Industrial Robot

Yirminci yüzyılın ortalarında imalat sektörü durmak bilmeyen bir faaliyetle uğulduyordu, ancak omurgası olan insan emeği genellikle tehlikeli ve monotondu. İşçiler, ağır makineler, zehirli dumanlar ve tekrarlayan zorlanmaların damgasını vurduğu ortamlarda çalışıyor, bu da sık sık yaralanmalara ve düşük morale yol açıyordu. Daha güvenli, daha verimli bir yaklaşıma duyulan ihtiyaç inkâr edilemezdi; bu vizyon, bir vizyonerin zihninde şekillenmeye başladı. "Charles Dickens'ın bir zamanlar yazdığı gibi, 'Zamanların en iyisiydi, zamanların en kötüsüydü' ve birçok fabrika işçisi için günlük gerçeklikleri genellikle ikincisi gibi geliyordu," diye düşündü Amerikalı düşünceli mucit George Devol. "Radikal bir değişime ihtiyacımız vardı." İnsan eylemlerini yorulmak bilmez bir hassasiyetle, özellikle tehlikeli veya zihin uyuşturan görevler için tekrarlayabilen bir makine hayal etti ve bin dokuz yüz elli dörtte 'Programlanmış Makale Transferi' cihazının patentini aldı.

Endüstriyel üretimin talepleri, insan dayanıklılığını fersah fersah aşıyordu. Kalıp dökümde erimiş metali manipüle etmek, sıcak ve dar alanlarda tutarlı kaynaklar yapmak veya zehirli kimyasalları püskürtmek gibi görevler, sarsılmaz bir konsantrasyon ve dayanıklılık gerektiriyordu. Bu tür işler, insanları aşırı sıcaklıklara, tehlikeli maddelere ve kümülatif travma bozukluklarına maruz bırakarak hem sağlığı hem de ürün kalitesini etkiliyordu. Bu doğal biyolojik sınırlamaların üstesinden gelecek bir çözüme ihtiyaç vardı. "Alnındaki teri silen bir mühendis, büyük ve karmaşık bir makineyi işaret ederek, "Bu eylemleri sarsılmaz bir doğrulukla, her gün, her defasında gerçekleştirebilecek bir makineye ihtiyacımız var. Bu sadece hızdan ibaret değil; mutlak güvenilirlikten bahsediyoruz," diye vurguluyor George Devol. "İnsanlar, yorgunluk veya hata yapmadan bu tutarlı, hassas hareketi uzun süreler boyunca sürdüremezler." Tekrarlanabilir, programlanabilir kontrol sunabilecek yeni bir otomasyon sınıfına duyulan kritik ihtiyacı anlamıştı."

Devol'un bin doksan elli dörtte patenti alınan ilk konsepti, yalnızca otomatik bir makine değil, 'programlanmış bir nesne transferi' cihazıydı. Bir makineye bir dizi hareketi 'öğretmek', bunları kaydetmek ve ardından tekrar tekrar oynatmak için tasarlanmıştı. Temel zorluk, karmaşık, çok eksenli hareketleri doğru bir şekilde yakalamak ve ardından bunları güvenilir mekanik eylemlere dönüştürmekte yatıyordu; bu, basit sabit otomasyondan çok farklıydı. İlk prototipler hassasiyet ve uyarlanabilirlik konusunda zorlandı, ancak 'hareket hafızası'nın temel prensibi şekilleniyordu. Dağınık bir tezgahın üzerine eğilmiş genç bir mühendis, bir dizi karmaşık mekanik çizimi işaret ediyor. Bir meslektaşına, "Leonardo da Vinci'nin otomatlarını çizerken gözlemlemiş olabileceği gibi, temel fikir, bir makineye hareket hafızası vermektir," diye açıklıyor. "Ancak değişken hızı, kuvveti ve karmaşık uzaysal yolları mekanik bağlantılarla hassas bir şekilde çoğaltmak bizim gerçek zorluğumuz." Bir 'oynatma' sistemi oluşturmaya yönelik kaba girişimleri tartışıyorlar.

George Devol'un yenilikçi konsepti, ticari zekaya ve mühendislik liderliğine sahip bir şampiyona ihtiyaç duyuyordu. Bin dokuz yüz elli altı'da, Devol'un 'programlanmış manipülatörünün' muazzam potansiyelini hemen kavrayan mühendis ve girişimci Joseph Engelberger ile tanıştı. İşbirlikleri çok önemliydi ve bin dokuz yüz altmış bir'de dünyanın ilk robot şirketi olan Unimation Inc.'in kurulmasına yol açtı. Engelberger kritik finansmanı sağladı ve Devol'un vizyonunu pazarlanabilir bir ürüne dönüştürmek için sistematik bir yaklaşım getirdi, sağlam, tekrarlanabilir operasyonlar için hidrolik güce ve manyetik tambur belleğe odaklandı. "Joseph Engelberger, canlı ve coşkulu bir şekilde, bir çizim masasının üzerindeki ayrıntılı bir şemaya doğru işaret ediyor. "George, programlanabilir bir manipülatör vizyonun, Albert Einstein'ın yaratıcılık hakkında anladığı şeyle örtüşüyor: 'Mantık seni A'dan B'ye götürür. Hayal gücü seni her yere götürür.' Bunu endüstri için bir gerçekliğe dönüştürmek için sağlam mühendislikle birleşen bu hayal gücüne ihtiyacımız var!" Yeni girişimleri Unimation için ileriye dönük yolu heyecanla özetliyor."

Devol ve Engelberger liderliğinde Unimation, dünyanın ilk endüstriyel robotu olan Unimate'i geliştirdi. Tasarımı devrim niteliğindeydi: hidrolik güçle çalışan ve manyetik tambur bellekle kontrol edilen, altı hareket eksenine sahip, ağır, çok eklemli bir koldu. Bu "öğret-oynat" sistemi, bir insan operatörün kolu istenen bir hareket dizisi boyunca fiziksel olarak yönlendirmesine olanak tanıyor, robot da bunu titizlikle kaydedip tekrarlıyordu. Bu çığır açan gelişme, geleneksel sabit otomasyonun eksik olduğu hassasiyet, güç ve tekrarlanabilirliği sağlayarak üretim verimliliği ve güvenliğinde yeni bir çağ vaat ediyordu. Unimate'in ilk başarılı, pürüzsüz hareketini gözlemleyen George Devol, sessiz bir memnuniyetle Engelberger'e döner. "Bu makine, Marie Curie'nin 'azim' olarak adlandırabileceği şeyi somutlaştırıyor. Bilimsel ve mühendislik ilerlemesinin yolu asla kolay değildir, ancak kusursuz, tekrarlanabilir hareketi konsepti kanıtlıyor. Yorulmak bilmeyen, hassas bir işçiyi hayata geçirdik." Robot kol, ağır bir bileşeni zahmetsizce kaldırır.

Unimate'in dehası, "öğret-oynat" sisteminde yatıyordu. Karmaşık programlama dilleri yerine, bir insan operatör robotun kolunu fiziksel olarak kavrar ve bir görev için gereken tam hareketler boyunca ona rehberlik ederdi. Operatör kolu hareket ettirdikçe, robotun kontrol sistemi – manyetik bir tambur bellek – her noktadaki kesin koordinatları ve eklem açılarını kaydederdi. Bir kez "öğretildikten" sonra, robot bu depolanmış talimatları oynatabilir, karmaşık hareket dizisini inanılmaz bir doğruluk ve hızla tekrarlayarak makinelerin görevleri öğrenme ve yürütme biçiminde devrim yaratabilirdi. "Pratik iş kıyafetleri ve gözlükleri olan bir Unimation mühendisi kadın, meraklı bir fabrika müdürüne programlamasını gösterirken Unimate'in kolunu işaret ediyor. "Bu sistemin güzelliği," diye açıklıyor, "öğretmedeki sezgisel basitliğidir. Konfüçyüs'ün öğrettiği gibi, 'Bir adama balık verirsen, onu bir gün doyurursun; bir adama balık tutmayı öğretirsen, onu bir ömür boyu doyurursun.' Biz bir makineye hassas, tekrarlanabilir hareketler için 'balık tutmayı' öğretiyor, onu karmaşık görevleri çözme konusunda güçlendiriyoruz."

Unimate'in sağlam çalışmasının kalbinde hidrolik tahrik sistemi vardı. Dahili bir pompa tarafından basınçlandırılan hidrolik sıvı, hassas valfler aracılığıyla robot kolunun her ekleminde bulunan silindirlere yönlendiriliyordu. Bu yüksek basınçlı sıvı, silindirlerin içindeki pistonlara bastırarak ağır kol segmentlerini hareket ettirmek için muazzam bir güç üretiyordu. Sıvının kontrollü akışı, akıcı, güçlü ve son derece hassas hareketlere olanak tanıyarak Unimate'in ağır yükleri taşımasını ve endüstriyel ortamların zorlu koşullarına dayanmasını sağlıyordu; bu, dönemin daha az güçlü elektrikli veya pnömatik sistemlerine göre kritik bir avantajdı. Bir mühendis, Unimate'in kolunun şeffaf bir kesit diyagramını işaret ederek mekanizmayı açıklıyor. "Bu sofistike hidrolik sistem, tıpkı antik bir Yunan mekanizmasının karmaşık hassasiyeti gibi, ince, kontrollü hareketlerle muazzam bir güç sağlıyor," diyor, parmağı bir sıvı hattını takip ederken. "Bu, hem kas hem de ince motor becerisinin birleşimi, robotu gerektiğinde hem güçlü hem de hassas hale getiriyor, herhangi bir tamamen mekanik sistemi çok geride bırakıyor."

Bin doksan altmış birde, General Motors'un Unimate'i Trenton, New Jersey'deki fabrikası için benimsemesiyle çok önemli bir an yaşandı. Robotlar, daha önce ciddi yaralanmalara yol açan, makinelerden sıcak metal parçaları çıkardıkları ve araba gövdelerinde punta kaynağı yaptıkları tehlikeli kalıp döküm görevleri için konuşlandırıldı. Unimate'in tutarlı, tekrarlanabilir hareketi, yalnızca işyeri kazalarını azaltmakla kalmayıp, aynı zamanda üretimin kalitesini ve hızını da artırarak paha biçilmez olduğunu kanıtladı. Bu, endüstriyel robotun inkar edilemez gelişini işaret etti, fabrika zeminlerini dönüştürdü ve otomasyonun derin potansiyelini gösterdi. "Gözle görülür şekilde etkilenen bir General Motors fabrika müdürü, bir Unimate robotunun bir araba şasisi üzerinde ağır bir kaynak tabancasını hassas bir şekilde kullanmasını izliyor. Yerini aldığı zorlu işi düşünerek, "Bu gerçekten dönüştürücü," diye belirtiyor. "Thomas Edison'un anladığı şeyi somutlaştırıyor: 'Daha iyi yapmanın bir yolu var — onu bulun.' Unimate kesinlikle montaj hattında bizim için daha iyi, daha güvenli ve daha verimli bir yol buldu.""

General Motors'taki başarı, endüstriyel robotların hızla benimsenmesini ve gelişmesini hızlandırdı. Diğer üreticiler de faydalarını çabucak fark etti ve teknoloji, özellikle otomasyon inovasyonunun geliştiği Japonya ve Almanya'da küresel olarak yayılmaya başladı. Sprey boyama, malzeme taşıma ve karmaşık montaj gibi görevlerde uzmanlaşan yeni robot tasarımları ortaya çıktı. Daha sonraki tasarımlarda hidrolikten elektrikli servo motorlara geçiş, daha fazla hız ve esneklik sunarak endüstriyel robotu çeşitli sektörlere taşıdı ve küresel üretim ortamlarını temelden yeniden şekillendirdi. Şimdi seçkin, yaşlı bir adam olan Joseph Engelberger, çeşitli robotlarla dolu hareketli, modern bir fabrika zeminini inceliyor. "Küçük bir fikirden küresel bir devrime," diye düşünüyor, yüzünde gururlu bir gülümsemeyle. "Isaac Newton'ın meşhur sözüyle, 'Eğer diğerlerinden daha uzağı görebildiysem, bu devlerin omuzlarında durduğum içindir.' Biz otomasyon ve mühendislik devlerinin üzerine inşa ettik ve karşılığında yeni devler ortaya çıktı."

Endüstriyel robotun mirası derindir: Üretim verimliliğini önemli ölçüde artırmış, ürün kalitesini yükseltmiş ve en önemlisi daha güvenli çalışma ortamları yaratmıştır. Erken, katı sistemlerden, insanlarla sorunsuz bir şekilde çalışan sofistike, yapay zeka güdümlü işbirlikçi robotlara (cobot'lar) kadar evrimi devam etmektedir. Bu icat sadece emeği yeniden tanımlamakla kalmamış, aynı zamanda insanlığı ileri otomasyon çağına taşımış, tıptan uzay araştırmalarına ve kişiselleştirilmiş üretime kadar çeşitli alanlarda gelecekteki uygulamalar vaat ederek, iş ve insan-makine etkileşimi algılarımıza sürekli meydan okumuştur. "Şık, özgün tasarımlı bir üniforma giymiş ve zeki bir ifadeye sahip modern bir mühendis, genç bir kadın, kendisine nazikçe yardım eden bir işbirlikçi robotun yanında duruyor. Doğrudan izleyiciye bakarak, "Otomasyonun geleceği sadece yer değiştirme değil," diyor, "Helen Keller'ın 'Tek başımıza çok az şey yapabiliriz; birlikte çok şey yapabiliriz' dediğinde anladığı gibi, artırmadır. İnsanlar ve robotlar, yan yana çalışarak, eşi benzeri görülmemiş bir potansiyelin kilidini açar."