Robotteknologi

Robot, vilken automatiskt manövrerad maskin som ersätter mänsklig ansträngning, även om den kanske inte liknar människor i utseende eller utför funktioner på ett mänskligt sätt. I förlängningen är robotik den tekniska disciplinen som hanterar design, konstruktion och drift av robotar.

Begreppet konstgjorda människor föregår inspelad historia (se automat), men den moderna termen robot härstammar från det tjeckiska ordet robota ("tvångsarbete" eller "serf"), som används i Karel Čapeks pjäs RUR (1920). Pjäsens robotar tillverkades människor, som hjärtlöst utnyttjades av fabriksägare tills de gjorde uppror och slutligen förstörde mänskligheten. Huruvida de var biologiska, som monsteret i Mary Shelleys Frankenstein (1818), eller mekaniska anges inte, men det mekaniska alternativet inspirerade generationer av uppfinnar att bygga elektriska humanoider.

Ordet robotik uppträdde först i Isaac Asimovs science-fiction-berättelse Runaround (1942). Tillsammans med Asimovs senare robotberättelser satte den en ny standard av sannolikhet om den troliga svårigheten att utveckla intelligenta robotar och de tekniska och sociala problem som kan uppstå. Runaround innehöll också Asimovs berömda Three Laws of Robotics:

• 1. En robot får inte skada en människa, eller genom att fungera, låta en människa komma till skada.

• 2. En robot måste följa de beställningar som den har gett den av människor, utom där sådana order skulle strida mot den första lagen.

• 3. En robot måste skydda sin egen existens så länge som ett sådant skydd inte strider mot den första eller andra lagen.

Den här artikeln spårar utvecklingen av robotar och robotik. Mer information om industriella tillämpningar finns i artiklarnas automatisering.

Industriella robotar

Även om det inte är humanoid i form, har maskiner med flexibelt beteende och några få mänskliga fysiska egenskaper utvecklats för industrin. Den första stationära industriroboten var den programmerbara Unimate, en elektroniskt styrd hydraulisk tunglyftarm som kunde upprepa godtyckliga rörelser. Det uppfanns 1954 av den amerikanska ingenjören George Devol och utvecklades av Unimation Inc., ett företag som grundades 1956 av den amerikanska ingenjören Joseph Engelberger. 1959 infördes en prototyp av Unimate i en General Motors Corporation-gjutningsfabrik i Trenton, New Jersey. 1961 levererade Condec Corp. (efter att ha köpt Unimation föregående år) världens första produktionslinjerobot till GM-fabriken; det hade den oöverträffade uppgiften (för människor) att ta bort och stapla heta metalldelar från en gjutmaskin. Unimate arms fortsätter att utvecklas och säljas av licenstagare runt om i världen, med bilindustrin som fortfarande är den största köparen.

Mer avancerade datorstyrda elektriska armar styrda av sensorer utvecklades i slutet av 1960- och 1970-talet vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) och vid Stanford University, där de användes med kameror i robothand-ögonforskning. Stanfords Victor Scheinman, som arbetade med Unimation for GM, designade den första sådan arm som används i industrin. De kallas PUMA (programmerbar universalmaskin för montering) och har använts sedan 1978 för att montera bilkomponenter som instrumentpaneler och lampor. PUMA imiterades i stor utsträckning, och dess ättlingar, stora och små, används fortfarande för lättmontering i elektronik och andra industrier. Sedan 1990-talet har små elektriska armar blivit viktiga i laboratorier för molekylärbiologi, hantering av provrörsuppsättningar och pipettering av intrikata sekvenser av reagens.

Mobila industriroboter dök också första gången 1954. Under det året började en förarlös elektrisk vagn, tillverkad av Barrett Electronics Corporation, dra laster runt ett livsmedelslager i South Carolina. Sådana maskiner, kallad AGV: er (automatiskt styrda fordon), navigerar vanligtvis genom att följa signalemitterande ledningar förankrade i betonggolv. På 1980-talet förvärvade AGV: er mikroprocessorstyrenheter som tillät mer komplexa beteenden än de som gavs med enkla elektroniska kontroller. På 1990-talet blev en ny navigationsmetod populär för användning i lager: AGV: er utrustade med en skannlaser triangulerar sin position genom att mäta reflektioner från fasta retro-reflektorer (minst tre måste vara synliga från vilken plats som helst).

Även om industriroboter först dök upp i USA, trivdes inte verksamheten där. Unimation förvärvades av Westinghouse Electric Corporation 1983 och stängdes några år senare. Cincinnati Milacron, Inc., den andra stora amerikanska tillverkaren av hydraularmar, sålde sin robotavdelning 1990 till det svenska företaget Asea Brown Boveri Ltd. Adept Technology, Inc., avstängd från Stanford och Unimation för att göra elektriska vapen, är bara återstående amerikanska företag. Utländska licenstagare av Unimation, särskilt i Japan och Sverige, fortsätter att verka, och på 1980-talet började andra företag i Japan och Europa kraftigt in på fältet. Utsikterna till en åldrande befolkning och därmed brist på arbetstagare föranledde japanska tillverkare att experimentera med avancerad automatisering redan innan det gav en tydlig avkastning och öppnade en marknad för robotstillverkare. I slutet av 1980-talet var Japan - ledat av robotavdelningarna i Fanuc Ltd., Matsushita Electric Industrial Company, Ltd., Mitsubishi Group och Honda Motor Company, Ltd. världsledande inom tillverkning och användning av industriroboter. Höga arbetskraftskostnader i Europa uppmuntrade på liknande sätt antagandet av robotersättningar, där industriella robotinstallationer i Europeiska unionen överskred japanska installationer för första gången 2001.