Breve storia della robotica
Automazione, robotica, linee di produzione completamente autonome, veicoli robotici, tecnologie informatiche sempre più potenti. Macchine utensili, sistemi di controllo, sistemi di riconoscimento vengono costantemente migliorati, le prestazioni delle unità di calcolo aumentano.
Le macchine artificiali stanno diventando sempre più complesse e pervasive in quasi tutti i rami dell'attività umana, dalla produzione alla medicina, dalla gestione del traffico all'industria dell'intrattenimento.
Questo articolo racconta la storia della robotica, una disciplina che aiuta le persone a risolvere i propri problemi, facilitando il lavoro e aumentando la produttività.
Al giorno d'oggi, la robotica è una delle tecnologie più avanzate, che ha raggiunto vette senza precedenti nel suo sviluppo grazie all'attività intellettuale di intere generazioni di inventori, progettisti, ingegneri e tecnici.
Produzione di un motore a 3 cilindri nello stabilimento Opel
Imitazioni umane e animali
Guardando al passato (e alla fine al presente), non si può evitare l'impressione che le persone volessero disperatamente creare una creatura artificiale che eseguisse automaticamente azioni noiose, difficili, pericolose o indesiderabili.
Lo sviluppo della meccanizzazione, dell'automazione e della robotica sta avvenendo gradualmente. Con lo sviluppo della tecnologia, sono apparse le prime imitazioni di esseri umani o forme meccaniche di animali. Esempi di imitazioni meccaniche di animali sono forniti in letteratura prima dell'inizio della nostra era.
Il genio rinascimentale Leonardo da Vinci (1495) è associato alla creazione del cavaliere meccanico. Sono note anche imitazioni meccaniche di esseri umani (androidi) dei maestri svizzeri Jaquet-Droz (XVIII secolo). Il loro scrivano automatico (calligrafo) era in grado di scrivere alcune frasi con una penna e imitava molto bene un essere umano.
Robot meccanico "Calligraph" dell'orologiaio Pierre Jacquet-Droz (1772)
Dopo l'era della meccanica, l'ingegneria elettrica e poi la tecnologia informatica hanno contribuito allo sviluppo dei robot. Il 1920 fu una pietra miliare nella robotica.
I robot di Čapek come esseri dotati di intelligenza artificiale
Nel 1920, Karel Čapek scrisse un'opera teatrale "RUR" con il sottotitolo "Rossum's Universal Robots". La prima dello spettacolo ebbe luogo all'inizio del 1921 e per la prima volta fu usata la parola "robot", che divenne nota in tutte le lingue del mondo.Il libro RUR è stato tradotto in più di trenta lingue , compreso l'esperanto.
L'anno scorso la parola "robot" ha compiuto 100 anni, e quest'anno sono trascorsi 100 anni da quando è stata rappresentata la prima opera teatrale di Karel Čapek "RUR".
Copertina del libro di fantascienza "RUR" scritto da Karel Čapek nel 1920.
La parola robot è forse l'unica parola ceca usata in tutto il mondo nella sua forma non corrotta.Ha guadagnato una tale popolarità che Karel Čapek in seguito ha ritenuto opportuno affermare che il vero "inventore" della parola "robot" era suo fratello Josef.
Karel originariamente voleva usare la parola "labor" dall'inglese "labor" per i personaggi del gioco RUR. Così oggi abbiamo la parola robot usata in ogni fantascienza legata alla parola tipicamente slava robot.
I robot di Čapek non sono sostituti meccanici degli umani, sono esseri artificiali creati da materia organica sintetica e dotati di intelligenza umana. In effetti, sono gli stessi androidi, cyborg e replicanti dei giorni nostri.
PROGETTO CASA WABOT (2002)
Definizione di robot e robotica
Come di consueto nella scienza e nella tecnologia, è necessario definire il significato della parola robot.In origine un robot era inteso come una semplice macchina, vedi ad esempio l'Enciclopedia Britannica del 1947 che fornisce uno stabilizzatore giroscopico per la rotta di un aeroplano o di un nave come esempio di un robot.
Nel 1941, lo scrittore Isaac Asimov usò per la prima volta la parola robotica e formulò tre leggi fondamentali della robotica che rappresentano i requisiti fondamentali per lo sviluppo e l'uso dei robot.
Le leggi della robotica di Isaac Asimov
Un robot è spesso inteso come un sistema integrato controllato da computer in grado di interagire autonomamente e intenzionalmente con un ambiente reale secondo le istruzioni umane.
Questa definizione è integrata da altre condizioni che determinano la definizione di robot, ad esempio la capacità di percepire e riconoscere l'ambiente, comunicare con gli esseri umani in linguaggio artificiale o naturale, ecc.
La robotica come disciplina scientifica e tecnica è la scienza dei robot, la loro progettazione, produzione e applicazione.La robotica è strettamente correlata all'elettronica, alla meccanica e al software.
Termini e definizioni: Robot e dispositivi robotici
Sembra che l'obiettivo finale della robotica sia davvero quello di costruire una macchina che quasi sostituirà gli umani, compresa la loro intelligenza.
Nel 1997, un computer ha sconfitto il campione del mondo di scacchi in carica. Nello stesso anno è stata creata la competizione internazionale RoboCup con il seguente obiettivo (sogno) nel preambolo: "Entro la metà del 21° secolo, undici umanoidi completamente autonomi sconfiggeranno il campione di calcio in carica secondo le regole ufficiali della FIFA". L'obiettivo sembra sciocco, ma, come nel caso della conquista della luna, il percorso verso questo obiettivo può avere una serie di risultati "secondari" ma significativi.
RoboCup (2017)
Il robot umanoide ASIMO viene utilizzato principalmente per scopi pubblicitari e per promuovere la robotica
Un robot umanoide (androide) è un robot con una forma umana. Poiché molti robot nella fantascienza sembrano umani, un robot umanoide potrebbe essere il robot predefinito per la maggior parte delle persone.
D'altra parte, non si può sostenere che tutti i robot che devono svolgere alcuni compiti nel mondo reale debbano necessariamente essere robot umanoidi, ad esempio neanche gli aeroplani sembrano uccelli. Le funzioni richieste per il robot dovrebbero determinarne l'aspetto ottimale.
Robot industriali
Uno di questi risultati, senza il quale, in particolare, è già impossibile immaginare la produzione di automobili, sono i robot industriali, la cui definizione è già stata data, ISO 8373: 2012, in traduzione generale: "robot industriale: controllo automatico , riprogrammato, un manipolatore riconfigurabile programmabile in tre o più gradi di movimento che può essere installato in modo permanente o spostato per applicazioni di automazione industriale. «
I primi robot industriali, Unimate e Versatran, furono costruiti e messi in servizio negli Stati Uniti tra il 1960 e il 1962. Si trattava di macchine relativamente pesanti con un numero limitato di assi controllati con azionamenti idraulici ed elettroidraulici. La loro programmazione e controllo erano basati sulla tecnologia analogica.
NServth reale nella storia interfaccia utente robot industriale Unimate
Il primo robot industriale che utilizza un microprocessore per il controllo è apparso nel 1974. In Europa è stato il robot di successo Asea IRB 6.
Il robot aveva un manipolatore a forma di braccio antropomorfo, cinque assi controllabili con azionamenti elettrici e una capacità di carico di 6 kg. Nonostante il concetto di controllo relativamente semplice, può essere utilizzato anche per la saldatura ad arco e il trattamento delle superfici. Questo robot è stato prodotto dal 1975 al 1992, con un totale di quasi 2.000 prodotti.
Robot industriali ASEA (da sinistra a destra: IRB 6, IRB 2000, ABB IRB 3000, armadio di controllo ABB S3)
Robot ASEA IRB 6 su un francobollo svedese del 1984.
Negli anni successivi, la meccanica dei robot industriali è migliorata e la gamma di prodotti si è ampliata, in particolare la capacità di carico, dai robot per la lavorazione di piccoli pezzi ai robot con una capacità di carico di circa 1000 kg.
Anche i robot industriali iniziarono ad essere equipaggiati visione computerizzata e altri sensori intelligenti. Tuttavia, si è verificato un cambiamento importante nel modo in cui viene controllato e programmato, consentendo l'uso di tecniche CAD 3D e la programmazione di robot interattivi.
L'ultima tendenza sono i robot industriali collaborativi (cobot) che forniscono un contatto uomo-robot e rispettano la prima legge della robotica "un robot non deve danneggiare un essere umano".Un cambiamento è avvenuto anche nel modo di controllo e programmazione, che consente l'utilizzo di metodi CAD 3D e la programmazione di robot interattivi.
Secondo le statistiche dell'International Federation of Robotics, solo nel 2018 sono stati messi in servizio 76.000 nuovi robot industriali.
Moderno robot collaborativo Cobot UR5. Grazie ai loro sensori, i robot collaborativi (cobot) possono interagire direttamente e in sicurezza con gli umani.
Maggiori informazioni sui moderni robot industriali:
Classificazione dei robot industriali
Garantire la sicurezza durante l'utilizzo di robot industriali
Robot e intelligenza artificiale
Ma torniamo al nostro obiettivo di sostituire gli esseri umani con le macchine. Negli anni '60 vengono istituiti i primi laboratori di intelligenza artificiale nelle università americane e nel 1968, presso lo Stanford Research Institute, nasce il primo robot mobile intelligente su ruote, Shakey, dotato di computer vision, in grado di riconoscere l'ambiente ambiente e di muoversi intenzionalmente in esso.
Robot traballante (1968)
Nel 1973, il primo umanoide moderno Wabot-1 fu lanciato in Giappone presso la Waseda University. All'Expo 85, Vabot ha suonato un organo elettronico e il 22 agosto 2003 il robot umanoide giapponese Asimo (ASIMO) ha deposto fiori a Praga sul busto di Karel Čapek.
Il robot Asimo v 2000 pollici Waco Fundamental Research Center è stato creato in Giappone dalla Honda Corporation e per lungo tempo è stato il robot umanoide più famoso al mondo.
Robot WABOT-1 (1973)
Robot WABOT-2 (1984)
Il robot di Asimo ha portato i crisantemi sul busto del creatore della parola "robot", lo scrittore ceco Karel Čapek (2003)
Al giorno d'oggi, esiste un gran numero di robot di servizio come robot aspirapolvere, tosaerba, mungitrici robotizzate e molti altri dispositivi basati sui risultati della robotica.
Dalla robotica è venuto il campo interdisciplinare dell'ingegneria - meccatronica, poiché molte soluzioni innovative sono state prima inventate e implementate nella creazione di robot, e poi hanno iniziato ad essere utilizzate in altre macchine e meccanismi.
La parola "meccatronica" è stata usata per la prima volta da Tekuro Mori, un ingegnere della società giapponese Yaskawa, nel 1969. La meccatronica è la ricerca della completa integrazione di meccanica, macchine elettriche, elettronica, microprocessori e software.
Per ulteriori informazioni sulla meccatronica, vedere qui:Cos'è la meccatronica, elementi meccatronici, moduli, macchine e sistemi