Bientôt, l'humanité ne célébrera pas une date ronde mais importante: le 13 juin 1961, un brevet a été délivré pour le premier robot industriel de l'histoire. Rappelons comment l'invention a été réalisée qui a marqué le début de l'ère de la robotique industrielle.
Le robot en question est Unimate, lancé par Unimation depuis 1961. Le premier exemplaire est apparu à l'Inland Fisher Guide Plant, propriété de General Motors; il est devenu un symbole de la révolution technique de son temps, est allé à des expositions et même à des émissions de télévision. L'idée originale de deux brillants ingénieurs, George Devol (titulaire du brevet) et Joseph Engelberger (son co-auteur et partenaire commercial), était bien en avance sur son temps.
1961 année. La première instance d'Unimate passe les tests finaux avant d'être envoyée à l'usine General Motors. Joseph Engelberger (à gauche) avec les ingénieurs UnimationGeorge Devol - Tesla de notre jour
L'inventeur américain George Devol était un ingénieur incroyablement polyvalent et prolifique. Pour ces qualités, les contemporains l'ont comparé à Edison et Tesla. Il a participé à l'invention du four à micro-ondes, créé des portes automatiques et un nouveau système de son pour les cinémas. Pendant la Seconde Guerre mondiale, il a travaillé sur des appareils radar; dans l'après-guerre, il a participé à l'amélioration des systèmes d'enregistrement sonore et à la création de nouvelles machines d'emballage. Mais son œuvre la plus célèbre est un robot industriel, que Devol a non seulement inventé, mais a également lancé dans la production en série.
L'ingénieur a commencé à travailler sur Unimate en 1950. Il a créé le mécanisme, qu'il a appelé le "dispositif mobile programmable", et en 1954 a déposé une demande de brevet. Mais Devol n'était pas sûr de la manière dont l'invention serait utilisée. Le tournant a été une rencontre avec Joseph Engelberger, un ingénieur talentueux qui a travaillé sur des systèmes automatisés pour l'aviation et a été lu par les livres d'Isaac Asimov. Les deux inventeurs se sont rencontrés lors d'un cocktail dans le Connecticut en 1957, ils se sont engagés dans une conversation et ont décidé de travailler ensemble sur le projet. Engelberger a aidé George Devol à améliorer l'invention et à déterminer son objectif exact - un manipulateur robotique, un assistant humain en production.
Joseph Engelberger, vulgarisateur de robots
Engelberger a fait ses études à l'Université Columbia, où il a obtenu un baccalauréat en physique et une maîtrise en génie électrique. Pendant plusieurs années après l'obtention de son diplôme, il a travaillé chez Manning Maxwell & Moore, une entreprise fabriquant des équipements aéronautiques, et est finalement devenu ingénieur en chef de l'aviation. En 1957, il a fondé sa propre usine de fabrication d'instruments, Consolidated Controls.
Engelberger avait déjà une expérience des affaires lorsqu'il a rencontré Devol. Par conséquent, ensemble, ils ont mis en œuvre avec succès un plan pour créer leur propre entreprise de robotique, qu'ils ont appelé Unimation (abréviation de Universal Automation). Et le premier robot a reçu le nom Unimate. Il s'agit d'une innovation de grande envergure autour de laquelle des scandales éclatent cependant: les travailleurs ont peur de perdre leur emploi, car les robots peuvent travailler 24h / 24 et n'ont pas besoin de salaire ou de forfait social. Par conséquent, Engelberger a fait un excellent travail de vulgarisation de ses cerveaux. Avec Unimate, il est apparu à une foire commerciale à Cow Palace (Chicago), et un peu plus tard, dans l'émission télévisée Tonight Show, où le robot, sur ses ordres, a joué au golf, ouvert la bière et même dirigé un orchestre. Pendant toute la période d'existence d'Unimation, c'est Engelberger qui s'est engagé dans les processus commerciaux et la promotion de nouveaux robots industriels - à la fois auprès des clients et partenaires, et pour un large public. Cela lui a valu la gloire et le titre tacite de «père de la robotique», bien que le brevet du premier robot industriel au monde ne contienne pas son nom.
Après que les deux ingénieurs se soient à nouveau séparés dans les années 70, Engelberger s'est lancé dans le domaine de la robotique de service. Et il a poursuivi son travail de vulgarisation dans ce domaine: il a publié des livres «Practical Robotics» et «Robotics in the Service Sector», publié de nombreux articles, interviews et autres supports de presse. Engelberger a également créé la Industrial Robotics Association (RIA) et un prix annuel pour les réalisations dans cette industrie.
Unimate - développement et mise en œuvre
Joanna Wallen dans le livre History of Industrial Robots nous dit qu'Engelberger a mis beaucoup de temps à trouver un emploi pour Unimate. Il a visité environ 35 entreprises industrielles de différents profils (dont 15 automobiles), essayant de comprendre quel type de production a vraiment besoin d'automatisation. En conséquence, le premier contrat a été signé avec General Motors, et le robot a pris sa place dans la machine d'injection.
Unimate a travaillé sur la chaîne de montage, en prenant des pièces de la chaîne de coulée continue et en les installant à l'intérieur de carrosseries automobiles par soudage. Cette étape concerne les industries dangereuses: la négligence peut entraîner la perte d'un membre et l'empoisonnement par des gaz toxiques pour un employé.
Les robots d'unimation ont été conçus pour effectuer des opérations reproductibles. Il s'agit d'un «bras» robotisé avec une poignée à deux doigts semblable à celle des tiques, et avec plusieurs articulations agissant comme des articulations. Comme George Manson, l'un des ingénieurs de l'entreprise, l'a dit plus loin dans son livre, le robot devait initialement copier avec précision la main humaine et avoir six degrés de liberté. Mais des contraintes financières et des difficultés d'ingénierie contraignent à quitter cinq degrés: le «poignet» du robot ne peut se déplacer que sur deux axes au lieu de trois. Et ce n'était bien sûr pas la dernière des difficultés. Le bras robotique s'est avéré être un projet en avance sur la technologie de son temps. C'est
ainsi que Manson
décrit les tâches d'ingénierie auxquelles l'équipe a été confrontée: tout ce qui était décrit dans ces paragraphes, ils ont dû se développer.
- Le système à commande numérique basé sur le code binaire (n'oubliez pas, c'était en 1956!).
- Un système de mémoire à semi-conducteurs non volatile qui n'existait pas à l'époque.
- Codeurs numériques optiques qui lisent la position de l'arbre, à grande vitesse, qui n'existait pas non plus.
- Un servo-contrôleur numérique dynamique capable de contrôle dynamique avec une large gamme de charges utiles.
- Servo-valves hydrauliques très efficaces.
- Alimentations électriques et hydrauliques autonomes.
Sous la direction de Devol, l'équipe a développé un capteur de ferrorésonance et un système de mémoire basé sur celui-ci, qui a été breveté sous le nom de Dynastat, ainsi que l'encodeur optique Spirodisk.
Tous ces développements ont constitué la base d'Unimate. En tant que système de commande, un support logiciel sous la forme d'un tambour à came avec un moteur pas à pas, conçu pour 200 commandes, a été utilisé. Pour programmer le robot, l'opérateur en mode apprentissage lui a demandé l'ordre des points de contrôle: les maillons du manipulateur ont dû les traverser pendant le cycle de travail. Les points étaient stockés en mémoire, et le robot pouvait reproduire l'action un nombre illimité de fois.
Cela a permis aux ingénieurs d'obtenir une grande précision de reproduction des actions - jusqu'à 1,25 mm. Lors du déchargement de la machine de coulée, Unimate n'a produit que 2% du défaut, tandis que chez les travailleurs humains, sa quantité a atteint 20% avec une productivité moindre.
Le système hydraulique mérite une attention particulière. Les premiers prototypes, dont le robot présenté lors d'une exposition à Chicago, "coulaient comme un tamis". Mais les développeurs ont réussi à résoudre ce problème.
En 1961, Devol a reçu un
brevet pour l'appareil sur la base d'une demande antérieure déposée par lui en 1954. Le document qu'il a reçu avec le numéro US2988237A a marqué le début d'une nouvelle ère dans l'histoire de l'humanité - l'ère des robots.
Les progrès ont été rapides: en peu de temps, Unimation a vendu 450 appareils aux États-Unis. Et en 1966, leurs robots sont d'abord sortis des États-Unis - dans l'usine Nokia de Finlande. Trois ans plus tard, la société est également entrée sur le marché asiatique; des licences pour la production d'Unimate ont été accordées par Kawasaki Heavy Industries et GKN. L'appareil était en demande jusqu'aux années 1970, lorsqu'il a été remplacé par de nouveaux robots fabriqués au Japon.
Unimate robots de soudage par points. Usine GM en Ohio, 1969Aujourd'hui, un exemplaire d'Unimate peut être trouvé dans le Robot Hall of Fame (Pittsburgh, États-Unis), et le magazine Popular Mechanics en décembre 2005 l'a inclus parmi les 50 meilleures inventions des 50 dernières années.
Plus sur la robotique sur robo-hunter.com: