Công nghệ robot

Robot, bất kỳ cỗ máy vận hành tự động nào thay thế cho nỗ lực của con người, mặc dù nó có thể không giống con người về ngoại hình hoặc thực hiện các chức năng theo cách giống con người. Về mặt mở rộng, robot là bộ môn kỹ thuật liên quan đến thiết kế, xây dựng và vận hành robot.

Khái niệm về con người nhân tạo có trước lịch sử được ghi lại (xem automaton), nhưng thuật ngữ robot hiện đại bắt nguồn từ robota từ tiếng Séc (Bắt buộc lao động hay hoặc ser serê), được sử dụng trong vở kịch RUR (1920) của Karel Čapek. Rô bốt của vở kịch được sản xuất bởi con người, được các chủ nhà máy khai thác một cách nhẫn tâm cho đến khi chúng nổi dậy và cuối cùng đã hủy diệt loài người. Cho dù chúng là sinh học, giống như quái vật trong Mary Shelley's Frankenstein (1818), hoặc cơ học không được chỉ định, nhưng sự thay thế cơ học đã truyền cảm hứng cho các thế hệ nhà phát minh để chế tạo hình người điện.

Từ robot xuất hiện lần đầu tiên trong câu chuyện khoa học viễn tưởng của Isaac Asimov Runaround (1942). Cùng với những câu chuyện về robot sau này của Asimov, nó đặt ra một tiêu chuẩn mới về tính hợp lý về khó khăn có thể phát triển robot thông minh và các vấn đề kỹ thuật và xã hội có thể xảy ra. Runaround cũng chứa Ba Định luật Robotics nổi tiếng của Asimov:

• 1. Robot có thể không gây thương tích cho con người, hoặc thông qua việc không hành động, cho phép con người đến gây hại.

• 2. Một robot phải tuân theo các mệnh lệnh được đưa ra bởi con người trừ khi những mệnh lệnh đó sẽ mâu thuẫn với Luật đầu tiên.

• 3. Robot phải bảo vệ sự tồn tại của chính mình miễn là sự bảo vệ đó không mâu thuẫn với Luật thứ nhất hoặc Thứ hai.

Bài viết này theo dõi sự phát triển của robot và robot. Để biết thêm thông tin về các ứng dụng công nghiệp, xem bài viết tự động hóa.

Robot công nghiệp

Mặc dù không phải là hình dạng con người, máy móc với hành vi linh hoạt và một vài thuộc tính vật lý của con người đã được phát triển cho ngành công nghiệp. Robot công nghiệp đứng đầu tiên là Unimate lập trình, một cánh tay nâng thủy lực nặng điều khiển điện tử có thể lặp lại các chuỗi chuyển động tùy ý. Nó được phát minh vào năm 1954 bởi kỹ sư người Mỹ George Devol và được phát triển bởi Unimation Inc., một công ty được thành lập năm 1956 bởi kỹ sư người Mỹ Joseph Engelberger. Năm 1959, một nguyên mẫu của Unimate đã được giới thiệu trong một nhà máy đúc khuôn của General Motors Corporation ở Trenton, New Jersey. Năm 1961, Condec Corp (sau khi mua Unimation năm trước) đã giao robot sản xuất dây chuyền đầu tiên trên thế giới cho nhà máy GM; nó có nhiệm vụ không thể tin được (đối với con người) là loại bỏ và xếp các bộ phận kim loại nóng từ máy đúc. Vũ khí Unimate tiếp tục được phát triển và bán bởi những người được cấp phép trên toàn thế giới, với ngành công nghiệp ô tô vẫn là người mua lớn nhất.

Những cánh tay điện điều khiển bằng máy tính tiên tiến hơn được điều khiển bởi các cảm biến đã được phát triển vào cuối những năm 1960 và 1970 tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và tại Đại học Stanford, nơi chúng được sử dụng với máy ảnh trong nghiên cứu mắt bằng robot. Victor Scheinman của Stanford, làm việc với Unimation cho GM, đã thiết kế cánh tay đầu tiên như vậy được sử dụng trong công nghiệp. Được gọi là PUMA (Máy lập trình phổ dụng để lắp ráp), chúng đã được sử dụng từ năm 1978 để lắp ráp các thành phần phụ của ô tô như bảng điều khiển và đèn chiếu sáng. PUMA đã được bắt chước rộng rãi, và hậu duệ của nó, lớn và nhỏ, vẫn được sử dụng để lắp ráp ánh sáng trong ngành điện tử và các ngành công nghiệp khác. Kể từ những năm 1990, các cánh tay điện nhỏ đã trở nên quan trọng trong các phòng thí nghiệm sinh học phân tử, xử lý chính xác các mảng ống nghiệm và xử lý các chuỗi phức tạp của thuốc thử.

Robot công nghiệp di động cũng xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1954. Vào năm đó, một chiếc xe điện không người lái, do Tập đoàn Điện tử Barrett sản xuất, bắt đầu kéo hàng quanh một kho hàng tạp hóa ở Nam Carolina. Những máy như vậy, được đặt tên là AGV (Xe có hướng dẫn tự động), thường điều hướng bằng cách đi theo các dây phát tín hiệu cố định trong sàn bê tông. Trong những năm 1980, AGV đã mua các bộ điều khiển vi xử lý cho phép các hành vi phức tạp hơn so với các bộ điều khiển điện tử đơn giản. Vào những năm 1990, một phương pháp điều hướng mới đã trở nên phổ biến để sử dụng trong các nhà kho: AGV được trang bị laser quét giúp định vị vị trí của chúng bằng cách đo các phản xạ từ các gương phản xạ retro cố định (ít nhất ba trong số đó phải được nhìn thấy từ bất kỳ vị trí nào).

Mặc dù robot công nghiệp lần đầu tiên xuất hiện ở Hoa Kỳ, doanh nghiệp không phát triển mạnh ở đó. Unimation được Westinghouse Electric Corporation mua lại vào năm 1983 và đóng cửa vài năm sau đó. Cincinnati Milacron, Inc., nhà sản xuất cánh tay thủy lực lớn khác của Mỹ, đã bán bộ phận robot của mình vào năm 1990 cho công ty Asea Brown Boveri Ltd. của Thụy Điển, Adept Technology, Inc., tách ra từ Stanford và Unimation để chế tạo vũ khí điện, là Công ty Mỹ duy nhất còn lại. Các giấy phép nước ngoài của Unimation, đáng chú ý là ở Nhật Bản và Thụy Điển, tiếp tục hoạt động, và trong những năm 1980, các công ty khác ở Nhật Bản và châu Âu bắt đầu mạnh mẽ tham gia vào lĩnh vực này. Viễn cảnh dân số già và thiếu nhân công do đó khiến các nhà sản xuất Nhật Bản thử nghiệm tự động hóa tiên tiến ngay cả trước khi nó mang lại lợi nhuận rõ ràng, mở ra một thị trường cho các nhà sản xuất robot. Vào cuối những năm 1980, Nhật Bản đã được lãnh đạo bởi các bộ phận robot của Fanuc Ltd., Công ty Điện lực Matsushita, Tập đoàn Mitsubishi và Công ty Honda Motor, Ltd., là công ty hàng đầu thế giới về sản xuất và sử dụng robot công nghiệp. Chi phí lao động cao ở châu Âu tương tự khuyến khích việc áp dụng thay thế robot, với việc lắp đặt robot công nghiệp ở Liên minh châu Âu vượt quá cài đặt của Nhật Bản lần đầu tiên vào năm 2001.