Блог компании FirstVDS. Эпоха промышленных роботов началась в 1961 году с Unimate на заводе GM в Трентоне. Это был относительно простой робот-манипулятор, который помогал в сборке машин. Сейчас индустрия промышленных роботов развилась до невиданных ранее высот — из роботов делают целые конвейерные линии с одним оператором. В посте посмотрим на то, с чего это началось, и поразмышляем, как скоро механические работники заменят «кожаные мешки» на производстве.

Ещё не роботы

Мысли о промышленном роботе или, по крайней мере, о человекоподобных созданиях или автоматических устройствах, которые будут служить людям, существуют уже давно. Они присутствуют в мифах, историях и сказках. Некоторые исследователи считают, что всё началось с инженера Герона Александрийского, который жил в первом веке до нашей эры. В числе его идей были система автоматического открывания дверей храма с помощью энергии зажжённого алтарного огня и устройство, преобразующее пар во вращательное движение.

Самые ранние применения механических автоматов, которые были прародителями роботов, дошли до нас в греческих драматических произведениях. При этом реального воплощения этих идей до сих пор найти не удалось. Одно из объяснений такого положения вещей заключается в том, что греческая наука в целом не ценила практические приложения научных достижений. Социально-экономического механизма, который вознаграждал бы практическое воплощение изобретений, в Греции просто не существовало.

Позже, в 9 веке, Багдадский халиф решил собрать все греческие тексты, которые были сохранены монастырями и учёными во время падения эллинской цивилизации. В результате появилась книга «Наука о хитроумных механизмах», где были описаны и изображены более сотни устройств. В отличие от эллинов арабы были заинтересованы в создании комфортной окружающей среды для человека, а не только в драматической иллюзии, как греки. Поэтому их главным вкладом в развитие робототехники стало практическое применение идей греческих мыслителей.

Эпоха Возрождения освежила интерес к греческому искусству и науке. Одним из заинтересованных интеллектуалов был Леонардо да Винчи. Он пытался проверить греческие конструкции и завершить мысли. Кульминация создания механизмов пришлась на 18 век, когда швейцарские мастера построили несколько автоматов, сконструированных как человекоподобные куклы. Встроенные в них механизмы заставляли этих пра-роботов действовать очень естественно. Среди самых известных автоматов того времени — Писец, Рисовальщик и Дама-музыкант.

Робот-писец и его механизм

Автоматы для радости и развлечения создали почву для использования подобных устройств в промышленности. Одним из тех, кто вдохновился работами да Винчи в 20 веке, был Никола Тесла. Он стал одним из величайших изобретателей эпохи промышленной революции, создав новаторскую модель лодки-робота.

Тесла также был одним из первых, кто увидел прямую аналогию между машинами и человеком в их механизмах, чувствах и управлении. Он рассматривал роботов не как игрушки, а как сложные интегрированные системы, которыми они и являются.

Сначала было слово

Само слово «робот» появилось позже, чем устройства, которые можно называть роботами. Оно происходит от чешского слова «robota», означающего «тяжёлая работа» или «принудительный труд». Этот термин связывают с чешским писателем Карелом Чапеком (1890–1938), который впервые использовал его в 1920 году в своём романе «R.U.R.: Универсальные роботы Россума».

Слово «робототехника» впервые употребил Айзек Азимов (1920–1992) в рассказе «Хоровод» (1942), вошедшем в знаменитую серию «Я, Робот». В этом произведении он определил три правила, касающиеся поведения роботов и взаимодействия с людьми: эти правила позже будут названы тремя законами робототехники.

Первый робот

Зарождением первого промышленного робота можно считать коктейльную вечеринку 1956 года в Коннектикуте. Одним из гостей на этой вечеринке был Джордж Девол, который двумя годами ранее зарегистрировал патент на машину под названием Programmed Transfer Article. Однако он не был уверен в том, как на самом деле можно использовать эту машину. Другим гостем был Джозеф Энгельбергер, инженер космической промышленности, очень любивший научную фантастику и книги Айзека Азимова. Предприниматель Энгельбергер и новатор Девол очень хорошо дополняли друг друга, и вскоре после коктейльной вечеринки двое мужчин основали компанию Unimation, название которой представляет собой сочетание слов «универсальный» и «автоматизация», придуманное Деволом при оформлении патента.

Робот подает напитки сооснователям компании Unimation Деволу (справа) и Энгельбергеру (слева)

Год спустя Энгельбергер основал компанию Consolidated Controls Corp. в попытке сохранить свою бывшую команду из Manning, Maxwell, and Moore, после того как MM&M ликвидировала аэрокосмическое подразделение, которое возглавлял Энгельбергер. Затем Энгельбергер убедил Нормана Шафлера, генерального директора Condec Corp. (материнской компании Consolidated Controls), финансировать разработку изобретения Девола. В итоге Condec приобрела Unimation в 1960 году и купила патент Девола, когда он был окончательно выдан.

Пока патент Девола находился на рассмотрении, команда из шести человек приступила к воплощению его идеи в жизнь. Сначала они решили создать механическую руку с пятью степенями свободы. Позже она превратилась в шестиосевую машину, которая имитировала человеческое плечо, локоть и запястье. Она имела автономную гидравлическую систему, работающую при давлении 6,9 мегапаскалей (1 000 фунтов на квадратный дюйм).

Новаторам пришлось изобрести системы управления и памяти, а также цифровые оптические энкодеры для определения положения валов. Прототип весил около 1 360 килограммов. Это выглядело чудовищно, но робот мог поднимать детали весом до 45 кг. Более поздние модели могли работать с предметами в пять раз тяжелее. Unimate был и приземистее, и шире, чем средний рабочий: его высота составляла 1,6 метра, ширина – 1,2 метра, а глубина – 1,5 метра.

На видео из Университета Генри Форда в Дирборне, штат Мичиган, где находится Unimate, показан робот в действии.

Оригинальный Unimate не имел языка программирования, но позволял программировать работу. Для этого пользователь перемещал головку машины в нужное место, и датчик положения фиксировал положение. Повторяя этот процесс, можно было записать последовательность действий, которую Unimate затем мог воспроизвести. Когда компания Unimation приобрела робота Виктора Шейнмана Vicarm, она также приобрела язык программирования робота, VAL. Начиная с 1973 года, VAL стал частью промышленных роботов Unimation.

Первое поколение — 1950–1967

Первое поколение промышленных роботов охватывает период с 1950 по 1967 год. Роботы этого поколения были в основном программируемыми машинами, которые не имели возможности реально контролировать модальность выполнения задачи, кроме того, они не имели связи с внешней средой. Роботы первого поколения были довольно низкотехнологичным оборудованием, сервоконтроллеры отсутствовали.

Характерной особенностью этих роботов был сильный шум, который они издавали, когда их руки сталкивались с механическими упорами, построенными для ограничения движения осей. Почти все роботы первого поколения использовали пневматические приводы и управлялись своего рода «логическими воротами», действующими как автоматические регуляторы. Такие «логические ворота» в основном представляли собой кулачки, которые активировали пневматические клапаны или реле, управляющие электромагнитными клапанами. Задачи, которые могли выполнять роботы первого поколения, были довольно тривиальными — погрузка-разгрузка или простые операции по перемещению материалов.

Историю промышленной робототехники условно относят к 1950-м годам, хотя некоторые разработки в области автоматизации происходили и раньше: например, «программируемое» устройство для распыления краски, изобретённое Поллардом и Розелундом в 1938 году, и телеуправляемый «манипулятор», изобретённый Герцем в 1949 году.

Однако поворотным пунктом в развитии промышленной робототехники стал робот Джорджа Девола, послуживший основой для разработки первого в истории настоящего промышленного робота Unimate.