Pregled posta

Adresa bloga: http://blog.dnevnik.hr/tehnickakultura

Marketing

POVIJEST ROBOTA I ROBOTIKE - 8.R. DODATNA TEMA 4.3.1. *****+

Povjesničari znanost navode radove dvojice znanstvenika tehničke struke kao značajnije početke vezane za ovu temu. Radi se o Heronu Aleksandrijskom iz >prvog stoljeća i Ismailu Al Jazariju iz >12 stoljeća. Graditelji velikih piramida iz 3. i 4. egipatske dinastije izgrađujući kompleksne sigurnosne sustave suočavali su se također s aktivnostima koje su imale elemente automatizacije. Da bi se obeshrabrilo ili onemogućilo potencijalne plačkaše grobova izgrađivane su lažne dvorane, zidovi i vrata, provalije i smrtonosne zamke. Izgradnja ovih obrambenih mehanizama suočavala je graditelja sa ozbiljnim logističkim i organizacijskim problemima, a usto je morao biti i izrazito kreativan. Spominju se: Automatsko zaprašivanje otrovnim prahom, automatsko izbacivanje teških blokova na uljeza, automatsko aktiviranje žica koje su sjekle glave, itd.

* Imhotep < 2655-2600 graitelj je prve piramide (Džoserova stepenasta piramida) zajedno sa ocem Kanoferom koji je također bio arhitekt prvi su posvjedočeni inženjeri u ljudskoj povijesti. Napisao je enciklopediju arhitekture, a bio je i poznati liječnik i kancelar. Bio je iznimno cijenjen te je uzdignut u rang božanstva. Njegov utjecaj se protezao preko 2000 godina sve do dinastije Ptolomejovića. Grob mu još nije pronađen, a pretpostavlja se da bi mogao sadržavati veliko bogatstvo.

* Nefermaat je bio arhitekt faraona Sneferua, a i njegov sin ( prijelaz 3/4 dinastija). Izgrađene su tri piramide od kojih su dvije imale statičke probleme. Iskustvo je uspješno primjenio njegov sin Hemiunu kod gradnje Keopsove piramide.

* Hemiunu ( oko <2570) je bio arhitekt faraona Kufua (Keops), a i njegov nećak. Arhitekt je Keopsove piramide koja je statički savršena. Imao je velike ovlasti, bio iznimno cijenjen i potpuno predan karijeri.

* Dedal < (oko1600) genijalni arhitekt kralja Minosa izgradio je impresivnu palaču u Knososu na Kreti koja je u podrumskom dijelu imala kompleks labirinta. Prema predaji izrađivao je statue sa motoričkim i govornim sposobnostima za što je korištena živa. Također je izradio i Arijadnin plesni podij, a bio je stručnjak za sigurnosne sustave grobnica.

* Iz Kine ima više zapisa o androidima, mehaničkim životinjama i drugim automatima, a evo nekih.
* Inženjer Shi Yan oko (< 1000) izradio je androida kralja Mu sa velikim motoričkim mogućnostima. Android je imao unutrašne organe bez kojih nije funkcionirao.
* Spominje se da je Lu Ban (oko <500) napravio mehaničku drvenu pticu koja je mogla uspješno letjeti navodno tri dana.
* U narednom periodu u Kini spominju se također: Mehanički orkestar, mehanički golubovi, anđeli i zmajevi koji lete, androidi sportaši, automatizirana kola, itd.

* Izraelski kralj Salomon (< 961-922), poznat po velikoj mudrosti, dizajnirao je prijestolje sa mehaničkim životinjama koje su ga pozdravljale. ( orao, golubica, vol, lav).

* Arhitani od Taranta (< 428-oko 350) dugogodišnji strateg Taranta te cijenjeni filozof i matematičar. Konstruirao je drvenu golubicu koja je mogla letjeti pogonjena komprimiranim zrakom, a također i mehaničkog čovjeka.

* Ctesibius Aleksandrijski (< 285-222) utemeljitelj je Aleksandrijske škole za matematiku i tehničke znanosti te prvi voditelj muzeja usavšio je mehanizam vodenog sata regulacijom vrtnje pomoću povratne veze. Ovi satovi su bili najtočniji sve do izuma Christiaana Huygensa.

* Philon iz Byzantiona (kasnije Konstantinopolis < 280-220) napisao je 9 knjiga od čega izdvajamo mehaniku, pneumatiku i automatiopeicu koje su imale veliki utjecaj. Konstruirao je automatski lavabo čiji je protok reguliran povratnom vezom, a zatim i androida (djevojku) koji je posluživao vino ili bevandu u željenoj koncentraciji.

* Antikitera mehanizam ( oko < 150) pronađen je na olupini broda kod istoimenog otoka pored Krete. Detaljna proučavanja su pokazala da se radi o analognom računalu za astronomske, geografske i mehaničke izračune.

* Heron Aleksandrijski (> 10-70) je cijenjeni matematičar i znanstvenik tehničke struke. Djelovao je u okviru muzeja u Aleksandriji. U djelu Pneumatica opisao je 80 uređaja koji rade pomoću pneumatskog, hidrauličkog ili parnog tlaka. Spominju se mehanizmi sa rotirajućim pozicioniranjem, automati za otvaranje i zatvaranje vrata, uređaji za simuliranje grmljavine, te androidi koji sipaju vino. Automatsko kazalište prikazuje predstavu koja traje 10 minuta, a pokreće se na osnovu potencijalne energije utega. Program je zapisan pomoću čvorova u binarnom kodu i mogao se mijenjati. Automat za doziranje svete vode radio je na kovanice i smatra se pionirskim radom na području kibernetike. Heron je bio posljednji antički znanstvenik. Nakon osvajanja od strane Rima Aleksandrijski muzej je uništen te dolazi do smanjenja znanstvenog potencijala europskih država.

* Islamski zlatni period 750-1258. Znanstvenici su uglavnom Perzijanci, a zatim Arapi i drugi.
*Benu Musa - sinovi Muse (Mojsije) ibn Shakira Muhamed, Ahmet i Hasan dali su veliki doprinos na području automatizacije. Studiraju u Kući mudrosti u Bagdadu početkom 9. stoljeća i tu nastavljaju sa znanstvenim djelovanjem. Napisali su 20 knjiga koje su većinom izgubljene. U Knjizi o genijalnim uređajima opisano je 100 inovativnih mehanizama. Pogone se uglavnom na osnovu hidrauličkog tlaka, a za regulacija gibanja primjenjena je povratna veza. Mongoli predvođeni Hulaga kanom 1258. godine zauzimaju i uništavaju Bagdad. U ljetopisu se navodi da je količina knjiga koje su bačene u Tigris bila tolika da je se voda zamutila od tinte.

* Ismail Al Jazari (1136-1206) vodeći je svjetski strojarski inženjer. Njegove radove iz područja robotike većina povjesničara znanosti smatra vrhuncem znanstvenih postignuća iz područja mehaničkih automata i nazivaju ga ocem robotike i modernog inženjeringa. Bavio se muzičkim automatima, vodenim satovima impresivnog dizajna, humanoidnim robotima za posluživanje, te pumpama i sustavima za izvlačenje vode. Stil njegovog rada je bio prvo nizom pokušaja izraditi uređaj, a zatim to detaljno zabilježiti u obliku prekrasnih minijatura. U Knjizi o genijalnim mehaničkim uređajima prezentirao je 50 radova sa 174 crteža i ona je bila najvrijedniji dokument za projektiranje, proizvodnju i montažu strojeva sve do modernih vremena. Vodovod u Damasku te mnoge bolnice i džamije opskrbljivane su vodom pomoću njegovih uređaja, a u modernim vremenima izrađene su replike. Mnoge prezentacije i video zapisi o tome postoje na Internetu. Ismail Al Jazari je bio Kurd. Kurdi su ostaci Indoeuropljana u zoni sjeverne Mezopotamije koji vjerojatno vuku porijeklo od Indoiranskih Medijaca. Međutim neki ih povjesničari povezuju sa mnogo starijim Gutejcima (srušili moćno Akadsko carstvo).

* Leonardo da Vinci ( 1452.-1519.)najveći je genij renesanse. Pored visokih postignuća u umjetnosti plodonosan je bio i kao inženjer. Godine 1495. izradio je humanoidnog robota (oklopljeni vitez), a 1515. mehaničkog lava. Na Internetu se mogu vidjeti prezentacije modernih replika.

* Kuća lutaka , automat sa pokretnim figurama, izrađen je 1558. u Upsali, a očuvana je do danas.

* Jacques de Vaucanson (1709-1782) briljantni je francuski konstruktor figuralne automatike. Najpoznatije Vaucansonovo djelo je automat Patka. Patka je pila, jela,gakala, brčkala se po vodi i probavljala hranu kao da je živa. Tijelo joj je bilo izrađeno od tankog pozlaćenog bakra koji je djelomično proziran tako da je se moglo vidjeti djelovanje unutrašnjeg mehanizma. Posebno je potrebno naglasiti da je krilo bilo izrađeno od 400 uzglobljenih dijelova koji su vijerno oponašali djelovanje krila žive patke. O složenosti ovog zoomorfnog robota govori i podatak ga je jedan generalni popravak trajao 4 godine. Godine 1738. Vaucanson izrađuje androida svirača frule. Svirač je savršeno izvodio nekoliko melodija nakon glasovne zapovijedi.
Vaucanson je izradio i automat sa programirujućim bubnjem za upravljanje tkalačkog stroja i tako najavio dolazak tehnološke revolucije.

* James Watt (1736-1819.) poboljšava konstrukciju centrifugalnog regulatota vrtnje parnih strojeva. Uređaj radi na osnovu povratne veze i trasirao je rješenja automatske regulacije. Watt postrojenju parnog stroja dodaje zasebni kondenzator te značajno poboljšava djelotvornost i omogućuje pokretanje industrijske revolucije.

* Godine 1898. Nikola Tesla znanstvenik tehničke struke svjetskog glasa, a naših korjena prezentira u New Yorku daljinski upravljiv brod. Demonstracija je bila u Madison Square Gardenu, a zatim u sklopu izložbe elektronike na Manhattanu. Upravljanje radiovalovima imalo je logički ključ koji je isključivao neovlašteno presretanje signala i bilo je blisko nekim elementima robotike. U Karlovcu gdje je Tesla pohađao gimnaziju planira se gradnja reprezentativnog znanstveno-edukativnog centra Nikola Tesla, a idejni projekt možete vidjeti ovdje. Grupa entuzijasta u SAD osnovala je udrugu koja namjerava izgraditi memorijalni centar Nikola Tesla na Long Islandu pored New Yorka. Donacijama preko Interneta prikupljena su sredstva kojima je otkupljen Teslin laboratorij sa velikim zemljištem. Namjerava se uložiti 10000000 $ pa očekujemo da će centar biti dostojan veličine Tesle i New Yorka.

* Godine 1932. ing.Schafer je izradio androida sa zavidnim motoričkim sposobnostima na osnovu elektropneumatskog pogona. Navodno je obavljao složene raioničke poslove, odgovarao na postavljena pitanja, a u prostoru se kretao na osnovu umjetnog vida.

* Krajem 20. stoljeća završava razdoblje figuralnih automata. Navodimo dva primjera koji pokazuju razinu postignuća.
* Engleski mehaničar Frank Stuart izrađuje zoomorfne robote (slonovi u prirodnoj veličini) koji se sastoje od 9000 dijelova, a imaju iznimne motoričke sposobnosti.
* Doktor Nixon iz San Franscisca kostruirao je lutku Isis koja svira gitaru i izvodi mnoge melodije na osnovu glasovne zapovijedi.

* Književnost je značajno utjecala na razvoj robotike. Pojam robot prvi put uvodi 1920. god.češki pisac dr. Karel Čapek u drami Rossumovi univerzalni roboti. Povezan je sa slavenskom riječi za teški i prisilni rad robota.

Američki pisac znanstvene fantastike dr. Isaac Asimov napisao je ili uredio oko 500 knjiga. U priči Runaround 1942. godine objavljuje tri poznata zakona robotike.
1. Robot ne smije povrijediti ljudsko biće niti svojom neaktivnošću dopustiti da ljudsko biće bude povrijeđeno.
2. Robot mora izvršavati naredbe ljudi osim kad je to u suprotnosti s prvim zakonom.
3. Robot mora štititi vlastito postojanje osim kad je to u suprotnosti s prvim ili drugim zakonom.
Asimov naknadno dodaje nulti zakon po kome robot ne smije ugroziti čovječenstvo ili dovesti čovječanstvo u pitanje.

Android Turčin koji igra šah potaknuo je matematičke rasprave, a i pisanje znanstveno fantastične literature. Naknadno je utvrđeno da se radi o notornoj prijevari jer je u androidu sjedio čovjek koji je upravljao igrom.

* Robotika kao disciplina kibernetike - opće teorije upravljanja

Naziv kibernetika vodi porijeklo od grčke kovanice kibernautes, koja je sastavljena od riječi kiber (nad) i riječi nautes (mornar), pa je možemo prevesti kao vještinu kormilarenja ili upravljanja. Počela se formirati tridesetih godina 20. stoljeća na sveučilištu MIT na osnovu radova grupe znanstvenika okupljenih oko profesora matematike dr. Norberta Wienera. Za definitivni početak uzima se 1948. godina izdavanjem Wienerove knjige Kibernetika ili upravljanje i komunikacija u živih bića i strojeva. Razdoblje od početka stoljeća kad je također bilo značajnijih istraživanja naziva se predkibernetičkim. Kibernetika je znanost o upravljanju društvenim i tehničkim procesima i sustavima, te proučanju prirodnih. Naziv je prvi upotrijebio Platon (<427-347), a odnosio se na upravljanje društvenim procesima. Djelotvorno upravljanje sustavima izvodi se pomoću povratne veze između elemenata sustava tako da izlazne veličine djeluju na ulazni upravljački podsustav. Kvaliteta organizacije sustava izražava se prirastom entropije koja kod dobro organiziranih sustava teži nuli, a postiže se informacijom (ektropijom). Loše organizirani sustavi nalaze se u stanju kaosa sa maksimalnim prirastom entropije.

* Razvoj industrijskih robota

U pred kibernetičkom periodu bilo je nekoliko patenata koji su mogli biti putokaz za definitivni uzlet industrijskih robota, a navesti ćemo 3.
1. 1892. godine Seward Babbitt patentira dizalicu sa elementima robotskog manipulatora za izvlačenje užarenih ingota iz peći.
2. 1938. godine izrađena je u Liverpoolu robotska dizalica Gargantua koja je mogla izraditi reletivno složene građevinske konstrukcije.
3. 1950. godine General Electric izrađuje robotski manipulator za djelovanje u nuklearnim reaktorima.
Na stranici www. cyberneticzoo.com može se uz ove vidjeti mnogo ranih robotskih konstrukcija.
Za početak razvoja industrijskih robota uzima se utemeljenje tvrtke Unimation koja je uz velika ulaganja 1961. godine razvila višenamjenski robotski manipulator. Primjenjuje se u automobilskoj industriji i drugdje te širi u Americi i Europi. Sedamdesetih godina dolazi do odvajanja robotike od kibernetike. Pojam kibernetika se postepeno zamjenjuje informatikom, a robotika se posvećuje razvoju i implementaciji industrijskih robota.
Japanski Kawasaki kupuje 1968. godine licencu od Unimationa i pokreće proizvodnju u Japanu, zatim i u Americi. U Japanu se razvijaju snažne tvrtke Yaskawa i Fanuc. Unimation nije razvijao robote sa elektromotornim pogonom pa se američka automobilska industrija opredjeljuje na druge proizvođače nakon čega se morao povući sa tržišta. Prvo ga preuzima Westinghouse, a zatim francuska Staubli Group. To je multinacionalna kompanija sa 4000 zaposlenika i prihodom većim od milijardu $. Japanska robotička tvrtka Yaskawa 1975. godine uvodi pojam mehatronika. Mehatronika predstavlja simbiozu mehaničkog i električkog inženjeringa te informacijskih tehnologija u cilju optimalnog dizajna proizvoda i procesa sa elementima inteligencije. U novije doba robotika se izučava u okviru ili uz mehatroniku. U Americi se također koristi pojam mehatronika, ali se ipak preferira pojam sistemski inženjering. Za detaljnije upoznavanje sa osnovama mehatronike predlažemo pogledati na stranici Elektrotehničkog fakulteta u Sarajevu.

Danas je svjetski lider Fanuc. Ima 5000 zaposlenika, ukupni prihod oko 4,4 milijarde $ i instaliranih 250000 industrijskih robota. Na svojim internetskim stranicama daje brojne video zapise koje je nužno pogledati ako se želi sagledati razina postignuća te tehnologije.
Velika Švicarska kompanija ABB (prihod 40 milijardi €) svoju proizvodnju locirala je u Kini. Tvrtka ABB China LTD ima 4600 zposlenika sa prihodom oko 5,2 milijarde $, a broj isporučenih robota je oko 200000. Značajni dio tržišta drži i njemačka Kuka, proizvodi veliki robot Titan, a ima ukupni prihod 1,8 milijardi $. Veliki proizvođač je i Torinska Comau Group dio Fiata koja ima 14500 zaposlenika u 13 država.

Roboti su danas zastupljeni u svim proizvodnjama, skladištenju robe, svemirskim i podmorskim istraživanjima, a također imaju značajnu primjenu za vojne svrhe, upravljnje teleskopima... Vrijednost ukupnih svjetskih isporuka sa softverom i pratećim radovima i uslugama iznosi godišnje oko 25 milijardi $.

Napomena: Dodatne i izborne teme, te sadržaji označeni *****+ su za one koji žele znati više.


Post je objavljen 13.04.2013. u 21:47 sati.