ประวัติโดยย่อของวิทยาการหุ่นยนต์

ระบบอัตโนมัติ วิทยาการหุ่นยนต์ สายการผลิตอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ยานยนต์หุ่นยนต์ เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังมากขึ้นเรื่อยๆ เครื่องมือเครื่องจักร ระบบควบคุม ระบบการจดจำได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ประสิทธิภาพของหน่วยคอมพิวเตอร์ก็เพิ่มขึ้น

เครื่องจักรที่มนุษย์สร้างขึ้นมีความซับซ้อนมากขึ้นและแพร่หลายมากขึ้นในเกือบทุกสาขาของกิจกรรมของมนุษย์ ตั้งแต่การผลิตไปจนถึงการแพทย์ ตั้งแต่การจัดการจราจรไปจนถึงอุตสาหกรรมบันเทิง

บทความนี้เกี่ยวกับประวัติของวิทยาการหุ่นยนต์ ระเบียบวินัยที่ช่วยให้ผู้คนแก้ปัญหาของพวกเขา ทำให้งานง่ายขึ้นและเพิ่มผลผลิต

ทุกวันนี้ วิทยาการหุ่นยนต์เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าที่สุด ซึ่งมีการพัฒนาถึงขีดสุดอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน ต้องขอบคุณกิจกรรมทางปัญญาของนักประดิษฐ์ นักออกแบบ วิศวกร และช่างเทคนิครุ่นต่อรุ่น

การผลิตเครื่องยนต์ 3 สูบที่โรงงาน Opel

การเลียนแบบมนุษย์และสัตว์

เมื่อมองย้อนกลับไปในอดีต (และท้ายที่สุดในปัจจุบัน) เราไม่สามารถหลีกเลี่ยงความรู้สึกที่ว่าผู้คนต้องการสร้างสิ่งมีชีวิตเทียมที่จะทำสิ่งที่น่าเบื่อ ยาก อันตราย หรือไม่พึงประสงค์โดยอัตโนมัติ

การพัฒนาเครื่องจักร ระบบอัตโนมัติ และหุ่นยนต์กำลังค่อยๆ เกิดขึ้น เมื่อเทคโนโลยีพัฒนาขึ้น การเลียนแบบมนุษย์หรือรูปแบบกลไกของสัตว์เป็นครั้งแรกก็ปรากฏขึ้น ตัวอย่างของการเลียนแบบเชิงกลของสัตว์มีให้ในวรรณคดีก่อนยุคของเรา

อัจฉริยะยุคฟื้นฟูศิลปวิทยา Leonardo da Vinci (1495) มีความเกี่ยวข้องกับการสร้างอัศวินจักรกล การเลียนแบบกลไกของมนุษย์ (หุ่นยนต์) โดยปรมาจารย์ชาวสวิส Jaquet-Droz (ศตวรรษที่ 18) ก็เป็นที่รู้กันเช่นกัน นักจดอัตโนมัติของพวกเขา (นักประดิษฐ์ตัวอักษร) สามารถเขียนประโยคไม่กี่ประโยคด้วยปากกาและเลียนแบบมนุษย์ได้เป็นอย่างดี

หุ่นยนต์เชิงกล "Calligraph" โดยช่างซ่อมนาฬิกา Pierre Jacquet-Droz (1772)

หลังจากยุคของกลศาสตร์ วิศวกรรมไฟฟ้า และเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์มีส่วนช่วยในการพัฒนาหุ่นยนต์ ปี 1920 เป็นเหตุการณ์สำคัญในวงการหุ่นยนต์

หุ่นยนต์ของ Čapek เป็นสิ่งมีชีวิตที่มีปัญญาประดิษฐ์

ในปี 1920 Karel Čapek เขียนบทละคร "RUR" พร้อมคำบรรยายว่า "Rossum's Universal Robots" การแสดงรอบปฐมทัศน์เกิดขึ้นเมื่อต้นปี พ.ศ. 2464 และเป็นครั้งแรกที่คำว่า "หุ่นยนต์" ถูกนำมาใช้ซึ่งกลายเป็นที่รู้จักในทุกภาษาทั่วโลก หนังสือ RUR ได้รับการแปลเป็นภาษาต่างๆ มากกว่า 30 ภาษา รวมทั้งภาษาเอสเปรันโต

ปีที่แล้วคำว่า "หุ่นยนต์" มีอายุครบ 100 ปี และปีนี้ครบรอบ 100 ปีนับตั้งแต่การแสดงละครเรื่อง "RUR" ครั้งแรกของ Karel Čapek

ปกหนังสือนิยายวิทยาศาสตร์เรื่อง "RUR" เขียนโดย Karel Čapek ในปี 1920

คำว่าหุ่นยนต์อาจเป็นคำภาษาเช็กเพียงคำเดียวที่ใช้กันทั่วโลกในรูปแบบที่ไม่เสียหายได้รับความนิยมอย่างมากจน Karel Čapek เห็นสมควรในภายหลังที่จะอ้างว่า "ผู้ประดิษฐ์" ที่แท้จริงของคำว่า "หุ่นยนต์" คือ Josef น้องชายของเขา

เดิมที Karel ต้องการใช้คำว่า "labor" จาก "labor" ในภาษาอังกฤษสำหรับตัวละครในเกม RUR ดังนั้นวันนี้เรามีคำว่าหุ่นยนต์ที่ใช้ในนิยายวิทยาศาสตร์ทุกเรื่องที่เกี่ยวข้องกับหุ่นยนต์คำภาษาสลาฟโดยทั่วไป

หุ่นยนต์ของ Čapek ไม่ใช่เครื่องจักรทดแทนมนุษย์ แต่เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่สร้างขึ้นจากสารอินทรีย์สังเคราะห์และมีสติปัญญาของมนุษย์ อันที่จริงแล้ว พวกมันเหมือนกับหุ่นยนต์ ไซบอร์ก และตัวเลียนแบบสมัยใหม่

โครงการบ้านวอบอท (2545)

ความหมายของหุ่นยนต์และวิทยาการหุ่นยนต์

ตามปกติในวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี จำเป็นต้องนิยามความหมายของคำว่า หุ่นยนต์ แต่เดิมหุ่นยนต์ถูกเข้าใจว่าเป็นเครื่องจักรธรรมดา ดูตัวอย่างจากสารานุกรมบริตานิกาปี 1947 ซึ่งให้เครื่องปรับเสถียรภาพไจโรสโคปิกสำหรับเส้นทางของเครื่องบินหรือ เรือเป็นตัวอย่างของหุ่นยนต์

ในปี พ.ศ. 2484 ไอแซค อาสิมอฟ นักเขียนได้ใช้คำว่า วิทยาการหุ่นยนต์ เป็นครั้งแรก และได้กำหนดกฎพื้นฐานของวิทยาการหุ่นยนต์ 3 ข้อ ซึ่งแสดงถึงข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับการพัฒนาและการใช้หุ่นยนต์

กฎของหุ่นยนต์ของ Isaac Asimov

หุ่นยนต์มักถูกเข้าใจว่าเป็นระบบบูรณาการที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ซึ่งสามารถโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมจริงได้อย่างเป็นอิสระและมีจุดมุ่งหมายตามคำสั่งของมนุษย์

คำจำกัดความนี้เสริมด้วยเงื่อนไขอื่นที่กำหนดคำจำกัดความของหุ่นยนต์ เช่น ความสามารถในการรับรู้และรับรู้สภาพแวดล้อม สื่อสารกับมนุษย์ด้วยภาษาประดิษฐ์หรือภาษาธรรมชาติ เป็นต้น

วิทยาการหุ่นยนต์ในฐานะระเบียบวินัยทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคคือวิทยาศาสตร์ของหุ่นยนต์ การออกแบบ การผลิต และการประยุกต์ใช้วิทยาการหุ่นยนต์มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ กลไก และซอฟต์แวร์

ข้อกำหนดและคำจำกัดความ: หุ่นยนต์และอุปกรณ์หุ่นยนต์

ดูเหมือนว่าเป้าหมายสูงสุดของวิทยาการหุ่นยนต์คือการสร้างเครื่องจักรที่เกือบจะแทนที่มนุษย์ รวมถึงความฉลาดของพวกมันด้วย

ในปี 1997 คอมพิวเตอร์เอาชนะแชมป์หมากรุกโลกที่ครองราชย์ได้ ในปีเดียวกันการแข่งขัน RoboCup ระหว่างประเทศถูกสร้างขึ้นโดยมีเป้าหมายต่อไปนี้ (ความฝัน) ในคำนำ: "ในช่วงกลางศตวรรษที่ 21 หุ่นยนต์คล้ายมนุษย์ที่เป็นอิสระอย่างเต็มที่สิบเอ็ดตัวจะเอาชนะแชมป์ฟุตบอลที่ครองราชย์ได้ตามกฎอย่างเป็นทางการของ FIFA" เป้าหมายดูเหมือนงี่เง่า แต่ในกรณีของการพิชิตดวงจันทร์ เส้นทางสู่เป้าหมายนี้อาจมี "รอง" จำนวนหนึ่งแต่ให้ผลลัพธ์ที่สำคัญ

โรโบคัพ (2017)

หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ ASIMO ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการโฆษณาและส่งเสริมวิทยาการหุ่นยนต์เป็นหลัก

หุ่นยนต์คล้ายมนุษย์ (android) เป็นหุ่นยนต์ที่มีรูปแบบเหมือนมนุษย์ เนื่องจากหุ่นยนต์จำนวนมากในนิยายวิทยาศาสตร์ดูเหมือนมนุษย์ หุ่นยนต์คล้ายมนุษย์จึงอาจเป็นหุ่นยนต์เริ่มต้นสำหรับคนส่วนใหญ่

ในทางกลับกัน ก็ไม่สามารถโต้แย้งได้ว่าหุ่นยนต์ทุกตัวที่ต้องทำงานบางอย่างในโลกแห่งความเป็นจริงจะต้องเป็นหุ่นยนต์คล้ายมนุษย์ เช่น เครื่องบินก็ไม่ดูเหมือนนกเช่นกัน ฟังก์ชันที่จำเป็นสำหรับหุ่นยนต์ควรกำหนดลักษณะที่เหมาะสมที่สุด

หุ่นยนต์อุตสาหกรรม

หนึ่งในผลลัพธ์เหล่านี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงการผลิตรถยนต์คือหุ่นยนต์อุตสาหกรรมซึ่งคำจำกัดความที่ได้รับ ISO 8373: 2012 ในการแปลทั่วไป: "หุ่นยนต์อุตสาหกรรม: การควบคุมอัตโนมัติ , reprogrammed, manipulator ที่กำหนดค่าใหม่ได้ซึ่งสามารถตั้งโปรแกรมได้ในการเคลื่อนไหวตั้งแต่สามองศาขึ้นไป ซึ่งสามารถติดตั้งอย่างถาวรหรือเคลื่อนย้ายได้สำหรับแอปพลิเคชันระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม «

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมตัวแรก Unimate และ Versatran ถูกสร้างขึ้นและให้บริการในสหรัฐอเมริการะหว่างปี 1960 และ 1962 หุ่นยนต์เหล่านี้เป็นเครื่องจักรที่ค่อนข้างหนักและมีแกนควบคุมจำนวนน้อยพร้อมระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิกและไฮดรอลิกไฟฟ้า การตั้งโปรแกรมและการควบคุมใช้เทคโนโลยีแอนะล็อก

NServth อินเทอร์เฟซผู้ใช้จริงในประวัติศาสตร์หุ่นยนต์อุตสาหกรรม Unimate

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมตัวแรกที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์สำหรับการควบคุมปรากฏขึ้นในปี พ.ศ. 2517 ในยุโรป หุ่นยนต์ Asea IRB 6 ประสบความสำเร็จ

หุ่นยนต์มีหุ่นเชิดในรูปแบบของโครงสร้างแขนมนุษย์ แกนที่ควบคุมได้ 5 แกนพร้อมไดรฟ์ไฟฟ้า และน้ำหนักบรรทุก 6 กก. แม้จะมีแนวคิดการควบคุมที่ค่อนข้างง่าย แต่ก็สามารถใช้สำหรับการเชื่อมอาร์คและการปรับสภาพพื้นผิวได้ หุ่นยนต์ตัวนี้ผลิตตั้งแต่ปี 1975 ถึง 1992 โดยมียอดผลิตทั้งหมดเกือบ 2,000 ตัว

หุ่นยนต์อุตสาหกรรม ASEA (จากซ้ายไปขวา: IRB 6, IRB 2000, ABB IRB 3000, ตู้ควบคุม ABB S3)

หุ่นยนต์ ASEA IRB 6 บนแสตมป์สวีเดนปี 1984

ในปีต่อๆ มา กลไกของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมได้รับการปรับปรุงและขยายขอบเขตผลิตภัณฑ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสามารถในการรับน้ำหนัก — จากหุ่นยนต์สำหรับการทำงานกับชิ้นส่วนขนาดเล็กไปจนถึงหุ่นยนต์ที่มีความสามารถในการรับน้ำหนักประมาณ 1,000 กก.

เริ่มมีการติดตั้งหุ่นยนต์อุตสาหกรรมด้วย วิสัยทัศน์คอมพิวเตอร์ และเซ็นเซอร์อัจฉริยะอื่นๆ อย่างไรก็ตาม มีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในวิธีการควบคุมและตั้งโปรแกรม ทำให้สามารถใช้เทคนิค 3D CAD และการเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์แบบโต้ตอบได้

เทรนด์ล่าสุดคือหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่ทำงานร่วมกัน (โคบอท) ซึ่งให้การติดต่อระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์และเคารพกฎข้อที่หนึ่งของวิทยาการหุ่นยนต์ "หุ่นยนต์ต้องไม่ทำร้ายมนุษย์"การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในวิธีการควบคุมและการตั้งโปรแกรม ซึ่งอนุญาตให้ใช้วิธี 3D CAD และการเขียนโปรแกรมของหุ่นยนต์แบบโต้ตอบ

จากสถิติของ International Federation of Robotics หุ่นยนต์อุตสาหกรรมใหม่จำนวน 76,000 ตัวถูกนำไปใช้ในปี 2018 เพียงปีเดียว

หุ่นยนต์ทำงานร่วมกันสมัยใหม่ Cobot UR5 ต้องขอบคุณเซนเซอร์ของพวกมัน หุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงาน (โคบอท) สามารถโต้ตอบกับมนุษย์ได้โดยตรงและปลอดภัย

เพิ่มเติมเกี่ยวกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมสมัยใหม่:

การจำแนกประเภทหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

มั่นใจในความปลอดภัยเมื่อใช้หุ่นยนต์อุตสาหกรรม

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมและประโยชน์ของการนำไปใช้ในการผลิตความสำคัญของหุ่นยนต์

หุ่นยนต์และปัญญาประดิษฐ์

แต่กลับไปที่เป้าหมายของเราในการแทนที่มนุษย์ด้วยเครื่องจักร ในปี 1960 ห้องปฏิบัติการปัญญาประดิษฐ์แห่งแรกก่อตั้งขึ้นในมหาวิทยาลัยของอเมริกา และในปี 1968 ที่สถาบันวิจัยสแตนฟอร์ด หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัจฉริยะตัวแรกบนล้อ Shakey ซึ่งติดตั้งคอมพิวเตอร์วิทัศน์ซึ่งสามารถจดจำสภาพแวดล้อมได้ถูกสร้างขึ้น สิ่งแวดล้อมและเคลื่อนไหวอย่างมีจุดหมายในนั้น

หุ่นยนต์เชคกี้ (1968)

ในปี พ.ศ. 2516 Wabot-1 รูปทรงมนุษย์ที่ทันสมัยเครื่องแรกได้เปิดตัวในญี่ปุ่นที่มหาวิทยาลัยวาเซดะ ที่งานเอ็กซ์โป 85 วาบอตเล่นอวัยวะอิเล็กทรอนิกส์ และในวันที่ 22 สิงหาคม พ.ศ. 2546 หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ของญี่ปุ่น อาซิโม (ASIMO) วางดอกไม้ที่ปรากที่รูปปั้นครึ่งตัวของคาเรล ชาเปก

หุ่นยนต์ Asimo v 2000 นิ้ว Waco Fundamental Research Center ถูกสร้างขึ้นในญี่ปุ่นโดย Honda Corporation และเป็นหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ที่มีชื่อเสียงที่สุดในโลกมาเป็นเวลานาน

หุ่นยนต์ WABOT-1 (พ.ศ. 2516)

หุ่นยนต์ WABOT-2 (1984)

หุ่นยนต์ของ Asimo นำดอกเบญจมาศมาสู่รูปปั้นครึ่งตัวของผู้สร้างคำว่า "หุ่นยนต์" Karel Čapek นักเขียนชาวเช็ก (2003)

ปัจจุบันมีหุ่นยนต์บริการจำนวนมาก เช่น หุ่นยนต์ดูดฝุ่น เครื่องตัดหญ้า หุ่นยนต์รีดนม และอุปกรณ์อื่น ๆ อีกมากมายตามความสำเร็จของวิทยาการหุ่นยนต์

จากวิทยาการหุ่นยนต์มาสู่สาขาสหวิทยาการของวิศวกรรม - เมคคาทรอนิกส์ เนื่องจากโซลูชันที่เป็นนวัตกรรมใหม่จำนวนมากถูกคิดค้นและนำไปใช้ในการสร้างหุ่นยนต์เป็นครั้งแรก จากนั้นจึงเริ่มนำไปใช้ในเครื่องจักรและกลไกอื่นๆ

คำว่า "เมคคาทรอนิกส์" ถูกใช้ครั้งแรกโดย Tekuro Mori วิศวกรของบริษัท Yaskawa ของญี่ปุ่นในปี 1969 เมคคาทรอนิกส์คือการแสวงหาการบูรณาการอย่างสมบูรณ์ของกลไก เครื่องจักรไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ ไมโครโปรเซสเซอร์ และซอฟต์แวร์

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเมคคาทรอนิกส์ ดูที่นี่:เมคคาทรอนิกส์คืออะไร องค์ประกอบเมคคาทรอนิกส์ โมดูล เครื่องจักร และระบบ