Василенко Н.В., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. - Основы робототехники (1071028), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Этот мощный научно-технический задел, следуя интересам и потребностям общественного развития, вывел на старт современную робототехнику. Четвертый этап. Вторая половина ХХ в. Возникновение современных роботов следует отнести к 1959 г., когда в США были созданы первые промышленные манипуляторы с программным управлением, получившие общепринятое название промышленных роботов (ПР) и положившие начало коммерческому производству. В 1950-х гг. группа американских инженеров, начав работу над проблемой применения теории управления в решении общих задач оптимального перемещения оборудования, инструмента и материалов в производственном процессе, установила, что управление погрузочно-разгрузочными и транспортными механизмами и процессами может быть поручено компьютеру. Относительная простота программирования управляющего компьютера становится основой для создания гибкого оборудования, пригодного для эффективной работы в изменяющихся условиях производства.
Такой подход и обусловил создание первых механических ~а~ипуляторов с программным управлением, т.е. промышленных Роботов. Первопроходцами здесь стали два талантливых американских инженера — джордж К девол и джозеф Ф. Энгельбергер. В 1954 г. Девол запатентовал в США способ перемещения предметов между Различными производственными участками на основе управляющей 21 программы на перфокартах, аналогичных предложенным когда-то Бэббиджем. Изобретение было призвано решить, в.первую очередь, именно проблему гибкости, т.е. создания универсального транспорти. ровочного устройства, легко перестраиеаемого для выполнения других операций.
В 1956 г. Девол вместе с Энгельбергером, работавшим тогда в одной из аэрокосмических компаний, организовали первую е мире робототехническую компанию ШЗпяпаИоп" ("Юнимейшн"), что означает "универсальная автоматизация" — сокращенное от щбпЬегэа~ Аи1огпа. боп". В лаборатории этой компании и был создан первый в мире промышленный робот по патенту Девола, носивший скромное название "программируемое устройство для передачи предметов" и ставший прототипом последующих разработок Фирма "т)пяпабоп" занимала ведущие позиции в мировой робототехнической промышленности вплоть до начала 1980-х гг., когда усилились позиции ряда других компаний, развивавшихся более динамично.
Рао 1.3 Риш 1.2 В начале 1960-х гг. первые американские промышленные роботы с торговыми марками "Эпипате" (рис. 1.2) и "Уе~эабап" (рис. 1.3), созданные соответственно фирмами "Опипабоп", "Агпепсап Масщпе апб Еаипфу" (АМЕ) и предназначенные для обслуживания технологических процессов — литья под давлением , ковки, механической обработки, точечной сварки, нанесения покрытий — поступили на промышленный ынок.
Они представляли собой уже достаточно совершенные системы рь с обратной связью и контролируемой траекториеи движения, име ли числовое программное управление и память, как у ЭВМ, Уже в первых обетах шЭпкпа1е" и "Не(за1гап" был реализован принцип программиро стах " н т Р ования обучением. Человек-оператор с помощью ру~ки коорди а задавал последовательность точек, через которые должна была пройт "и "рука" за один рабочий цикл, а робот "запоминал" их координаты, после чего мог автоматически с большой точностью осуществлять перемещение от одной точки к другой в заданной последовательности. Применение роботов в автомобильной и металлургической промышленности оказалось экономически выгодным: затраты на приобретение роботов "Оп)птатв" или "Уегза1гап" (25-35 тыс.
дол. за изделие) окупались за 1,5 — 2,5 г. Как было сказано в одной из статей того времени, опубликованной в "Машинери мэгэзин", е американской металлообрабатывающей промышленности появился новый тип производственного рабочего, который не состоит в профсоюзе, не пьет кофе в обеденный перерыв, работает 24 ч. в сутки и не интересуется пособиями или пенсией. Он осваивает новую работу за несколько минут и всегда выполняет ее хорошо, никогда не жалуется на жару, пыль и запахи и не получает увечий„Это промышленный робот. Первые коммерческие успехи применения промышленных роботов явились мощным импульсом для их дальнейшего совершенствования.
В начале 1970-х гг, появляются роботы, управляемые компьютерами. Первый мини. компьютер, управляющий роботом, был выпущен в 1974 г. фирмой "С)пс)ппаб Мйас~оп", одной из ведущих фирм — изготовителей роботов в США. В конце 1971 г. американской фирмой ЧГЧТЕШ' был создан первый микропроцессор, а несколькими годами позже появляются роботы с микропроцессорным управлением, что обусловило существенное повышение их качества при одновременном снижении стоимости. Дело в том, что микропроцессоры и основанные на них микроЭВМ. чрезвычайно дешевы, имеют малые размеры и массу и относительно легко могут быть запрограммированы для выполнения самых различных функций. Именно микропроцессоры, эти "чудо-кристаллы ХХ в." позволили строить управляющие микрокомпьютеры, стоимость которых в десятки и сотни раз ниже стоимости традиционных универсальных ЭВМ.
Например, если сравнить микрокомпьютеры с первой электронно-вычислительной машиной "ЕМАС", то можно убедиться, что их надежность выше примерно в 1000 раз, количество потребляемой энергии меньше в миллион раз, производительность больше чем е 20 раз, а физические размеры блоков памяти составляют примерно 1/30000 долю от размеров блоков машины "Е)ч!АС". Но, может быть, самое удивительное, что при этом компьютер в 10000 раз дешевле.
Уже в середине 1980-х гг. в капиталистических странах использовалось пРимерно 34 млн. микропроцессоров, в том числе в США — 23, Японии — 9, странах Западной Европы — 2 млн. К,этому времени стоимость типичного микропроцессора снизилась на Западе более чем в 1000 раз, а мощность и быстродействие возросли в 70 и 400 раз соответственно. В последующие годы после создания и выхода на промышленный Рынок первых роботов во всем мире началось стремительное развитие Робототехники.
Конкуренция, борьба за рынки сбыта определили резкое увеличение производства промышленных роботов в ведущих странах, 23 сопровождаемое энергичным внедрением робототехники в различные отрасли промышленности. В ряде капиталистических стран организуются ассоциации или общества, курирующие исследования и разработки в области создания и использования промышленных роботов, в частности, в 1972 г. образована Японская ассоциация промышленной робототехники (ШВА), в 1974 — Институт робототехники США (В!А) и ассоциация роботов Великобритании (ВВА), в 19?5 — Итальянское общество робототехники (8!Я!), в 1978 — Французская (АЕВ!), в 1980— Шведская(8уч!ВА), в 1981 в Австралийская (АВА), в 1982 — Датская(ОЯА) и Сингапурская (ВВА) ассоциации роботов.
Изменяется и сам принцип использования промышленных роботов — от единичного к комплексному. В ведущих робототехнических странах (Япония, США, ФРГ, СССР и др.) в конце 1960-х — начале 1970-х гг. Разрабатываютсл и создаются гибкие производственные системы (ГПС), твк называемые "безлюдные" производства, представляющие собой производства будущего.
Научно-технические достижения робототехники позволили в 1960-1980-х гг. создать ряд сложных научных и специальных робототехнических комплексов дпя исследования космического пространства (станции типа "Луна", аппараты "Луноход"— СССР; станции типа "Маринер", "Сервойер", "Викинг" — США и др.), а также освоения подводных глубин (аппараты "ТЧ'*, "Москито", "Долфин" — Япония; аппараты "КОВЧ", "ВСЧ" — США; "Манта", "ОСА"— СССР; "ВОЧ", "ВМ" — Франция; "АВСВ" — Канада и др.).
Робототехника как научная дисциплина, формируетсл совместными усилиями ученых и разработчиков техники в целостное научно-техническое направление, обогащаетсл огромным опытом разработки и эксплуатации самых разнообразных Роботов, робототехнических устройств и систем. Итак, рассмотренный четвертый исторический этап может быть назван в целом этапом современной робототехники. Он характеризуется разработкой и созданием уже достаточно совершенных роботов, управляемых в наиболее развитом виде от ЭВМ и имеющих прикладное назначение как в промышленном производстве, так и в научных исследованиях; динамичным развитием и широким использованием в производственных процессах класса промышленных роботов; окончательным формированием робототехники е единое научно.
техническое направление. 1Л Современное состояние робототехники В настоящее время практически все развитые страны прошли этап формирования технико-экономических и социальных концепций в отношении к робототехнике и энергично включились в процесс внедрения роботов в различные сферы деятельности, и прежде всего е промышленное производство, создания на базе роботов гибких произ- 24 водотвенных систем. Среди капиталистических стран роботостроение и использование промышленных роботов получили наибольшее развитие в японии, США, ФРГ, Италии, Великобритании, Швеции, что иллюстрируется сравнительными данными парка промышленных роботов (исключая наиболее простые непрограммируемые манипуляторы), представленными в табл.
1.1. Таблица 1.1 Уровень роботизации промышленности ведущих капиталистических стран 1500 3000 13000 16500 64600 1200 2500 6250 8000 13000 130 450 3500 4800 6600 ЗО 144 950 1500 3380 90 350 700 1800 2700 538 Япония 55 США 106 ФРГ 56 Франция Италия Великобританию 50 125 1152 1752 2623 85 600 1300 1900 2400 350 500 860 Швеция Бельгия 282 82 В 1985 г. в промышленности капиталистических стран эксплуатировались свыше 100 тыс.
промышленных Роботов, а в 1989 г. — Уже более 257 тыс., в том числе в Японии — 174, в США — 35, в Западной Европе — 48 тыс. В качестве комментария к приведенным данным заметим, что Разные источники дают различные цифры производства и применения промышленных роботов, так как исходят из разных определений понятия "робот". Японская ассоциация промышленной робототехники (ШВА), например, в число промышленных роботов включает также простые непврепрограммируемые манипуляторы с жестким управлением, способные повторять несложные рабочие движения, аналогичные движениям человека (рабочего), типа "взять-положить".
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
