Сборник
Роботы: эволюция. Технический прогресс наглядно
Глава четвертая
От «однорукого бандита» до шестирукого Шивы
Жаргонное название игральных автоматов «однорукие бандиты» было связано с наличием у железных ящиков с цветными экранами, установленных в казино, приводного рычага. Первое роботизированное устройство, которым можно было управлять через защищенные экраны, имело изначально одну руку-манипулятор. С ее помощью оператор мог выполнить нехитрые действия, не подвергая себя риску облучения.
В первую очередь образ робота носит черты андроида – человекоподобного устройства, у которого есть руки-ноги, голова и глаза. В этом и заключен основной смысл роботостроения – создание реального помощника человека, который способен дублировать его действия. Но внешний вид должен быть обусловлен предназначением робототехники, и далеко не всегда человекоподобие является лучшим конструктивным решением.
Например, вспомним о космических исследованиях. Три ведущие космические державы – Советский Союз, а затем Россия, Соединенные Штаты Америки и Китай – уже на протяжении нескольких десятилетий отправляют далеко за пределы орбиты нашей планеты исследовательские зонды и межпланетные станции. Все они, безусловно, относятся к семейству роботов, поскольку способны выполнять свои функции в автоматическом режиме. Для такой работы были разработаны уникальные устройства.
Во время работы первой Всероссийской школы по искусственному интеллекту и большим данным, которая проводилась в Национальном центре физики и математики в Сарове, мы познакомились с академиком Игорем Каляевым, который принимал самое непосредственное участие в создании «марсохода», автоматического устройства, способного передвигаться по поверхности Красной планеты и собирать научный материал о химическом составе и механических свойствах ее грунта. Собранные данные затем в агрегированном виде должны были передаваться на Землю.
Расстояние между планетами составляет громадную величину, поэтому робот-марсоход должен быть полностью автономным, к тому же никто не знал, какая поверхность у Марса. И марсоход сделали… шагающим. Устойчивые «ноги-опоры» поднимали тело робота над поверхностью и перемещали его вперед или назад. Программное обеспечение и исполнительные механизмы для управления роботом и разрабатывал Игорь Каляев.
Для человека робот должен стать эффективным помощником и заменять его в труде. В настоящее время промышленные роботы применяются практически в всех отраслях промышленности, а для роботизированных производственных линий ключевое значение имеет не квалификация рабочих, а компетенция инженеров-технологов, которые разделяют процесс на элементы и обучают умную технику.
В развитых странах на 10000 рабочих мест приходится 1000 промышленных роботов. И первую строчку рейтинга с такими показателями занимает Южная Корея. На втором месте – Сингапур, где 670 роботов на то же количество работающих. Следом идут Япония (399) и Германия (397).
Китай на протяжении последних 10–15 лет также вкладывает огромные средства в роботизацию. Одним из примеров создания предприятий с нуля по самым высоким технологическим требованиям является завод, принадлежащий бренду Haier, на котором будут собирать стиральные и стирально-сушильные машины премиального бренда Casarte. В цехах завода, который выпускает в год 2 миллиона машин, практически нет людей, и роботы выполняют свою работы безукоризненно.
Глава пятая
Промышленные роботы шагают по планете
Первый промышленный робот был создан изобретателем-самоучкой Джорджем Деволом в 1959 году. Робот весил две тонны и управлялся программой, записанной на магнитном барабане. Создатели использовали гидравлические приводы, а точность манипулятора составляла 0,254 мм. В результате был оформлен патент США № 2988237 и затем основана компания Unimation.
Два года спустя первый промышленный робот смонтировала на своих конвейерах на производственной линии автомобилестроительная компания завода General Motors, штат Нью-Джерси. Робот был задействован в процессах перемещения изделий при производстве кулис для переключения передач, а также оконных ручек. Несмотря на все сложности с новой техникой, роботизированные линии вскоре начали внедряться повсеместно.
Что же поспособствовало внедрению в производство промышленных роботов? Первого декабря 1913 года на заводе Ford в Highland Park был запущен в работу первый в мире конвейер по сборке автомобилей. Использование конвейера превратило производство в создание массового продукта. Резкое удешевление автомобиля превратило его из роскоши в средство передвижения.
Но автопромышленник не был пионером в применении конвейера. Устройства для порционной подачи материалов или воды были известны еще во времена Древнего Египта, Индии и Китая, в рудниках, шахтах, на производствах.
До компании «Форд» прообраз конвейера был установлен на другом производстве автомобилей – на заводе Рэнса Эли Олдса при производстве модели Oldsmobile Curved Dash еще в 1901 году. Но заслуга Генри Форда состояла в том, что инженер впервые разбил технологию сборки машины на большое число последовательных и довольно примитивных операций. Производительность труда выросла многократно, что позволило сделать выпуск автомашин действительно массовым и дешевым.
За General Motors подтянулся другой автомобильный гигант – завод Ford. В 1962 году на заводе в Гуанчжоу, США, установили 6 роботов Versatran от компании AMF (American Machines Foundry).
В Европе первый промышленный робот был установлен на металлургическом предприятии – Uppsland Väsby, Швеция – в 1967 году. А год спустя совершилась небольшая революция в роботостроении – был создан первый промышленный робот-манипулятор, аналогичный человеческой руке.
Внедрение роботов Unimation для автоматизации контактной сварки на предприятии General Motors, США, позволило увеличить общую производительность завода, а также значительно сократить тяжелую и опасную работу людей. И в этом году в исследовательском институте в Стэнфорде создали первый образец того оборудования, которое мы сегодня называем техническим зрением. Это открывало новые рабочие горизонты перед робототехникой.
Норвежская корпорация Trallfa в 1969 году разработала первые промышленные покрасочные роботы для собственного потребления. Основным толчком для развития этого направления послужила нехватка рабочей силы.
Нельзя не упомянуть и «индустриальное чудо» Японии. Автомобиле- и судостроение, радиоэлектроника получили быстрый импульс благодаря внедрению промышленных роботов. Компания Unimation подписывает соглашение с Японской корпорацией Kawasaki Heavy Industries, чтобы производить и продавать промышленных роботов на азиатских рынках. Именно Kawasaki принято считать пионером Японии в области робототехники. В 1969 году Kawasaki выпустила первый промышленный робот, когда-либо созданный в Японии. Робот назывался Unimate Kawasaki 2000.
Уже в следующем году компания Hitachi (Япония) создала интеллектуальное техническое зрение. Робот впервые смог определять габариты изделий и место их расположения.
В 1973 году KUKA разрывает соглашение об использовании роботов Unimate и приступает к разработке собственных роботов. Промышленный робот KUKA Famulus, был первым в мире шести-осевым манипулятором с применением электропривода для всех осей, что позволило делать производственный процесс более совершенным.