter. Denne enkle handlingen representerer kompleks menneskelig atferd – evnen til å forutsi hva som vil skje videre basert på det som nettopp skjedde.

På samme måte som bedrag, krever å forutse menneskelige handlinger at roboten forestiller seg en fremtidig tilstand. Han burde være i stand til å si: "Hvis jeg ser en person som gjør A, så kan jeg gjette ut fra tidligere erfaring at han sannsynligvis vil gjøre B." I robotikk har dette punktet vært ekstremt vanskelig, men folk gjør noen fremskritt. Et team fra Cornell University utviklet en autonom robot som kunne reagere basert på hvordan dens følgesvenn interagerte med objekter i miljøet. For å gjøre dette bruker den et par 3D-kameraer for å ta bilder av omgivelsene. Algoritmen identifiserer deretter nøkkelobjekter i rommet og får dem til å skille seg ut fra resten. Deretter, ved å bruke et vell av informasjon hentet fra tidligere trening, utvikler roboten et sett med spesifikke bevegelsesforventninger fra personen og objektene den berører. Roboten trekker konklusjoner om hva som vil skje videre og handler deretter.

Cornell-robotene gjør feil noen ganger, men de gjør gode fremskritt ettersom kamerateknologien forbedres.

Koordinere aktiviteter med andre roboter

Å bygge en enkelt storskala maskin – til og med en android, om du vil – krever en betydelig investering av tid, energi og penger. En annen tilnærming innebærer å distribuere en hær av enklere roboter som kan jobbe sammen for å oppnå komplekse oppgaver.

En rekke problemer oppstår. En robot som jobber i et team må kunne posisjonere seg godt i forhold til sine kamerater og kunne kommunisere effektivt – med andre maskiner og en menneskelig operatør. For å løse disse problemene henvendte forskerne seg til insektverdenen, som bruker kompleks svermeri for å finne mat og løse problemer som gagner hele kolonien. For eksempel, mens de studerte maur, innså forskere at individuelle individer bruker feromoner for å kommunisere med hverandre.

Roboter kan bruke den samme "feromonlogikken", men stole på lys i stedet for kjemikalier for å kommunisere. Det fungerer slik: en gruppe bittesmå roboter er spredt på et begrenset sted. De utforsker først området tilfeldig til man kommer over en lysløype etterlatt av en annen robot. Han vet at han må følge sporet, og han følger etter, og forlater sitt eget spor. Etter hvert som sporene smelter sammen til ett, følger flere og flere roboter hverandre i én fil.

Selvkopi

Herren sa til Adam og Eva: "Vær fruktbare og bli mange og fyll jorden." En robot som mottok en slik kommando ville føle seg flau eller skuffet. Hvorfor? Fordi han ikke klarer å formere seg. En ting er å bygge en robot, men en annen ting er å lage en robot som kan lage kopier av seg selv eller regenerere tapte eller skadede komponenter.

Det som er bemerkelsesverdig er at roboter kanskje ikke tar mennesker som et eksempel på en reproduktiv modell. Du har kanskje lagt merke til at vi ikke er delt i to like deler. Protozoer gjør imidlertid dette hele tiden. Manetens slektninger, hydraer, praktiserer en form for aseksuell reproduksjon kjent som spirende: en liten ball løsner fra foreldrenes kropp og bryter deretter av for å bli et nytt, genetisk identisk individ.

Forskere jobber med roboter som kan utføre den samme enkle kloningsprosedyren. Mange av disse robotene er bygget av gjentatte elementer, vanligvis kuber, som er laget i bildet av en enkelt kube, og inneholder også et selvreplikerende program. Kubene har magneter på overflaten slik at de kan feste og løsne fra andre terninger i nærheten. Hver kube er delt i to deler diagonalt, slik at hver halvdel kan eksistere uavhengig. Hele roboten inneholder flere kuber satt sammen til en bestemt form.

Handle etter prinsippet

Når vi samhandler med mennesker hver dag, tar vi hundrevis av avgjørelser. I hver av dem veier vi hvert av våre valg, og bestemmer hva som er bra og hva som er dårlig, rettferdig og uærlig. Hvis roboter ville være som oss, måtte de forstå etikk.

Men som med språk, er koding av etisk atferd ekstremt vanskelig, hovedsakelig fordi det ikke finnes et enkelt sett med allment aksepterte etiske prinsipper. Ulike land har ulike oppførselsregler og ulike lovsystemer. Selv innenfor individuelle kulturer kan regionale forskjeller påvirke hvordan mennesker vurderer og måler sine og andres handlinger. Å prøve å skrive en global etikk som gjelder alle roboter, viser seg å være nesten umulig.

Det er grunnen til at forskere bestemte seg for å lage roboter, noe som begrenser omfanget av det etiske problemet. For eksempel, hvis en maskin skulle operere i et bestemt miljø – et kjøkken, for eksempel, eller et pasientrom – ville den ha langt færre atferdsregler og færre lover for å veilede etiske beslutninger. For å oppnå dette målet introduserer robotingeniører etiske valg i maskinens læringsalgoritme. Dette valget er basert på tre fleksible kriterier: hva godt handlingen vil føre til, hvilken skade den vil forårsake, og graden av rettferdighet. Ved å bruke denne typen kunstig intelligens vil din fremtidige hjemmerobot nøyaktig kunne bestemme hvem i familien som skal ta oppvasken og hvem som får TV-fjernkontrollen for natten.

Føl følelsene

"Her er min hemmelighet, den er veldig enkel: bare hjertet er årvåkent. Du kan ikke se de viktigste tingene med øynene."

Hvis denne bemerkningen til Reven fra Antoine de Saint-Exuperys «Den lille prinsen» er sann, vil ikke roboter se det vakreste og beste i denne verden. Tross alt er de flinke til å sanse verden rundt seg, men de kan ikke oversette sensoriske data til konkrete følelser. De kan ikke se smilet til en kjær og føle glede, eller registrere den sinte grimasen til en fremmed og skjelve av frykt.

Dette, mer enn noe annet på listen vår, er det som skiller mennesket fra maskinen. Hvordan lære en robot å bli forelsket? Hvordan programmere skuffelse, avsky, overraskelse eller medlidenhet? Er det i det hele tatt verdt å prøve?

Noen synes det er verdt det. De tror at fremtidens roboter vil kombinere kognitive og emosjonelle systemer, noe som betyr at de vil jobbe bedre, lære raskere og samhandle mer effektivt med mennesker. Tro det eller ei, prototyper av slike roboter eksisterer allerede, og de kan uttrykke et begrenset spekter av menneskelige følelser. Nao, en robot utviklet av europeiske forskere, har de følelsesmessige egenskapene til et ett år gammelt barn. Han kan uttrykke lykke, sinne, frykt og stolthet, og ledsage følelsene med gester. Og dette er bare begynnelsen.

Med fremkomsten av sofistikerte robotenheter kan det ikke lenger sies at roboter bare vil erstatte folk i uattraktive jobber, men menneskeheten står overfor forringelse hvis den fortsetter å