Menu English Ukrainian Rosyjski Strona główna

Bezpłatna biblioteka techniczna dla hobbystów i profesjonalistów Bezpłatna biblioteka techniczna


HISTORIA TECHNOLOGII, TECHNOLOGII, OBIEKTÓW WOKÓŁ NAS
Darmowa biblioteka / Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas

Robot. Historia wynalazku i produkcji

Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas

Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas

Komentarze do artykułu Komentarze do artykułu

Robot to automatyczne urządzenie stworzone na zasadzie żywego organizmu. Działając według z góry ustalonego programu i otrzymując informacje o świecie zewnętrznym z sensorów (analogów narządów zmysłów żywych organizmów), robot samodzielnie wykonuje produkcję i inne operacje, które zwykle wykonują ludzie (lub zwierzęta). W tym przypadku robot może albo mieć połączenie z operatorem (otrzymywać od niego polecenia), albo działać autonomicznie.

Robot
Robot przemysłowy

Robot to automatyczne urządzenie, które posiada manipulator – mechaniczny odpowiednik ludzkiej ręki – oraz system sterowania dla tego manipulatora. Oba te komponenty mogą mieć różną budowę – od bardzo prostej do niezwykle złożonej. Manipulator zwykle składa się z przegubowych ogniw, ponieważ ludzka ręka składa się z kości połączonych stawami i kończy się chwytem, ​​który jest czymś w rodzaju ręki ludzkiej.

Robot
Mechaniczne „ramię” ramienia robota

Ogniwa manipulatora są ruchome względem siebie i mogą wykonywać ruchy obrotowe i translacyjne. Czasami zamiast chwytaka ostatnim ogniwem manipulatora jest jakieś narzędzie robocze, na przykład wiertarka, klucz, rozpylacz farby lub palnik spawalniczy.

Ruch ogniw manipulatora zapewniają tzw. napędy - analogi mięśni ludzkiej ręki. Zazwyczaj jako takie stosuje się silniki elektryczne. Następnie napęd obejmuje również skrzynię biegów (układ kół zębatych, które zmniejszają liczbę obrotów silnika i zwiększają moment obrotowy) oraz elektryczny obwód sterujący, który reguluje prędkość obrotową silnika elektrycznego.

Robot
Napęd hydrauliczny informujący manipulator (kliknij aby powiększyć): a - translacyjny, b - ruch obrotowy

Oprócz elektrycznego często stosuje się napęd hydrauliczny. Jego działanie jest bardzo proste. W cylindrze 1, w którym znajduje się tłok 2, połączonym drążkiem z manipulatorem 3, pod ciśnieniem wpływa ciecz, która porusza tłokiem w jednym lub drugim kierunku, a wraz z nim „ręka” robota . Kierunek tego ruchu jest określony przez to, do której części cylindra (w przestrzeni nad tłokiem lub pod nim) w danej chwili wchodzi ciecz. Napęd hydrauliczny może informować manipulator i ruch obrotowy. Napęd pneumatyczny działa w ten sam sposób, tutaj zamiast cieczy stosuje się tylko powietrze.

Jest to ogólnie rzecz biorąc urządzenie manipulatora. Jeśli chodzi o złożoność zadań, które może rozwiązać konkretny robot, w dużej mierze zależą one od złożoności i perfekcji urządzenia sterującego. Ogólnie rzecz biorąc, zwykle mówi się o trzech generacjach robotów: przemysłowych, adaptacyjnych i robotach ze sztuczną inteligencją.

Pierwsze próbki prostych robotów przemysłowych powstały w 1962 roku w USA. Były to Versatran z AMF Versatran i Unimate z Union Incorporated. Roboty te, jak i te, które za nimi podążały, działały według sztywnego programu, który nie zmieniał się podczas pracy i zostały zaprojektowane do automatyzacji prostych operacji w niezmienionym stanie otoczenia.

Robot
Pierwszy robot przemysłowy Unimate 2000

Na przykład „programowalny bęben” mógłby służyć jako urządzenie sterujące dla takich robotów. Zachował się w ten sposób: na obracanym silnikiem elektrycznym cylindrze umieszczono styki napędów manipulatora, a wokół bębna metalowe płytki przewodzące, które przy dotknięciu zamykały te styki. Lokalizacja styków była taka, że ​​gdy bęben się obraca, napędy manipulatora włączają się we właściwym czasie, a robot zaczyna wykonywać zaprogramowane operacje w żądanej kolejności. W ten sam sposób kontrolę można było przeprowadzić za pomocą karty dziurkowanej lub taśmy magnetycznej.

Oczywiście nawet najmniejsza zmiana w otoczeniu, najmniejsza awaria procesu technologicznego prowadzi do naruszenia działania takiego robota. Mają jednak też spore zalety – są tanie, proste, łatwo przeprogramowane i mogą z powodzeniem zastąpić człowieka przy wykonywaniu ciężkich monotonnych operacji. To właśnie w tego typu pracach po raz pierwszy zastosowano roboty. Dobrze radziły sobie z prostymi powtarzalnymi operacjami technologicznymi: wykonywały spawanie punktowe i łukowe, ładowane i rozładowywane, serwisowały prasy i matryce. Na przykład robot Unimate został zaprojektowany do automatyzacji punktowego zgrzewania oporowego karoserii samochodów osobowych, a robot SMART montował koła w samochodach osobowych.

Jednak fundamentalna niemożność autonomicznego (bez ingerencji człowieka) funkcjonowania robotów pierwszej generacji bardzo utrudniała ich szerokie wprowadzenie do produkcji. Naukowcy i inżynierowie uporczywie starali się wyeliminować tę wadę. Efektem ich pracy było stworzenie znacznie bardziej złożonych robotów adaptacyjnych drugiej generacji. Charakterystyczną cechą tych robotów jest to, że mogą zmieniać swoje działania w zależności od otoczenia. Tak więc, zmieniając parametry manipulowanego obiektu (jego orientację kątową lub położenie), a także otoczenia (powiedzmy, gdy na drodze manipulatora pojawią się jakieś przeszkody), roboty te mogą odpowiednio zaprojektować swoje działania.

Oczywiste jest, że pracując w zmieniającym się środowisku robot musi stale otrzymywać informacje o tym, w przeciwnym razie nie będzie w stanie poruszać się w otaczającej przestrzeni. Pod tym względem roboty adaptacyjne mają znacznie bardziej złożony system sterowania niż roboty pierwszej generacji. System ten podzielony jest na dwa podsystemy: 1) sensoryczny (lub sensoryczny) – obejmuje te urządzenia, które zbierają informacje o środowisku zewnętrznym i lokalizacji w przestrzeni różnych części robota; 2) Komputer, który analizuje te informacje i zgodnie z nimi oraz danym programem steruje ruchem robota i jego manipulatora.

Urządzenia sensoryczne obejmują dotykowe czujniki dotykowe, czujniki fotometryczne, czujniki ultradźwiękowe, czujniki lokalizacji i różne systemy wizyjne. Te ostatnie mają szczególne znaczenie. Głównym zadaniem wizji technicznej (a właściwie „oczu” robota) jest przekształcenie obrazów obiektów otoczenia na sygnał elektryczny zrozumiały dla komputera. Ogólna zasada technicznych systemów wizyjnych polega na tym, że informacje o przestrzeni roboczej przekazywane są do komputera za pomocą kamery telewizyjnej. Komputer porównuje go z „modelami” w pamięci i dobiera odpowiedni do okoliczności program. Po drodze jednym z głównych wyzwań w budowaniu robotów adaptacyjnych było nauczenie maszyny rozpoznawania wzorów.

Spośród wielu obiektów robot musi wybrać te, których potrzebuje do wykonania jakiejś akcji. Oznacza to, że musi umieć rozróżniać cechy przedmiotów i klasyfikować przedmioty zgodnie z tymi cechami. Wynika to z faktu, że robot ma w pamięci prototypy obrazów pożądanych obiektów i porównuje z nimi te, które wpadają w jego pole widzenia. Zwykle zadanie „rozpoznania” pożądanego obiektu dzieli się na kilka prostszych zadań: robot wyszukuje pożądany obiekt w otoczeniu zmieniając orientację swojego spojrzenia, mierzy odległość do obiektów obserwacji, automatycznie dostosowuje czuły obraz wideo czujnik zgodnie z oświetleniem obiektu, porównuje każdy obiekt z „modelem”, który jest przechowywany w jego pamięci, według kilku cech, to znaczy podkreśla kontury, fakturę, kolor i inne cechy. W wyniku tego wszystkiego następuje „rozpoznanie” przedmiotu.

Kolejnym krokiem w pracy robota adaptacyjnego jest zwykle jakieś działanie z tym obiektem. Robot musi do niego podejść, chwycić go i przenieść w inne miejsce i to nie tylko losowo, ale w określony sposób. Aby wykonać te wszystkie skomplikowane manipulacje, sama wiedza o środowisku nie wystarczy – robot musi precyzyjnie kontrolować każdy swój ruch i niejako „poczuć” siebie w przestrzeni.

W tym celu, oprócz systemu czujników, który odzwierciedla środowisko zewnętrzne, robot adaptacyjny jest wyposażony w złożony system informacji wewnętrznych: czujniki wewnętrzne stale przesyłają do komputera komunikaty o położeniu każdego ogniwa manipulatora. W pewnym sensie nadają samochodowi „wewnętrzne wrażenie”. Jako takie czujniki wewnętrzne mogą być stosowane na przykład potencjometry o wysokiej precyzji.

Robot
Potencjometr wieloobrotowy pełniący funkcję czujnika położenia ogniw manipulatora (1 - styk ruchomy)

Precyzyjny potencjometr to urządzenie podobne do znanego reostatu, ale o większej dokładności. W nim styk obrotowy nie przeskakuje z kolei na obrót, jak w przypadku przesunięcia uchwytu konwencjonalnego reostatu, ale podąża wzdłuż samych zwojów drutu. Potencjometr jest zamontowany wewnątrz manipulatora, dzięki czemu przy obrocie jednego ogniwa względem drugiego przesuwa się również styk ruchomy, a tym samym zmienia się rezystancja urządzenia. Analizując wielkość jego zmiany, komputer ocenia położenie każdego z ogniw manipulatora. Prędkość ruchu manipulatora związana jest z prędkością obrotową silnika elektrycznego w napędzie. Mając wszystkie te informacje, komputer może mierzyć prędkość manipulatora i kontrolować jego ruch.

Jak robot „planuje” swoje zachowanie? W tej zdolności nie ma nic nadprzyrodzonego - "dowcip" maszyny zależy całkowicie od złożoności skompilowanego dla niej programu. Pamięć komputera robota adaptacyjnego zwykle zawiera tyle różnych programów, ile może zaistnieć w różnych sytuacjach. Dopóki sytuacja się nie zmieni, robot działa zgodnie z programem podstawowym. Gdy czujniki zewnętrzne informują komputer o zmianie sytuacji, analizuje ją i wybiera program, który jest bardziej odpowiedni do tej sytuacji. Mając ogólny program „zachowania”, zestaw programów dla każdej indywidualnej sytuacji, zewnętrzne informacje o środowisku i wewnętrzne informacje o stanie manipulatora, komputer kontroluje wszystkie działania robota.

Pierwsze modele robotów adaptacyjnych pojawiły się niemal równocześnie z robotami przemysłowymi. Prototypem dla nich był automatycznie działający manipulator, opracowany w 1961 roku przez amerykańskiego inżyniera Ernsta i nazwany później „ręką Ernsta”. Manipulator ten posiadał chwytak wyposażony w różne czujniki - fotoelektryczny, dotykowy i inne. Za pomocą tych czujników, a także komputera sterującego, znalazł i wziął podarowane mu losowo rozmieszczone przedmioty. W 1969 roku na Uniwersytecie Stanforda (USA) powstał bardziej złożony robot „Sheiki”. Maszyna ta miała również wizję techniczną, potrafiła rozpoznawać otaczające przedmioty i obsługiwać je zgodnie z zadanym programem.

Robot
Robot „Sheiki”: 1 - silnik napędowy; 2 - koło główne; 3 - czujniki dotyku korpusu robota z przeszkodą; 4 - jednostka sterująca kamerą; 5 - komputer pokładowy; b - dalmierz; 7 - antena; 8 - kamera telewizyjna; 9 - koło sterujące

Robot napędzany był dwoma silnikami krokowymi napędzanymi niezależnie przez koła z każdej strony wózka. W górnej części robota, która mogła obracać się wokół pionowej osi, zamontowano kamerę telewizyjną oraz dalmierz optyczny. W centrum znajdowała się jednostka sterująca, która dystrybuowała polecenia pochodzące z komputera do mechanizmów i urządzeń realizujących odpowiednie działania. Wzdłuż obwodu zainstalowano czujniki, aby uzyskać informacje o kolizji robota z przeszkodami. "Sheiki" mógł poruszać się najkrótszą ścieżką do danego miejsca w pomieszczeniu, obliczając trajektorię w taki sposób, aby uniknąć kolizji (dostrzegał ściany, drzwi, przejścia). Komputer ze względu na swoje duże wymiary był oddzielony od robota. Komunikacja między nimi odbywała się drogą radiową. Robot mógł wybierać żądane przedmioty i przesuwać je „wpychając” (nie miał manipulatora) we właściwe miejsce.

Później pojawiły się inne modele. Na przykład w 1977 roku firma Quasar Industries stworzyła robota, który mógł zamiatać podłogi, odkurzać meble, obsługiwać odkurzacz i usuwać wodę, która rozlała się na podłogę. W 1982 roku Mitsubishi ogłosiło stworzenie robota, który był tak zręczny, że mógł zapalić papierosa i podnieść słuchawkę telefonu. Ale najbardziej niezwykły był stworzony w tym samym roku amerykański robot, który za pomocą mechanicznych palców, oka kamery i mózgu komputera rozwiązał kostkę Rubika w niecałe cztery minuty.

Produkcja seryjna robotów drugiej generacji rozpoczęła się pod koniec lat 70-tych. Szczególnie ważne jest to, że można je z powodzeniem wykorzystać w operacjach montażowych (np. przy montażu odkurzaczy, budzików i innych prostych urządzeń gospodarstwa domowego) – tego typu prace do tej pory trudno było zautomatyzować. Roboty adaptacyjne stały się ważną częścią wielu elastycznych (szybko dostosowujących się do nowych wersji produktów) zautomatyzowanych branż.

Trzecia generacja robotów – roboty ze sztuczną inteligencją – jest wciąż w fazie projektowania. Ich głównym celem jest celowe zachowanie w złożonym, słabo zorganizowanym środowisku, a ponadto w takich warunkach, w których nie można przewidzieć wszystkich możliwości jego zmiany.

Po otrzymaniu pewnego ogólnego zadania, taki robot sam będzie musiał opracować program do jego realizacji dla każdej konkretnej sytuacji (przypomnijmy, że robot adaptacyjny może wybrać tylko jeden z proponowanych programów). W przypadku niepowodzenia operacji robot AI będzie mógł przeanalizować awarię, skompilować nowy program i spróbować ponownie.

Autor: Ryzhov K.V.

 Polecamy ciekawe artykuły Sekcja Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas:

▪ Samolot transportowy Rusłan

▪ młot parowy

▪ Agrafka

Zobacz inne artykuły Sekcja Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że ​​mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Elektroniczny kask dla kierowców ciężarówek 14.04.2024

Bezpieczeństwo na drogach, zwłaszcza kierowców ciężkiego sprzętu budowlanego, jest dla inżynierów i naukowców najwyższym priorytetem. W świetle tego niemiecki Instytut Fraunhofera ds. Wytrzymałości Konstrukcyjnej i Niezawodności Systemów wprowadził nowy produkt - kask elektroniczny, który ma za zadanie chronić kierowców przed poważnymi obrażeniami podczas prowadzenia pojazdów budowlanych. Nowy elektroniczny kask opracowany przez zespół inżynierów z Instytutu Fraunhofera otwiera nowe perspektywy dla bezpieczeństwa kierowców ciężarówek i sprzętu budowlanego. Urządzenie jest w stanie monitorować poziom drgań w kabinie samochodu i ostrzegać kierowcę o możliwym niebezpieczeństwie. Podstawą działania kasku jest wbudowany czujnik piezoelektryczny, który podczas fizycznego odkształcenia generuje energię elektryczną. Mechanizm ten pozwala urządzeniu reagować na intensywne wibracje typowe dla sprzętu budowlanego. Gdy poziom odkształcenia przekroczy bezpieczne wartości, w kasku włącza się system alarmowy, ... >>

Antywitaminy zamiast antybiotyków 13.04.2024

Problem oporności bakterii na antybiotyki staje się coraz poważniejszy, stwarzając zagrożenie dla skutecznego leczenia infekcji. W świetle tego naukowcy szukają nowych sposobów zwalczania superbakterii. Jednym z obiecujących kierunków jest zastosowanie antywitamin, które mogą działać antybakteryjnie. Antywitaminy, choć znane jako przeciwieństwo witamin, okazały się obiecującym narzędziem w walce z antybiotykoopornością bakterii. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu w Getyndze w Niemczech potwierdziło ich potencjał w tworzeniu nowych leków do zwalczania niebezpiecznych infekcji. Wraz ze wzrostem liczby superbakterii odpornych na antybiotyki istnieje potrzeba znalezienia alternatywnych metod leczenia. Antywitaminy to cząsteczki podobne do witamin, ale zdolne do hamowania aktywności bakterii bez szkody dla organizmu ludzkiego. W tej chwili nauka zna tylko trzy antywitaminy: różę ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Samokontrola usypia pamięć 21.09.2015

Nawet kiedy wykonujemy absolutnie zwykłe interesy, nasz mózg zachowuje zdolność reagowania na sytuacje awaryjne. Na przykład, jeśli na drodze przed domem pojawi się dziura, jest mało prawdopodobne, że w nią wpadniemy - do tego musimy bardzo marzyć. Ta umiejętność kontrolowania własnych działań jest szczególnie silna w sytuacjach, w których możliwe są pewne niespodzianki i które wymagają zwiększonej uwagi: na przykład kierowca przestrzegający wszystkich zasad ruchu drogowego musi być nadal gotowy do reakcji, jeśli nagle coś pójdzie nie tak.

Ale za samokontrolę trzeba zapłacić – jak się okazało, tłumi to uwagę i pamięć. Psychologowie z Duke University zorganizowali eksperyment, który składał się z dwóch części: najpierw ochotników poproszono o obejrzenie 120 zdjęć ludzi, a gdy pojawiła się męska twarz, musieli nacisnąć specjalny przycisk (inna grupa uczestników eksperymentu wcisnęła przycisk, gdy pojawiło się zdjęcie kobiety); a potem, po kilku minutach wykonania takiego zadania, nagle zaproponowano im test pamięci – teraz trzeba było pamiętać, które twarze widzieli w poprzedniej serii, a które nie.

Oczywiście okazało się, że nie wszystkie twarze zostały zapamiętane, ale jednocześnie odkryto ciekawy wzór: te zdjęcia, na których nie trzeba było naciskać przycisku, były gorzej przechowywane w pamięci. Oznacza to, że przerwanie akcji z powodu warunkowego zakazu wydawało się wpływać na pamięć i uwagę.

Za pomocą rezonansu magnetycznego potwierdzono hipotezę. Na tych zdjęciach, które przechodziły przez stan, w mózgu włączono specjalny system hamujący, tłumiący reakcję, którego działanie rozciągało się na obszar kory zaangażowany w zapamiętywanie. Podobnie kierowca zmuszony do gwałtownego manewrowania na drodze, aby uniknąć zderzenia z innym samochodem, nie będzie pamiętał ani jego marki, ani koloru – taka nieuwaga ma dobrze zdefiniowany mechanizm neurofizjologiczny.

Autorzy pracy uważają, że w niektórych zaburzeniach neuropsychiatrycznych, takich jak zespół deficytu uwagi, nieprawidłowe funkcjonowanie mózgu może wynikać właśnie z tego, że zbyt aktywne stają się supresyjne, przerywające działanie struktur nerwowych. Jeśli spróbujesz na nich działać, być może dana osoba przestanie drgać nad drobiazgami i w końcu będzie w stanie kontrolować swoją uwagę.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Nanocząsteczki zmieniają kształt

▪ Mikroby jedzą olej

▪ Trzy typy ludzi

▪ Telefon komórkowy do systemów nawigacyjnych

▪ Modernizacja Windea Leibniz, statku obsługującego wiatr

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

 

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Liczniki energii elektrycznej. Wybór artykułu

▪ artykuł Życie to walka. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Czy koniki polne mają słuch? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Austriacki dyrygent. Wskazówki podróżnicze

▪ artykuł Lekkie ilości. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Kwiaty i gołębie. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Imię i nazwisko:


Email opcjonalny):


komentarz:





Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua

www.diagram.com.ua
2000-2024