Eine kurze Geschichte der Robotik
Automatisierung, Robotik, vollständig autonome Produktionslinien, Roboterfahrzeuge, immer leistungsfähigere Computertechnologien. Werkzeugmaschinen, Steuerungssysteme, Erkennungssysteme werden ständig verbessert, die Leistung von Recheneinheiten steigt.
Von Menschen geschaffene Maschinen werden immer komplexer und sind in fast allen Bereichen menschlicher Tätigkeit weit verbreitet, von der Fertigung bis zur Medizin, vom Verkehrsmanagement bis zur Unterhaltungsindustrie.
In diesem Artikel geht es um die Geschichte der Robotik, einer Disziplin, die Menschen hilft, ihre Probleme zu lösen, die Arbeit zu erleichtern und die Produktivität zu steigern.
Heutzutage ist die Robotik eine der fortschrittlichsten Technologien, die dank der intellektuellen Aktivität ganzer Generationen von Erfindern, Designern, Ingenieuren und Technikern beispiellose Höhen in ihrer Entwicklung erreicht hat.
Produktion eines 3-Zylinder-Motors im Opel-Werk
Menschen- und Tierimitationen
Wenn man in die Vergangenheit (und letztendlich in die Gegenwart) blickt, kann man sich des Eindrucks nicht erwehren, dass die Menschen unbedingt ein künstliches Wesen erschaffen wollten, das automatisch langweilige, schwierige, gefährliche oder unerwünschte Handlungen für es ausführt.
Die Entwicklung von Mechanisierung, Automatisierung und Robotik erfolgt schrittweise. Mit der Weiterentwicklung der Technologie entstanden die ersten Nachahmungen von Menschen oder mechanischen Formen von Tieren. Beispiele für mechanische Nachahmungen von Tieren finden sich in der Literatur vor Beginn unserer Zeitrechnung.
Das Renaissance-Genie Leonardo da Vinci (1495) wird mit der Erschaffung des mechanischen Ritters in Verbindung gebracht. Bekannt sind auch mechanische Nachahmungen von Menschen (Androiden) des Schweizer Meisters Jaquet-Droz (18. Jahrhundert). Ihr automatischer Schreiber (Kalligraph) konnte mit einem Stift ein paar Sätze schreiben und ahmte einen Menschen sehr gut nach.
Mechanischer Roboter „Calligraph“ des Uhrmachers Pierre Jacquet-Droz (1772)
Nach der Ära der Mechanik trugen die Elektrotechnik und dann die Computertechnik zur Entwicklung von Robotern bei. 1920 war ein Meilenstein in der Robotik.
Čapeks Roboter als Wesen mit künstlicher Intelligenz
Im Jahr 1920 schrieb Karel Čapek das Theaterstück „RUR“ mit dem Untertitel „Rossums universelle Roboter“. Die Uraufführung des Stücks fand Anfang 1921 statt und erstmals wurde darin das Wort „Roboter“ verwendet, das in allen Sprachen der Welt bekannt wurde. Das Buch RUR wurde in mehr als dreißig Sprachen übersetzt , einschließlich Esperanto.
Letztes Jahr wurde das Wort „Roboter“ 100 Jahre alt, und dieses Jahr ist es 100 Jahre her, dass Karel Čapeks erstes Theaterstück „RUR“ aufgeführt wurde.
Buchcover des Science-Fiction-Stücks „RUR“ von Karel Čapek aus dem Jahr 1920.
Das Wort Roboter ist vielleicht das einzige tschechische Wort, das in seiner unverfälschten Form auf der ganzen Welt verwendet wird.Es erfreute sich so großer Beliebtheit, dass Karel Čapek später behauptete, der wahre „Erfinder“ des Wortes „Roboter“ sei sein Bruder Josef gewesen.
Karel wollte ursprünglich das Wort „labor“ aus dem Englischen „labor“ für die Charaktere im RUR-Spiel verwenden. Daher haben wir heute in jeder Science-Fiction das Wort „Roboter“ im Zusammenhang mit dem typisch slawischen Wort „Roboter“.
Čapeks Roboter sind kein mechanischer Ersatz für Menschen, sondern künstliche Wesen, die aus synthetischer organischer Materie geschaffen wurden und über menschliche Intelligenz verfügen. Tatsächlich sind sie dieselben wie moderne Androiden, Cyborgs und Replikanten.
WABOT-HOUSE-PROJEKT (2002)
Definition von Roboter und Robotik
Wie in Wissenschaft und Technik üblich, ist es notwendig, die Bedeutung des Wortes Roboter zu definieren. Ursprünglich wurde unter einem Roboter eine einfache Maschine verstanden, siehe beispielsweise die Encyclopedia Britannica von 1947, die einen gyroskopischen Stabilisator für den Kurs eines Flugzeugs oder eines Flugzeugs angibt Schiff als Beispiel für einen Roboter.
Im Jahr 1941 verwendete der Schriftsteller Isaac Asimov erstmals das Wort Robotik und formulierte drei Grundgesetze der Robotik, die die Grundvoraussetzungen für die Entwicklung und den Einsatz von Robotern darstellen.
Isaac Asimovs Gesetze der Robotik
Unter einem Roboter wird meist ein computergesteuertes integriertes System verstanden, das in der Lage ist, nach menschlichen Anweisungen autonom und zielgerichtet mit einer realen Umgebung zu interagieren.
Diese Definition wird durch weitere Bedingungen ergänzt, die die Definition eines Roboters bestimmen, beispielsweise die Fähigkeit, die Umwelt wahrzunehmen und zu erkennen, mit Menschen in künstlicher oder natürlicher Sprache zu kommunizieren usw.
Robotik als wissenschaftliche und technische Disziplin ist die Wissenschaft von Robotern, ihrer Konstruktion, Herstellung und Anwendung.Robotik ist eng mit Elektronik, Mechanik und Software verbunden.
Begriffe und Definitionen: Roboter und Robotergeräte
Es scheint, dass das ultimative Ziel der Robotik tatsächlich darin besteht, eine Maschine zu bauen, die den Menschen, einschließlich seiner Intelligenz, nahezu ersetzen wird.
1997 besiegte ein Computer den amtierenden Schachweltmeister. Im selben Jahr entstand der internationale Wettbewerb RoboCup mit folgendem Ziel (Traum) in der Präambel: „Bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts werden elf völlig autonome Humanoide den amtierenden Fußballmeister nach den offiziellen Regeln der FIFA besiegen.“ Das Ziel scheint albern, aber wie im Fall der Eroberung des Mondes kann der Weg zu diesem Ziel eine Reihe „sekundärer“, aber bedeutsamer Ergebnisse haben.
RoboCup (2017)
Der humanoide Roboter ASIMO wird vor allem zu Werbezwecken und zur Förderung der Robotik eingesetzt
Ein humanoider Roboter (Android) ist ein Roboter mit menschlicher Gestalt. Da viele Roboter in der Science-Fiction menschlich aussehen, dürfte für die meisten Menschen ein humanoider Roboter der Standardroboter sein.
Andererseits kann nicht argumentiert werden, dass alle Roboter, die in der realen Welt bestimmte Aufgaben ausführen müssen, unbedingt humanoide Roboter sein müssen, zum Beispiel sehen Flugzeuge auch nicht wie Vögel aus. Die benötigten Funktionen des Roboters sollen dessen optimales Erscheinungsbild bestimmen.
Industrieroboter
Eines dieser Ergebnisse, ohne die insbesondere die Produktion von Autos schon heute nicht mehr vorstellbar ist, sind Industrieroboter, deren Definition bereits gegeben ist, ISO 8373:2012, in der allgemeinen Übersetzung: „Industrieroboter: Automatische Steuerung“. , neu programmiert, ein rekonfigurierbarer Manipulator, der in drei oder mehr Bewegungsgraden programmierbar ist und entweder dauerhaft installiert oder für industrielle Automatisierungsanwendungen bewegt werden kann. «
Die ersten Industrieroboter Unimate und Versatran wurden zwischen 1960 und 1962 in den USA gebaut und in Betrieb genommen. Dabei handelte es sich um relativ schwere Maschinen mit wenigen gesteuerten Achsen mit hydraulischen und elektrohydraulischen Antrieben. Ihre Programmierung und Steuerung basierte auf analoger Technik.
NServth ist eine echte Geschichte der Benutzeroberfläche des Industrieroboters Unimate
Der erste Industrieroboter, der einen Mikroprozessor zur Steuerung nutzte, erschien 1974. In Europa war es der erfolgreiche Asea IRB 6 Roboter.
Der Roboter verfügte über einen Manipulator in Form einer anthropomorphen Armstruktur, fünf steuerbare Achsen mit elektrischen Antrieben und einer Tragfähigkeit von 6 kg. Trotz des relativ einfachen Steuerungskonzepts kann es auch zum Lichtbogenschweißen und zur Oberflächenbehandlung eingesetzt werden. Dieser Roboter wurde von 1975 bis 1992 hergestellt, insgesamt wurden fast 2.000 Stück produziert.
ASEA Industrieroboter (von links nach rechts: IRB 6, IRB 2000, ABB IRB 3000, ABB S3 Schaltschrank)
ASEA IRB 6 Roboter auf einer schwedischen Briefmarke von 1984.
In den folgenden Jahren wurde die Mechanik der Industrieroboter verbessert und die Produktpalette, insbesondere die Tragfähigkeit, erweitert – von Robotern für die Arbeit mit Kleinteilen bis hin zu Robotern mit einer Tragfähigkeit von etwa 1000 kg.
Auch Industrieroboter wurden damit ausgestattet Computer Vision und andere intelligente Sensoren. Allerdings hat sich in der Art und Weise der Steuerung und Programmierung eine große Veränderung ergeben, die den Einsatz von 3D-CAD-Techniken und die Programmierung interaktiver Roboter ermöglicht.
Der neueste Trend sind kollaborative Industrieroboter (Cobots), die den Kontakt zwischen Mensch und Roboter herstellen und das erste Gesetz der Robotik respektieren: „Ein Roboter darf einem Menschen keinen Schaden zufügen“.Auch in der Steuerung und Programmierung hat sich ein Wandel vollzogen, der den Einsatz von 3D-CAD-Methoden und die Programmierung interaktiver Roboter ermöglicht.
Laut Statistiken der International Federation of Robotics wurden allein im Jahr 2018 76.000 neue Industrieroboter in Betrieb genommen.
Moderner kollaborativer Roboter Cobot UR5. Dank ihrer Sensoren können kollaborative Roboter (Cobots) direkt und sicher mit Menschen interagieren.
Mehr zu modernen Industrierobotern:
Klassifizierung von Industrierobotern
Gewährleistung der Sicherheit beim Einsatz von Industrierobotern
Industrieroboter und die Vorteile ihres Einsatzes in der Produktion, die Bedeutung der Robotik
Roboter und künstliche Intelligenz
Aber zurück zu unserem Ziel, Menschen durch Maschinen zu ersetzen. In den 1960er Jahren wurden an amerikanischen Universitäten die ersten Labore für künstliche Intelligenz eingerichtet, und 1968 wurde am Stanford Research Institute der erste intelligente mobile Roboter auf Rädern, Shakey, entwickelt, der mit Computer Vision ausgestattet war und die Umgebung erkennen konnte Umgebung wahrzunehmen und sich gezielt darin zu bewegen.
Wackeliger Roboter (1968)
1973 wurde in Japan an der Waseda-Universität der erste moderne humanoide Wabot-1 gestartet. Auf der Expo 85 spielte Vabot eine elektronische Orgel und am 22. August 2003 legte der japanische humanoide Roboter Asimo (ASIMO) in Prag Blumen an der Büste von Karel Čapek nieder.
Der Asimo v 2000-Zoll-Roboter des Waco Fundamental Research Center wurde in Japan von der Honda Corporation entwickelt und war lange Zeit der berühmteste humanoide Roboter der Welt.
Roboter WABOT-1 (1973)
Roboter WABOT-2 (1984)
Asimos Roboter brachte Chrysanthemen zur Büste des Schöpfers des Wortes „Roboter“, des tschechischen Schriftstellers Karel Čapek (2003)
Heutzutage gibt es eine Vielzahl von Servicerobotern wie Roboterstaubsauger, Rasenmäher, Robotermelkmaschinen und viele andere Geräte, die auf den Errungenschaften der Robotik basieren.
Aus der Robotik entstand das interdisziplinäre Feld des Ingenieurwesens – die Mechatronik, da viele innovative Lösungen zunächst bei der Entwicklung von Robotern erfunden und umgesetzt wurden und dann in anderen Maschinen und Mechanismen zum Einsatz kamen.
Das Wort „Mechatronik“ wurde erstmals 1969 von Tekuro Mori, einem Ingenieur des japanischen Unternehmens Yaskawa, verwendet. Mechatronik ist das Streben nach vollständiger Integration von Mechanik, elektrischen Maschinen, Elektronik, Mikroprozessoren und Software.
Weitere Informationen zum Thema Mechatronik finden Sie hier:Was ist Mechatronik, mechatronische Elemente, Module, Maschinen und Systeme?