Эволюция машин: Теория эволюции. Как менялись фирменные «ноздри» автомобилей BMW :: Autonews

Многие из нас знакомы с Google Translate, запущенным в 2006 году, с использованием метода, называемого статистическим языковым выводом.Вместо того, чтобы пытаться понять, как на самом деле работают языки, система впитала обширную совокупность существующих переводов: параллельные тексты с одинаковым содержанием на разных языках. Просто сопоставив слова друг с другом, он удалил человеческое понимание из уравнения и заменил его корреляцией, управляемой данными.

Translate был известен своими юмористическими ошибками, но в 2016 году система начала использовать нейронную сеть, разработанную Google Brain, и ее возможности значительно улучшились.Вместо того, чтобы просто делать перекрестные ссылки на груды текстов, сеть строит свою собственную модель мира, и в результате получается не набор двухмерных связей между словами, а карта всей территории. В этой новой архитектуре слова кодируются по расстоянию друг от друга в сетке значений — сетке, которую может понять только компьютер.

В то время как человек может достаточно легко провести линию между словами «резервуар» и «вода», быстро становится невозможным провести на одной карте линии между «резервуаром» и «революцией», между «водой» и «жидкостью». ”, И все эмоции и выводы, которые возникают из этих связей.Таким образом, карта многомерна и простирается в большем количестве направлений, чем может вместить человеческий разум. Как прокомментировал один инженер Google, когда журналист преследовал его за изображение такой системы: «Обычно мне не нравится пытаться визуализировать многомерные векторы в трехмерном пространстве». Это невидимое пространство, в котором машинное обучение имеет значение. Помимо того, что мы неспособны визуализировать, есть то, что мы не способны даже понять.

В том же году другие исследователи из Google Brain создали три сети под названием Алиса, Боб и Ева.Их задачей было научиться шифровать информацию. Алиса и Боб оба знали число — ключ в криптографических терминах, — который не был известен Еве. Алиса выполняла некоторую операцию над строкой текста, а затем отправляла ее Бобу и Еве. Если Боб мог расшифровать сообщение, оценка Алисы увеличилась; но если бы Ева могла, счет Алисы уменьшился.

За тысячи итераций Алиса и Боб научились общаться без того, чтобы Ева взламывала их код: они разработали частную форму шифрования, подобную той, которая используется сегодня в частных электронных письмах.Но что очень важно, мы не понимаем, как работает это шифрование. Его работа заблокирована глубокими слоями сети. То, что скрыто от Евы, скрыто и от нас. Машины учатся хранить свои секреты.

То, как мы понимаем и думаем о своем месте в мире, а также о нашем отношении друг к другу и к машинам, в конечном итоге решит, куда наши технологии приведут нас. Мы не можем забыть о сети; мы можем только мыслить и внутри него.Технологии, которые формируют и формируют наше нынешнее восприятие реальности, никуда не денутся, и во многих случаях мы не должны этого желать. Наши нынешние системы жизнеобеспечения на планете с населением 7,5 миллиардов человек и их рост зависят от них. Наше понимание этих систем и осознанный выбор, который мы делаем при их разработке, остаются полностью в пределах наших возможностей. Мы не бессильны и не лишены свободы воли. Нам нужно только подумать, и подумать еще раз, и продолжать думать. Этого требует сеть — мы, наши машины и вещи, которые мы думаем и открываем вместе.

Вычислительные системы как инструменты подчеркивают один из самых важных аспектов человечества: нашу способность эффективно действовать в мире и формировать его в соответствии с нашими желаниями. Но раскрытие и формулирование этих желаний и обеспечение того, чтобы они не унижали, не подавляли, не стирали или не стирали желания других, остается нашей прерогативой.

Когда Каспаров потерпел поражение в 1997 году, он не бросил игру. Год спустя он вернулся к соревновательной игре в новом формате: продвинутые, или кентавровые, шахматы.В продвинутых шахматах люди не соревнуются с машинами, а сотрудничают с ними. И быстро стало ясно, что из этого подхода получилось кое-что очень интересное. В то время как даже шахматный компьютер среднего уровня сегодня может протереть пол с большинством гроссмейстеров, средний игрок в паре со средним компьютером способен обыграть самый сложный суперкомпьютер — и игра, являющаяся результатом такого сочетания способов мышления, произвела революцию в игре. . Еще неизвестно, возможно ли — или будет ли разрешено — сотрудничество с такими сложными машинами и системами управления, которые сейчас разрабатываются, но понимание и совместное мышление предлагают более обнадеживающий путь вперед, чем обфускация и доминирование.

Наши технологии — это расширения нас самих, зашифрованные в машинах и инфраструктурах, в рамках знаний и действий. Компьютеры здесь не для того, чтобы дать нам все ответы, а для того, чтобы позволить нам по-новому задавать вопросы вселенной

• «Новый темный век: технологии и конец будущего» Джеймса Брайдла опубликована Verso. Чтобы заказать копию за 14,44 фунтов стерлингов, зайдите на сайт guardianbookshop.com или позвоните по телефону 0330 333 6846. Бесплатная доставка по Великобритании на сумму более 10 фунтов стерлингов, только онлайн-заказы.Телефонные заказы мин. p & p 1,99 фунта стерлингов.

Эволюция человека в эпоху интеллектуальной машины на JSTOR

Системный анализ будущей эволюции человека может быть проведен путем анализа биологического материала галактики на три подсистемы: человек, разумные машины и разумные внеземные организмы. К этой системе применяется биномиальная интерпретация, в которой каждой из подсистем присваивается обозначение успеха или неудачи.Для человека это две альтернативы, соответственно, «упадок» или «процветание», для машины — «стать разумным» или «оставаться немым», в то время как для внеземного разума дихотомия — это «существование» или «небытие». Выбор каждой из трех подсистем дает в общей сложности восемь возможных состояний системы. Относительное отсутствие интеграции между компонентами мозга делает человека слабым эволюционным конкурентом по сравнению с машинами. Считается, что машины должны стать доминирующими на Земле в течение 100 лет, вероятно, посредством продолжения развития существующих человеко-машинных систем.Могут существовать продвинутые формы внеземного разума, но их слишком сложно наблюдать. Рассмотрены перспективы общения с внеземным разумом.

Леонардо был основан в 1968 году с целью стать международным каналом коммуникации для художников, использующих науку и развивающие технологии в своей работе. Сегодня «Леонардо» — ведущий международный журнал для читателей, интересующихся применением современной науки и технологий в искусстве и музыке.Подписка Leonardo имеет множество преимуществ. Подписка на «Леонардо» включает в себя «Музыкальный журнал Леонардо», ISSN 0961-1215 (включая компакт-диск), в котором представлены последние достижения в области музыки, мультимедийного искусства, звуковой науки и технологий. Кроме того, подписчики Leonardo становятся членами Leonardo / ISAST (Международного общества искусств, наук и технологий) и получают скидки на все публикации Общества. Подписчики Леонардо также получают доступ к электронному альманаху Леонардо.

Одна из крупнейших университетских издательств в мире, MIT Press издает более 200 новых книг каждый год, а также 30 журналов по искусству и гуманитарным наукам, экономике, международным отношениям, истории, политологии, науке и технологиям, а также по другим дисциплинам. Мы были одними из первых университетских издательств, которые предлагали названия в электронном виде, и мы продолжаем внедрять технологии, которые позволяют нам лучше поддерживать научную миссию и широко распространять наш контент.Энтузиазм прессы к инновациям находит отражение в том, что мы постоянно исследуем этот рубеж. С конца 1960-х годов мы экспериментировали с поколениями электронных издательских инструментов. Благодаря нашей приверженности новым продуктам — будь то электронные журналы или совершенно новые формы коммуникации — мы продолжаем искать наиболее эффективные и действенные средства обслуживания наших читателей. Наши читатели ожидают от наших продуктов превосходного качества и могут рассчитывать на то, что мы сохраним приверженность созданию строгих и инновационных информационных продуктов в любых формах, которые может принести будущее издательского дела.

Эволюция машин | журнал симметрии

По всему миру существует экосистема ускорителей крупных частиц, где физики собираются для изучения самых сложных деталей материи.

Эти ускорители — чудеса инженерной мысли. От планирования до строительства, эксплуатации и выхода на пенсию — их продолжительность жизни растягивается на десятилетия.

Но чтобы получить максимальную отдачу от вложенных в них талантов и финансирования, лаборатории, планирующие такие масштабные проекты, должны думать и в более долгосрочной перспективе: чем эти проекты могут стать в их следующей жизни?

Следующие примеры показывают, как некоторые из крупных физических машин в мире эволюционировали, чтобы оставаться на переднем крае науки и техники.

Тот же туннель, новые столкновения

До того, как в исследовательском центре ЦЕРН в Женеве, Швейцария, появился Большой адронный коллайдер, у него был Большой электрон-позитронный коллайдер. LEP был крупнейшим из когда-либо построенных электрон-позитронных коллайдеров, занимавшим почти 17-мильный круглый туннель, прорыванный под границей Швейцарии и Франции. На то, чтобы полностью выкопать и построить туннель, потребовалось три года.

Первый пучок частиц прошел вокруг кольцевого коллайдера LEP в 1989 году. Задолго до этого международная группа физиков и инженеров CERN уже думала о том, какой могла бы быть следующая машина CERN.

«Люди говорили:« Что ж, если мы создадим LEP, мы должны сделать его совместимым с [тогда предложенным] Большим адронным коллайдером », — говорит Джеймс Гиллис, старший советник по коммуникациям и член отдела стратегического планирования и оценки. блок в ЦЕРН. «Если вы хотите иметь предприятие в будущем, вам часто приходится привлекать людей, которые только что закончили проектировать одну машину, чтобы они начали думать о следующей».

LEP выбрали энергию для коллайдера, который будет массово производить Z-бозоны, фундаментальные частицы, обнаруженные в ходе более ранних экспериментов в ЦЕРНе.LHC будет шагом вперед по сравнению с LEP, достигнув более высоких энергий, которые, как надеялись ученые, могли произвести бозон Хиггса. В 1960-х теоретики предложили Хиггса как способ объяснения происхождения массы элементарных частиц. И новая машина, которую нужно будет найти, может быть построена в том же 17-мильном туннеле, который вырыли для LEP.

Инженеры начали работу над LHC, когда LEP еще работал. Новая машина требовала расширения подземных пространств — ей требовались детекторы большего размера и новые экспериментальные залы.

«Это было сложно, потому что пещеры огромны. По мере того, как они копались, давление на туннель LEP было уменьшено, и балка LEP потребовала перенастройки », — говорит Гиллис. «Так что вам постоянно приходилось настраивать коллайдер для экспериментов, пока вы копали».

После того, как LEP достиг максимальной мощности в 2000 году, он был выключен. По словам Гиллис, туннель остался прежним, но было много других изменений. Только один из детекторов LEP, DELPHI, остается под землей в ЦЕРНе в качестве точки для посетителей.

В 2012 году ученые LHC объявили об открытии долгожданного бозона Хиггса. Планируется, что LHC продолжит работу как минимум до 2035 года, постепенно увеличивая интенсивность столкновений его частиц. Исследования и разработки преемника ускорителя уже ведутся. Возможности включают в себя LHC с более высокой энергией, компактный линейный коллайдер или еще больший круговой коллайдер.

Большой электрон-позитронный коллайдер

Место нахождения: ЦЕРН — Женева, Швейцария

Первый луч: 1989

Ссылка на LEP Timeline: Timeline

Предоставлено ЦЕРН

Место нахождения: ЦЕРН — Женева, Швейцария

Первый луч: 2008

Ссылка на LHC Timeline: Timeline

Предоставлено ЦЕРН

Мощная наука

За десятилетия до появления БАК в пригороде Чикаго находился самый мощный коллайдер в мире: Тэватрон.Серия ускорителей в Национальной ускорительной лаборатории Ферми разогнала протоны и антипротоны почти до скорости света. В последнем, 4-мильном кольце Тэватрон, частицы достигли рекордных уровней энергии, и более 1000 сверхпроводящих магнитов привели их к столкновениям. Физики использовали тэватрон, чтобы провести первое прямое измерение тау-нейтрино и открыть топ-кварк, последний наблюдаемый лептон и кварк, соответственно, в Стандартной модели.

Тэватрон был остановлен в 2011 году после того, как LHC заработал на своей скорости, но остальная часть ускорительной инфраструктуры Фермилаба все еще усердно работала, поддерживая исследования в области физики элементарных частиц, особенно в отношении обильных, загадочных и трудно обнаруживаемых нейтрино.

Начиная с 1999 года, новый двухмильный круговой ускоритель, названный «Главный инжектор», был добавлен к комплексу Фермилаб, чтобы увеличить количество столкновений частиц Тэватрона в десять раз. В туннеле к нему присоединился Recycler, кольцо с постоянным магнитом, которое хранит и охлаждает антипротоны.

Но еще до того, как Главный инжектор был построен, ученые определили вторую цель: создание мощных пучков нейтрино для экспериментов в Иллинойсе и в 500 милях от него, в Миннесоте.К 2005 году протонный пучок, циркулирующий в главном инжекторе, выполнял двойную функцию: отправлял все более интенсивные пучки на коллайдер Тэватрон и врезался в цель, чтобы произвести нейтрино. После остановки Тэватрона сам Ресайклер был переработан, чтобы увеличить мощность протонного пучка для исследования нейтрино.

«Я до сих пор удивляюсь тому, как мы можем использовать Recycler. Переход может быть затруднительным, если машина изначально не была построена для этой цели », — говорит Иоанис Курбанис, руководитель отдела главного инжектора в Fermilab.

Fermilab уже является самым интенсивным в мире, но лаборатория планирует усовершенствовать его за счет будущих усовершенствований главного инжектора и ресайклера, а также построить совершенно новый канал нейтринного излучения.

Нейтрино почти никогда не взаимодействуют с веществом, поэтому они могут проходить прямо через Землю на пути к детекторам на месте и другим объектам, находящимся на расстоянии нескольких сотен миль. Ученые надеются узнать больше о нейтрино и их возможной роли в формировании нашей ранней Вселенной.

Новый канал будет частью установки для нейтрино с длинной базой, которая будет отправлять нейтрино на 800 миль под землей к массивным детекторам глубиной в милю в эксперименте Deep Underground Neutrino Experiment. Ученые со всего мира будут использовать данные DUNE, чтобы ответить на вопросы о нейтрино, благодаря переделанным частям ускорительного комплекса Fermilab.

Тэватрон

Расположение: Фермилаб — Батавия, Иллинойс

Первый луч: 1983

Ссылка на Тэватрон Хронология: Хронология

Предоставлено Fermilab

Нейтрино на пучке главного инжектора (NuMI)

Расположение: Фермилаб — Батавия, Иллинойс

Первый луч: 2004

Ссылка на Fermilab Timeline: Timeline

Предоставлено Fermilab

Монстр-ускоритель

Когда физикам впервые пришла в голову идея построить двухмильный линейный ускоритель в том, что сейчас называется Национальной ускорительной лабораторией SLAC, управляемой Стэнфордским университетом, они назвали это «Проект М», что означает «Монстр».Инженеры начали строить его по чертежам, нарисованным вручную. После завершения машина смогла ускорить электроны до скорости, близкой к скорости света, и в мае 1966 года был получен первый пучок частиц.

Научное назначение ускорителя претерпело несколько итераций экспериментов по физике элементарных частиц на протяжении десятилетий, от экспериментов с фиксированной мишенью до Стэнфордского линейного коллайдера (единственный из когда-либо построенных электронно-позитронных линейных коллайдеров) и инжектора для кольцевого коллайдера, позитронно-позитронного коллайдера. Электронный проект.

Эти эксперименты привели к открытию того, что протоны состоят из кварков, первому доказательству существования очарованного кварка (посредством наблюдений за частицей Дж / пси, обнаруженной совместно с исследователями из Массачусетского технологического института) и открытию тау-лептона.

В 2009 году лаборатория использовала ускоритель в качестве основы для другого типа научной машины — рентгеновского лазера на свободных электронах, линейного ускорителя когерентного источника света.

«Оглядываясь назад, можно сказать, что SLAC был единственным местом в мире с линейным ускорителем, способным управлять лазером на свободных электронах», — говорит Клаудио Пеллегрини, заслуженный профессор физики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, приглашенный ученый и профессор-консультант SLAC.Пеллегрини первым предложил идею преобразования линейного ускорителя SLAC.

Новый аппарат, созданный Управлением науки Министерства энергетики США, станет первым в мире лазером такого типа, который может производить чрезвычайно яркое жесткое рентгеновское излучение, высокоэнергетическое рентгеновское излучение, которое позволит ученым делать снимки атомов и молекул.

«Большая часть физики и многие инструменты, изученные и разработанные во время работы Стэнфордского линейного коллайдера, были напрямую применимы к лазеру на свободных электронах», — говорит Лия Мерминга, глава управления ускорителей SLAC.«Это было важным фактором в вводе LCLS в рекордно короткие сроки. Без опыта Стэнфордского линейного коллайдера этот значительный объем работ пришлось бы заново изобретать и воспроизводить практически с нуля ».

Немного о самом ускорителе нужно было изменить. Но для создания лазера на свободных электронах ученым потребовалось разработать новую деталь: электронную пушку, устройство, которое генерирует электроны, которые вводятся в ускоритель. Сотрудничество нескольких национальных лабораторий и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе создало новый тип электронной пушки для LCLS, в то время как другие национальные лаборатории помогли создать ондуляторы, серию магнитов, которые будут двигать электроны для создания рентгеновских лучей.

LCLS использовала только последнюю треть исходного линейного ускорителя SLAC. В части оставшейся части ученые разрабатывают плазменное кильватерное поле и другие новые методы ускорения частиц.

Для следующей итерации рентгеновского лазера, LCLS-II, ученые стремятся создать еще более яркий лазер, который будет генерировать 1 миллион импульсов в секунду, что позволит им наблюдать редкие и исключительно кратковременные события.

Для этого им нужно будет заменить оригинальные медные конструкции на сверхпроводящую технологию.Технология основана на проектах большого международного линейного коллайдера, который предлагается построить в Японии.

«Я в восторге от предвидения первоначальных разработчиков линейного ускорителя SLAC», — добавляет Мерминга. «Мы так много смогли сделать с этой машиной, и конца еще не видно».

Эксперименты с фиксированной мишенью и коллайдером

Расположение: SLAC — Менло-Парк, Калифорния

Первый луч: 1966

Ссылка на временную шкалу SLAC: временная шкала

Предоставлено SLAC

Когерентный источник света линейного ускорителя

Расположение: SLAC — Менло-Парк, Калифорния

Первый луч: 2009

Ссылка на временную шкалу SLAC: временная шкала

Предоставлено SLAC

Увлекательная история и эволюция роботов

История роботов сочетает в себе лучшее из научной фантастики и реальных технологий.От Исаака Азимова до современных промышленных роботов — продолжайте читать, чтобы исследовать увлекательную историю робототехники.

Когда многие американцы думают о слове «робот», сразу приходят на ум годы научно-фантастических образов и боевиков. И хотя научная фантастика часто не попадает в цель, история роботов на самом деле в большом долгу перед мастерами научной фантастики, такими как Айзек Азимов.

Однако, чтобы по-настоящему понять историю и эволюцию робототехники, мы должны дать определение этому термину.Это на удивление сложно сделать. Для наших целей мы собираемся определить робота как машину, способную выполнять рутинные или сложные действия, запрограммированные инженерами. Сегодня роботов можно использовать для хирургии, массажа, исследования космоса, производства и анализа кода, но первые роботы были гораздо более примитивными — они были инструментами, которые могли определять время, или автомотомами, которые могли работать для развлечения.

В широком смысле люди разрабатывают робототехнику и автоматы на протяжении сотен лет.Имея это в виду, давайте рассмотрим любопытную историю роботов и то, как далеко мы продвинулись в области робототехники.

Изобретайте, как египтянин: ранняя робототехника

Египетские водяные часы — один из самых первых случаев «робототехники» в истории человечества. Самый старый образец водяных часов, найденный в гробнице Аменхотепа I, датируется 1500 годом до нашей эры.

На внутреннем контейнере с измерительными линиями нанесены часы слива воды.Емкость была заполнена водой, которая со временем капала. Чтобы узнать время, владелец просто проверил измерение воды. Представьте, что вам нужно наполнить часы водой только после того, как разрядился аккумулятор.

Однако, что действительно сделало это изобретение замечательным, так это не использование воды для определения времени. Скорее, это было то, что сила воды в часах била в гонги или колокола в час с человеческими фигурками.

Греция начала использовать водяные часы в 325 году до нашей эры. И всего 25 лет спустя греческий математик Архитас изобрел второе известное достижение в области робототехники.Archytas спроектировал и построил то, что теперь называется The Pigeon, механическую птицу, которую можно было поднять в воздух с помощью пара.

Леонардо да Винчи был еще одним выдающимся инженером. В 1495 году да Винчи спроектировал и построил то, что сейчас называется Робот-рыцарь. Согласно «Потерянным роботам Леонардо» Марка Эллинга Росхайма, робот мог сидеть, стоять и двигать руками с помощью шкивов и тросов.

Утки и трубы: эволюция автоматизации

В западном мире мы по-настоящему увидели эволюцию современной автоматизации только в 17 веке.Французский изобретатель Жак де Вокансон разработал три автомата. Первый автомат мог играть на флейте до 12 песен. Мы можем только поблагодарить Де Вокансона за то, что это был не диктофон.

Второй автомат мог играть на бубне, барабане и флейте. И третья, и самая известная, была утка.

Утка была способна махать крыльями, двигаться, крякать и даже «есть». Реальные движения и звуки можно сравнить с сегодняшней куклой. Однако первый современный автомат был изобретен в 1810 году Фридрихом Кауфманом из Германии.Этот робот был разработан, чтобы выглядеть как солдат. Используя автоматические мехи, солдат трубил в трубу.

Разработки в области механического программирования

Разработкой механического программирования занималась Ада Лавлейс. Ада Байрон, графиня Лавлейс, была английским математиком, известным написавшим первый алгоритм для аналитической машины.

Аналитическая машина была компьютером общего назначения, предложенным мужем Лавлейс Чарльзом Бэббиджем, другим математиком.Именно Лавлейс смог распознать применение машины и объяснить ее функции британскому истеблишменту в период с 1842 по 1843 год.

Лавлейс умер в возрасте 36 лет, и Бэббидж так и не смог завершить аналитическую машину. Однако двигатель послужил предшественником современного цифрового компьютера.

Дальнейшее развитие: началось с 1800-х годов и теперь мы здесь

В 1898 году знаменитый инвентарь Никола Тесла сконструировал беспроводную торпеду, которой можно было управлять с помощью пульта дистанционного управления.Это был процесс, который он назвал «телеавтоматикой», и роботизированная торпеда была продемонстрирована в Мэдисон-Сквер-Гарден.

Однако термин «робот» не использовался до 1921 года, когда Карел Чапек, чешский писатель, придумал это слово для описания автоматов в художественной литературе. Дополнительный термин «робототехника» позже стал известен писателем Айзеком Азимовым в 1942 году. После мировых войн роботы Айзека Азимова захватили не только популярное воображение послевоенной Америки; они положили начало новой эре в истории робототехники.

Уже в 1946 году был официально построен электронный числовой интегратор и компьютер, или ENIAC. ENIAC был одним из первых электронных компьютеров общего назначения и был запрограммирован Бетти Дженнингс, Фрэнсис Спенс, Марлин Вескоф, Кей МакНалти, Бетти Снайдер, Рут Лихтерман и другими. Примечательно, что Адель Голдстайн является автором руководства по программе ENIAC.

Затем, в 1950 году Ида Роудс стала соавтором языка программирования C-10 для UNIVAC I.UNIVAC I был компьютерной системой, которая позже будет использоваться для определения результатов переписи населения США. Также в 1950 году Джордж Девол изобрел Unimate, первого промышленного робота. Unimate может транспортировать отливки под давлением и сваривать их в автомобили. Подобно современной автоматизации в производстве и других отраслях промышленности, эти промышленные роботы могут быть запрограммированы для выполнения определенной функции в качестве средства замены неквалифицированной рабочей силы. Unimate был одной из важнейших вех в истории роботов.

1960-е и 1970-е были десятилетиями ручных автоматов.Shakey (1966), Stanford Arm (1969) и Silver Arm (1974) привели к появлению Puma350 (1985) и CyberKnife (1992), которые стали инновационной роботизированной технологией в области медицины.

На самом деле, эти похожие на руки автоматы во многом напоминают современную робототехнику. Одним из таких роботов, разработанных Альбертом Чжаном, является Expert Manipulative Massage Automation или Emma. Эмма, продукт сингапурского стартапа AiTreat, представляет собой однорукий робот, созданный для оказания лечебного массажа пациентам-людям.

Современная робототехника в повседневной жизни

Автоматизированная часть робототехники хорошо известна многим американцам, даже если они не получили названия.Как часто вы замечали автоматические машины в течение трех часов, которые вы были втянуты в просмотр «Как это сделано»?

Эти автоматизированные машины заменяют повторяющийся ручной труд, чтобы дать людям возможность осваивать новые навыки в той же области. Например, в судоходной отрасли среднестатистическому сотруднику требуется 15 секунд, чтобы собрать полную коробку (включая пузырчатую пленку, ленту и штрих-код) для отправки.

Чтобы собрать коробку за это время, требуются знания, техника и скорость.Но за такую ​​работу не платят высокой зарплаты.

Робототехника, заменяющая ручной труд, например сборка коробок, открывает новые вакансии в отрасли. Эти должности требуют большей квалификации и более высокой заработной платы.

Дальнейшее развитие технологий с 2000-х годов привело к более совершенной автоматизации и искусственному интеллекту. Автоматизированные машины запрограммированы на выполнение одного действия снова и снова и используются сегодня в производстве, морских исследованиях, космических исследованиях, военном деле и коммерческом сельском хозяйстве.

Искусственный интеллект, или ИИ, запрограммирован для оценки среды и принятия мер для достижения поставленной цели. Последние достижения в этой области привели к созданию программного обеспечения, способного предотвращать кражу личных данных, создавать релевантные поисковые запросы для поисковых систем и взламывать шифры для ФБР. Когда мы смотрим в будущее робототехники, ИИ, вероятно, будет играть важную роль.

Веб-сайты с видео по запросу, такие как Netflix и Hulu, уже используют прогнозную аналитику, чтобы рекомендовать зрителям жанры и шоу.Алгоритмы, объединяющие рекомендации на основе сходства, повышают удовлетворенность клиентов.

Компании также склонны использовать программное обеспечение для анализа настроений, чтобы глубже изучить общественное мнение о продуктах и ​​услугах. Это помогает предприятиям лучше ориентироваться на потребителей. Он также держит их в курсе негативных отзывов, чтобы они могли быстро отреагировать и свести к минимуму ущерб.

Будущее робототехники: что мы будем делать дальше?

Трудно оценить будущее робототехники из-за темпов инноваций.Однако прогнозируется, что роботы, скорее всего, будут играть большую роль в доме и в деловом мире.

Такие продукты, как Google Home, Amazon Echo и Siri от Apple, стали популярными в последние годы. Умные дома также набирают обороты благодаря их удобству и способности экономить на счетах за коммунальные услуги, повышать комфорт и безопасность.

Microsoft, Google и Amazon также разрабатывают более совершенные технологии для делового мира. Например, пользователи Microsoft Office 365 теперь могут принимать и совершать деловые звонки в Microsoft Teams без использования другого приложения.Более того, в распознавании языков появились новые инновации с Google Pixel Buds, которые переводят до 40 языков в режиме реального времени.

Ожидается, что автоматизированные роботы станут более обычным явлением за пределами обрабатывающей промышленности и судоходства. Ожидается, что до 35% организаций в сфере здравоохранения, логистики и коммунального хозяйства начнут изучать использование автоматизированных роботов уже в 2019 году.

Инновации в таких технологиях, как самоуправляемые автомобили, вряд ли сделают так же большую ставку в будущем.Автомобильные аварии с участием беспилотных транспортных средств показывают, что сосуществование импульсивных водителей-людей и осторожных беспилотных автомобилей может быть трудным.

Освоение космоса — это еще одна область, в которой робототехника должна улучшить развитие человека. С тех пор, как Советский Союз «Марс-2» стал первым межпланетным роботом Земли, когда он приземлился на Марс в 1971 году, инженеры разрабатывали все новые и более совершенные технологии.

Например, одна из новейших разработок НАСА, роботизированный внешний локатор утечки аммиака на МКС, обнаруживает утечки аммиака на космических станциях.Использование робота для обнаружения утечек и их устранения в будущем снижает риск для членов экипажа НАСА.

При этом инновации в новых технологиях будут продолжать быстро развиваться, но не обязательно так, как предсказывает научная фантастика. Скорее, прорывы в автоматизации и программировании продолжат улучшать то, что люди стремились продвинуть в течение многих лет: общение, образование и саму жизнь.

Техническая эволюция станков. Исторические заметки.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ

Patxi Aldabaldetrecu
Музей станков Фонда президента в Эльгойбаре

Пресс-качалка Николаса Брио (1626), спроектированная Леонардо да Винчи, на которой была широко распространена чеканка монеты Evolution

до 17 века

С доисторических времен технологическая эволюция станков основывалась на биномиальной herramienta-mquina.На протяжении веков инструмент был продолжением руки человека, пока не появились первые рудиментарные машины, которые помогли в их использовании. Хотя в древности таких станков не существовало; Однако появились два эскиза станков для выполнения операций токарной и сверлильной обработки.

В обоих случаях одной рукой нужно было создать движение вращения заготовки при токарной обработке и инструмента при сверлении. Из-за этой необходимости родилась так называемая «дуга скрипки», инструмент с альтернативным приводом вращения, состоящий из смычка и веревки, который использовался тысячи лет назад до наших дней, а остаточная форма все еще используется в некоторых странах.К 1250 году родился токарный станок с педалью и гибкими полюсами, приводимый в движение ногой, что стало прорывом в области приводов с ДУГ со времен скрипки, что позволило иметь свободную руку для работы с инструментом для токарной обработки.

Гравировка токарного станка с приводом от ARC (1435), принцип работы до сих пор используется в некоторых странах

До конца 15 века не произошло новых достижений. Леонардо да Винчи в своем «Атлантическом кодексе» сделал набросок нескольких токарных станков, которые не могли быть построены из-за отсутствия средств, но которые служили руководством для будущих разработок.Это был токарный станок для нарезания резьбы альтернативной скруткой, один с непрерывным вращением педали, а третий с резьбой с шаблоном шпинделя и сменными колесами.

В начале XVI века Леонардо да Винчи сконструировал три основных машины для чеканки монет: ламинатор, триммер и рокер-пресс. По всей видимости, эти конструкции были использованы Челлини для создания рудиментарного рокерного пресса в 1530 году, но широкое распространение приписывают Николаю Брио в 1626 году.

Так называемая «дуга скрипки», первый инструмент с альтернативным приводом вращения, состоящий из смычка. и веревка, используется даже остаточным образом в некоторых странах.

Открытие комбинации педали со стержнем и шатуном позволило применить ее сначала к колесам заточки, а вскоре после этого и к токарным станкам.Таким образом, по прошествии стольких веков, родилось так называемое непрерывное вращение педали и колесотокарного станка, которое предполагало использование кривошипа, который должен был быть объединен с маховиком для преодоления точек убитых, «высоких и низких»

В конце средневековья использовал станок afiladora, который использует вращающийся абразивный камень, луковое сверло, бербик и токарный станок непрерывного вращения, работая с инструментами из плохой углеродистой стали. Использовались кузнечные молоты и элементарные ружья barrenadoras, приводимые в действие водяными колесами и передачами гайки и болта из дерева типа «фонарик».Началось производство металлических шестеренок, в первую очередь из латуни, применявшихся в инструментах астрономии и механических часах. Леонардо да Винчи потратил много времени на расчет соотношений зубчатых колес и идеальных форм зубьев. Считалось, что все условия для сильного развития уже существовали, но этого не было, до середины 17 века технологическое развитие было практически нулевым.

Станок непрерывного вращения с некоторыми усовершенствованиями продолжал эксплуатироваться долгое время. Введены элементы из чугуна, такие как колесо, опоры главного вала, контрапункт, опирающийся на инструмент 1568 и патрон.Он начал механизировать небольшие куски стали, но потребовалось много лет, чтобы его обобщить. Преподобный Пламье в своей работе «Tourner lart», написанной в 1693 году, указывает на то, что немногие люди способны на токарную обработку железа.

Француз Блез Паскаль, вундеркинд в математике, заявляет о принципе, который носит его имя в «Договоре о балансе жидкости» в 1650 году. Он открыл принцип гидравлического пресса, но никто бы не подумал, что его применение в промышленности. до тех пор, пока Брамах не запатентовал свое изобретение гидравлического пресса в 1770 году в Лондоне.Но похоже, что это были французские братья Перье, с 1796 по 1812 год, которые разработали гидравлические прессы для чеканки денег. С 1840 года компания Cav начала производство гидравлических прессов высокого давления.

Эскиз токарного станка с педальным и двойным полюсом Леонардо да Винчи, который не удалось построить из-за отсутствия средств (15 век)

Заточные станки с вращающимся абразивным камнем, луковые сверла, бербики и токарные станки непрерывного вращения, работающие инструменты из углеродистой стали использовались в конце средневековья

В 17-18 веках производители часов и научных инструментов использовали токарные и высокоточные станки для нарезания резьбы, особенно токарный станок для нарезания резьбы Джесси Рамсдена Инглиш, построенный в 1777 году. .В железной опоре треугольного профиля размещались порты-гермиенты, которые могли сдвигаться в продольном направлении. С помощью кривошипа, приводимого в действие вручную и с помощью набора шестерен для поворота детали, и нарезания резьбы между точками и, в то же время, с помощью рисунка резьбы винта достигался прогресс или желаемый шаг резьбы.

18 век: новый источник энергии

18 век был периодом, когда человек посвятил все свои усилия достижению использования нового источника энергии.Француз Дени Папен испытал свое знаменитое волшебное зелье, приготовленное в 1690 году, и открыл фундаментальный принцип паровой машины. Вскоре после этого, в 1712 году, Томас Ньюкомен приступил к созданию элементарного парового двигателя — машины огня — который использовался для сокращения воды в британских рудниках. Но определенно Джеймс Ватт спроектировал и создал пар для промышленного использования.

Ватт задумал свою идею паровой машины в 1765 году, но не решил проблемы по созданию действующей промышленной машины в 1780 году, пока не прошло пятнадцать лет.После многих неудачных попыток и из-за того, что не было возможности получить допуски при обработке цилиндров с помощью сверлильных станков того времени, разработанных для обработки ружей, именно Джон Уилкинсон в 1775 году построил по заказу Ватта буровую установку. более технически продвинутый и более точный, работает так же, как и предыдущие, с помощью гидравлического колеса. С помощью этой машины, оснащенной оригинальной вращающейся и скользящей головкой, была достигнута максимальная погрешность: «толщина монеты в шесть пенсов на 72 дюйма в диаметре», очень грубый допуск, но достаточный для обеспечения регулировки и герметичности между поршнем и цилиндром. .

Двигатель Ватта явился источником первой промышленной революции; производить далеко идущие изменения, технологические, экономические и социальные; но его строительство было бы невозможно без технической эволюции, как мы видели, станка. Паровая машина обеспечивала немыслимую до того момента мощность и регулярность работы; но он также не подчинялся определенному месту.

Во время наполеоновских войн была выявлена ​​проблема, создавшая отсутствие взаимозаменяемости частей в вооружении.Это была проблема, которую нужно было найти решение, чтобы произвести взаимозаменяемые детали. Он должен был спроектировать соответствующий станок, учитывая, что не было единообразия в измерениях или существующие станки могли рассматриваться как таковые.

Генри Модслей, один из ведущих производителей станков, Инглиш был первым, кто признал необходимость повышения точности всех станков, предназначенных для создания других станков. В 1897 году был построен токарный станок для гибки, что ознаменовало новую эру в производстве станков.Он внес три усовершенствования, которые позволили значительно повысить его точность: конструкция цельнометаллической конструкции, включение плоских направляющих высокой точности для скольжения вагонных ворот и включение точных винтовых шпинделей для активация прогресса. Механические элементы, которые по-прежнему необходимы сегодня.

Расточка j. Гидравлическое колесо с приводом Уилкинсона, изготовленное в 1775 году по заказу Джеймса Ватта. Достигнута точность «толщины монеты в шесть пенсов при диаметре 72 дюйма» (Музей науки, Лондон).

Сверла полностью металлические настольные, с приводом от оси вращения сверла с приводом от руки или трансмиссией, построенные Нэсмитом в 1938 году (Музей науки, Лондон).

19-й век: промышленное развитие

В 1800 году Мадслей построил первый токарный станок, полностью сделанный из металла, для самонарезающих винтов, который служил центральной направляющей шпинделя. Говорят, что Модслей потратил десять лет на создание удовлетворительного стандартного шпинделя.

Чтобы завершить цикл и иметь ссылку на запуск, необходимо было иметь возможность точно измерять произведенные детали, чтобы соответствовать спецификациям, чтобы быть взаимозаменяемыми, Модслей построил винтовой микрометр в 1805 году для своего собственного использования, что он и был крестился именем лорда-канцлера.Джеймс Нэсмит, одаренный ученик Модсли, сказал, имея в виду эту систему измерения, которая может измерять тысячную часть дюйма. Maudslay был построен в 1803 году как первая вертикальная амортаджадора, на которой были установлены чаветеры для шкивов, шестерен и других различных механизмов.

Леонардо да Винчи потратил много времени на расчет соотношений зубчатых колес и идеальных форм зубьев. Считалось, что уже были все условия для сильного развития, но этого не произошло.

Если паровая машина была двигателем, который сделал возможным развитие машин, обеспечивая необходимую энергию, промышленное развитие в 19 веке стало возможным. посредством разработки и производства различных типов машин и рабочих процессов, применяемых для изготовления металлических деталей всех видов.Производство паровых, корабельных, железнодорожных, автомобильных, прокатных станов для сталелитейной промышленности, текстильных машин и т. Д. Может производиться только с использованием станков. С особенностями станка. это единственное существующее средство, с помощью которого можно изготавливать другие станки, и, в общем, также единственный способ сделать любую другую машину или элемент, изготовленный из металлических материалов.

Влияние Модслея на британское станкостроение продолжалось большую часть XIX века через его учеников.Три самых важных производителя в следующем поколении: Ричард Робертс и Джозеф Уитворт работали над его заказами, а Джеймс Нэсмит был его личным помощником. На протяжении 19 века были созданы различные типы станков, которые по количеству и качеству отвечали требованиям обработки всех металлических частей разрабатываемых новых продуктов.

Первый универсальный фрезерный станок, изготовленный Джозефом Р. Браун в 1862 году. Оснащен делителем, консолью с вертикальной прокруткой, поперечным ходом и автоматическим продольным столом с реализацией трансмиссии Кардан

Необходимо спланировать железные пластины для замены гравировки, так родилась первая практическая зубная щетка. мост для промышленного использования, изготовленный Richad Roberts в Англии в 1817 году, который включает направляющую в V и другую плоскость для перемещения стола, несущего детали.В 1836 году Уитворт построил небольшой щеточный мост для обработки деталей размером 1280 мм и шириной 380 в длину. Необходимость заменить резец и лиму небольшими частями была причиной, которая побудила Джеймса Нэсмита в 1836 году спроектировать и построить первую лимадору, названную «стальной рукой Нэсмита». В 1840 году Уитворт усовершенствовал эту машину, включив автоматическое устройство спуска в автомобильные порты.

Прорыв в производстве монет, разработанный немецким механиком Дитрихом Ульмом гнутый пресс, известный как пресс monedera, совершенствовался компанией Ludwig Lwe до 1817 года.Французский Thonelier производит аналогичный пресс и вводит процедуру запуска виролы. С 1863 года наземный инженер и компания Barcelona Maritime начинает производство прессов типа Thonelier для Дома валюты в Мадриде. На Парижской выставке 1867 года Френч Шере представил новинку — механический пресс для трения. Первые машины этого типа были пущены в эксплуатацию на заводе Парижского монетного двора. Вскоре после этого, в 1870 году, американская компания Blis & Williams произвела и продала первые эксцентриковые прессы.

Первыми фрезерными операциями до создания станков, специально предназначенных для этой работы, были токарные станки с педальным приводом, но рождение и его развитие связано с войной за независимость, когда британской колонии в Америке пришлось предпринять собственное промышленное развитие. Необходимость изготовления оружия крупными сериями была определяющим фактором развития мукомольного производства. Американцу Эли Уитни было поручено произвести большое количество винтовок для правительства своей страны.Он изучал возможность серийного производства, для чего и был построен в 1818 году первый фрезерный станок. Он состоял из деревянного каркаса, поддерживаемого четырьмя ножками из кованого железа. Порта-пьезы стола перемещались в продольном направлении по направляющим в форме хвоста Милана и, среди прочего, выделяли хост оси, который можно было отсоединять и демонтировать на зазубренной короне, размещенной на шпинделе тележки. Цельнометаллический фрезерный станок построен в 1830 году, который соединяется с тележкой для вертикальной регулировки.

Токарный станок для гибки Maudslay, ознаменовавший новую эру (1797 г.). Его влияние на британские станки продолжалось на протяжении большей части XIX века через его учеников.

В 1848 году выдающийся американский инженер Хоу вводит новые функции, включающие шкивы в три этапа и смещение в вертикальном, продольном и поперечном направлениях. Два года спустя он разработал первый копировальный аппарат для фрезерования профилей и решительно повлиял на внедрение других значительных улучшений.Очень важный прорыв происходит в 1862 году, когда Дж. р. Браун построил первый универсальный фрезерный станок, оборудованный делителем, консолью с вертикальной прокруткой, поперечным ходом и автоматическим продольным столом с реализацией трансмиссии кардана. С универсальным фрезерным станком, построенным в 1884 году Цинциннати, в котором впервые было установлено скользящее цилиндрическое RAM в осевом направлении, достигается максимальное развитие этого типа станков. Из-за влияния, которое он оказал на строительство нынешних фрезерных центров с ЧПУ, в частности французской компании p.Фрезерный станок Hur, построенный в 1894 году, включал в себя оригинальную головку, которая благодаря предыдущему вращательному движению могла работать в горизонтально-вертикальном и других положениях.

К 1840 году разрабатывает машину, которая была необходима для изготовления плит железных дорог. В то же время Бурдон во Франции и Нэсмит в Англии разработали и построили мощный молот, приводимый в движение паром. Это был правильный метод для встряхивания больших массивов стали, пока в конце 19 века не появились молоты свободного падения.

Уже преподобный Пламье в своей работе «Искусство турнера», написанной в 1693 году, указывает, что «мало людей, способных обрабатывать железо»

До того, как возникла необходимость сверлить стальные детали, становящиеся все толще, Нэсмит был первым, кто 1838 г. — полностью металлический настольный буровой станок с вращением оси, переносящий приводные сверла вручную или с помощью трансмиссии. Несколько лет спустя, в 1850 году, Уитворт построил первую колонную бурильную колонну с приводной трансмиссией Correa, и вращение вала несет долота через набор конических зубчатых колес. .Он носил настольный порт с регулируемыми деталями по вертикали через систему зубчатой ​​рейки. В 1860 году произошло очень важное для сверлильного станка событие — изобретение швейцарского винтового сверла Martignon. Использование этих сверл быстро распространилось, поскольку это был прорыв в производстве и сроке службы инструмента по сравнению с острыми долотами, используемыми до сих пор.

Англичанин Джозеф Уитворт, находясь под влиянием своего учителя Модслея в достижениях, связанных с точностью, важностью торнилло-туерка, построил измерительную машину, которая повысила точность модели, построенной Модслеем, и был особенно заинтересован в решении проблемы направляющие станка и другие поверхности, которые должны быть действительно плоскими.После интенсивного изучения, в 1840 году представил письмо Британской ассоциации в Глазго, озаглавленное: «Одна истинная плоская поверхность, вместо того, чтобы быть широко используемой, считается фактически неизвестной», в котором описывается метод получения плоской поверхности на основе из трех плоских металлических частей.

Whitworth совершенствует параллельный токарный станок, так что монополия 1850 года действительна до сегодняшнего дня, и она была улучшена только с 1890 года с добавлением американцев из коробки Нортона. Уитворт, помимо многих хороших производителей станков, уделял особое внимание производству инструментов и был тем, кто решил проблему анархии резьбы и ущерб, нанесенный этой ситуацией.Он разработал систему резьбы Витворта, основанную на дюймах. Быстро внедрившись в промышленность, в 1841 году он был принят Институтом инженеров-строителей в Англии. Американцы не приняли эту стандартизацию, приняв систему продавца, которая очень мало отличалась от английской системы 1868 года.

Whitney co, построенная в 1818 году для производства большого количества винтовок во время войны за независимость Америки. Узел оси, который можно было отсоединить и обезвредить, выделялся на зазубренной Короне, размещенной на шпинделе тележки.

До 1850 г. англичане были лидерами и практически единственными производителями станков; но на тот момент они в основном занимаются проектированием и производством больших машин, чтобы дать решение механической обработке деталей для железных дорог, которые были приняты. Это было в то время, когда американцы были навязаны миру в производстве легкого оборудования, до конца 19 века, чтобы разработать новые и важные типы универсальных станков и продукции для обработки винтов, деталей швейных и письменных принадлежностей. машины, вооружение, техника и др.

Генри Модслей, один из ведущих производителей станков, Инглиш был первым, кто признал необходимость придания большей точности всем станкам, предназначенным для создания других станков

Необходимость выполнения различных операций на одной и той же части мачты, турели были встроен в револьвер 1854 года в обычные токарные станки для изготовления винтов и небольших вращающихся деталей. Несколько лет спустя, в 1858 году, Х. Стоун разработал первый револьвер для токарного станка, изготовленный компанией «Jones & lamson» из бара; но это было с 1860 года, когда компании «Brown & Sharpe» и «Pratt & Whiney» начали нормально производить машины этого типа.

В качестве дополнения к револьверу токарного станка к 1870 году были разработаны автоматические токарные станки, которые позволили производить большие серии небольших вращающихся деталей. Первая лебедка была разработана Спенсером и изготовлена ​​компанией «Hartford Machine Screw». Компания «Pratt & Whitney» построила первый автоматический звукосниматель с деталями зарядного устройства в 1898 году, и в том же году «The National Acme», первый токарный станок multihusillo.

С 1865 года производительность машин увеличивается, чтобы оснащаться новыми инструментами из стального сплава, обнаруженными Робертом Мушетом.Это позволяет удвоить производительность обработки привычными инструментами из углеродистой стали до Crucible.

В 1843 году в Париже французы построили первый искусственный зуб, положив начало процессу замены песчаника. Для шлифовки цилиндрических деталей в первую очередь использовалась лебедка; соединяя его продольную колесницу с головкой порта-muelas, утяжеляют токарно-точильный станок. В 1870 году «Браун Шарп» производит и предлагает на рынок первый универсальный шлифовальный станок, не достигнув такого качества, пока в 1880 году не добавил устройство для внутреннего шлифования.Компания развивает шлифование плоских поверхностей, построив в 1880 году небольшой шлифовальный станок для мелких деталей и мост шлифовального станка в 1887 году для крупных деталей.

Настоящее развитие производства абразивных инструментов начнется только в конце 19 века. Этому развитию способствовали два обстоятельства. С одной стороны, спрос со стороны автомобильной промышленности на детали из стали, закаленной и обработанной с высоким уровнем качества, а с другой стороны, открытие в 1891 году Эдвардом Гудричем Ачесоном карбида кремния, карборунда: открытие Ачесон позволил получить мощный инструмент для развития скоростного судопроизводства, побудив создание более мощных и точных машин, отвечающих новым требованиям качества.К концу XIX века английская компания Churchill и американская Norton, Landis, Blanchar, Cincinnati и т. Д. Разработали практически все типы шлифовальных станков, которые по своей архитектуре и механическим компонентам используются в наши дни.

С 1898 года, с открытием Тейлором и Уайтом быстрорежущей стали, производятся новые инструменты, которые утроили периферийную скорость резания, увеличивая способность отделения стружки примерно в семь раз, используя машины, адаптированные к новым условиям.

Универсальный фрезерный станок, построенный в 1884 г. в Цинциннати, который впервые был оснащен цилиндрическим цилиндрическим валом скольжения в осевом направлении, достигает максимального развития этого типа станков

20-й век: 1940

Новый век был принят как начало новой эры, у которой был большой потенциал для прогресса. В Соединенных Штатах было выпущено около 8000 автомобилей, но не было организованной промышленности и не было тысяч продуктов, разработанных в течение 20 века, но с энтузиазмом и твердой уверенностью в завтрашнем дне.

Полифазная система генерации Tesla в 1887 году обеспечила доступность электричества для промышленного использования, зарекомендовав себя как новый источник энергии, способный гарантировать стремительное промышленное развитие в 20 веке. Он появляется как раз в нужное время, когда источники энергии XIX века неадекватны. Двигатели постоянного тока, производимые в небольших масштабах, и двигатели переменного тока получили серьезный импульс в начале века, заменив паровые двигатели и турбины, которые до этого момента работали в трансмиссиях промышленных мастерских.Вскоре, очень медленно, но постепенно, они присоединяются непосредственно к индивидуальной форме станка.

В начале века не требовалось производственных допусков более 0,001 дюйма из-за, с одной стороны, чтобы по-прежнему не испытывать недостатка в большей точности для производимых продуктов, а с другой стороны, для которых станки не достигли большей степени точности. Но до того, как новые требования к качеству начали использовать допуски в тысячных долях метра с 1910 года. Соединенные Штаты были мировым производителем микрометров в начале века, и измерение максимальной точности в мастерской зависело от этого прибора.

Спрос на качество и сильная производственная эволюция автомобилей способствовали развитию станков, весов и мер, а также массовому внедрению производственных процессов. Производство сменных деталей постоянно увеличивается, и необходимо повышать производительность инструмента и оборудования. В ответ на эту проблему швейцарский инженер Прренонд Жако проектирует и производит вертикальный сверлильно-фрезерный станок с таблицей полярных координат, где операции выполняются с точностью, недостижимой до того момента.

В 1800 году Мадслей построил после 10 лет работы первый токарный станок, полностью сделанный из металла для самонарезающих винтов, с направляющей его центрального шпинделя.

В 1908 году Генри Форд производит первый серийный автомобиль модели T и 1911 г. устанавливает первую конвейерную цепь в Хайленд-Парке, запускает серийное производство. Многие станки, адаптированные к характеристикам, требуемым автомобильной промышленностью, идеально подходят.

С начала 20 века до зарождения числового управления (ЧПУ) и даже позже, практически во всех машинах сохранились архитектурные формы, которые в этом смысле достигли своей полноты в конце 19 века.Однако они развили и построили другие, более мощные, жесткие, автоматические и точные, и могут достигать более высоких скоростей с добавлением головок втулок или шариковых подшипников; вносят свой вклад в необычайный рост производительности, достигнутый в отрасли в целом, особенно в автомобилестроении и авиастроении.

Эта эволюция в основном была обусловлена, с одной стороны, открытием новых режущих инструментов, как мы видели: карбида быстрорежущей стали, кремния и, после 1926 года, произвела еще один прорыв с открытием, сделанным немецкой компанией Krupp цементированный карбид. твердый металл, представленный на Лейпцигской ярмарке в 1927 году под маркой Widia.С другой стороны, существует автоматизация различных движений за счет применения электродвигателей, гидравлических, пневматических и электрических систем.

Применение гидравлических приводов, сначала шлифовальных станков, а затем копировально-токарных станков и т. Д. Стало возможным, с одной стороны, благодаря усовершенствованию конструкции точных и герметичных цилиндров, а с другой стороны, благодаря развитию насосов, способных перекачивать масло под давлением для приведения в действие вышеупомянутых цилиндров.Это стало возможным благодаря способностям двух великих инженеров: американца Дженни, который спроектировал и построил в 1906 году поршневой насос переменного рабочего объема, и англичанина Хеле Шоу, построившего в 1912 году вращающийся радиально-поршневой насос и насос переменного рабочего объема.

С 1925 года журналы Соединенных Штатов ищут автономные единицы обработки, и в механической обработке рождается понятие передачи деталей. Принимая во внимание, что, за некоторыми исключениями, все операции обработки, сочетающие вращение инструмента с движением хода, могут выполняться с помощью этих единиц; Было обнаружено, что это идеальный станок для обеспечения возможности выполнения различных операций в процессе передачи заготовки на обработку.С 1945 года автомобильные заводы широко использовали передаточные машины, состоящие из автономных агрегатов, для обработки блоков и головок цилиндров.

Первыми фрезерными операциями до создания станков, специально предназначенных для этой работы, были токарные станки с педальным приводом, но рождение и эволюция были связаны с войной за независимость Соединенных Штатов

20 век: с 1941 года

В 1943 году развивался новый порядок революционной работы. Брак русских ученых Лазаренко объявил об их открытии и запустил первые устройства, которые впоследствии позволили обрабатывать их с помощью электроэрозионной обработки.1950-е годы появились первые машины, в которых в основном использовались элементы из других традиционных, которые включали генератор, резервуар для диэлектрика, электрод в форме пресс-формы для станка и т. Д. В 1955 году в Соединенных Штатах появляются первые электроэрозионные станки, спроектированные. как таковые должны обрабатываться путем проплавления; революционизирует сложную и дорогостоящую систему изготовления пресс-форм и штампов. Спустя много лет при поддержке ЧПУ был разработан электроэрозионный электроэрозионный станок с использованием проволоки, который позволяет резать точные и сложные профили с помощью электрода, состоящего из очень тонкой проволоки и истории детали, управляемой ЧПУ.

Первые станки, произведенные в Испании: пресс типа Thonelier, построенный La Maquinista Terrestre y maritime в 1863 году для Валютной палаты в Мадриде. Он построил первые песеты, которых сейчас не хватает.

Электроника и компьютеры, поддерживаемые первыми, привели к новой промышленной революции. Отправной точкой должен быть 1945 год, когда два ученых из Университета Пеннсилванья, Джон В. Мэнкли и Дж. Преспер Эккер создал первый цифровой электронный компьютер, который действительно работал в мире.Известный как ENAC, он был объемным, потреблял много энергии и его было сложно программировать, но он работал.

В 1948 году Джон Парсон начинает применение станков с числовым программным управлением, чтобы решить проблему фрезерования сложных трехмерных поверхностей для аэронавтики. В 1949 году Парсон заказал дизайн сервомеханизмов управления фрезерного станка в Массачусетском технологическом институте. В 1952 г. действовал экспериментальный контроль, примененный к фрезерному станку Цинциннати.При программировании использовался двоичный код на бумажной ленте, а машина выполняла одновременные движения, координированные по трем осям. 1955 Представляет несколько станков на ярмарке в Чикаго, управляемых картами и перфолентой. ВВС США заинтересовались системой и сделали заказ на 170 станков стоимостью 50 миллионов долларов для нескольких престижных американских производителей, чтобы извлечь из этого выгоду. Но модели, разработанные в 1950-х и 1960-х годах, были очень эффективными и очень дорогими.

Это было с 1970-х годов, с развитием микроэлектроники, когда CN превратилась в компьютер с числовым программным управлением (ЧПУ) для интеграции компьютера в систему.Но это определенно было в 1980-х годах, когда широкое распространение ЧПУ из-за развития электроники и информатики вызвало революцию, в которую мы все еще погружаемся.

Помимо фрезерных станков, числовое управление было распространено на сверлильные, токарные и сверлильные станки. Но быстро обнаружил, что есть потенциал для автоматизации, чем тот, который доступен на классических станках, и появилась новая концепция станка: центр обработки вызовов.Так родился станок, способный выполнять фрезерование, сверление, нарезание резьбы, мандринар и т. Д., Который включает в себя хранилище инструментов и систему их автоматической смены, поэтому числовое управление упорядочивает положения и траектории деталей и ускоряет скорость инструментов, токарные инструменты и их подбор.

Технологические достижения CN были доминирующим аспектом, затронувшим все станки, даже универсальные. В каком-то аспекте машины стали более простыми, потому что определенные функции механической системы были переданы электронной.Управление осуществлялось одновременно по нескольким осям, как в случае обрабатывающих центров, токарных станков и т. Д., Что было невозможно до внедрения ЧПУ.

Обозначение станков сместилось в сторону усовершенствованных станков, что относится к станкам с числовым программным управлением, большое количество которых разработано в соответствии с модульными критериями, обеспечивающими взаимозаменяемость и взаимодополняемость, возможность интеграции в ячейки или гибкие производственные системы, позволяющие как интегрированная, так и гибкая автоматизация

В течение нескольких лет следует отметить возрастающую потребность в оснащении машин передовыми системами загрузки и загрузкой автоматических манипуляторов, шарнирных роботов, рам и т., индивидуальная машина становится маленькой гибкой ячейкой. Это связано с требованиями перерабатывающей промышленности, в основном в автомобильной промышленности, которая ввела в действие процессы прерывистого производства, понятие, которое охватывает производство в малых и больших сериях.

Мы совершаем революцию, которая переходит от экономики, основанной на принципах механики, то есть массового производства, единообразия продуктов и т. Д., К экономике, которая характеризуется гибкостью, быстрой реакцией на эволюция рынков, адаптируемость продуктов и т. д.Это было необходимо для интеграции технологий, основанных на механике и электронике, — мехатроники, — что входит в новую индустриальную культуру, обусловленную глобальным и междисциплинарным подходом к проблемам производства.

Сеянка, показывает самые передовые технологии на сегодняшний день. Это архитектура параллельной кинематики типа stiquito, разработанная Fundacin Tekniker. Еще нужно время, чтобы сделать это широко. В будущем, возможно, этот тип машин будет считаться историей.

Может быть, это слишком продвинулось в каком-то направлении, и кажется, что создание линий производства гибких, более рентабельных, более надежных и меньших проблем с обслуживанием для ячеек было остановлено, хотя это исключает, что эти ячейки спроектированы в таком способ, которым в будущем они могут быть интегрированы в более сложные системы, ориентированные на автоматическое производство. Теперь переходим к производству ячеек или линий, которые составляют различные типы машин и установок, чтобы выполнить полный процесс обработки деталей в одном объекте, то же самое для призматических деталей, чем вращение.

Высокая степень автоматизации не позволила должным образом скорректировать степень использования; обращение выявило недостатки с точки зрения доступности машин и систем, а значит, недостаточную производительность по сравнению с ее высокой стоимостью. В большинстве случаев, когда вы запускаете процесс обработки деталей на станке, только 40% общего доступного времени должно быть обработано, а оставшиеся 60% расходуются на другие инструменты, загрузку и выгрузку деталей, расположенных, неисправностей, поломок. и инструменты для заточки и т. д.

Однако текущая ситуация с микроэлектроникой с возможностью получения открытых средств управления на базе персональных компьютеров; Он позволяет встраивать и обрабатывать современные станки, автоматическое измерительное оборудование, датчики для обнаружения неисправностей, вибрации, износа или поломки инструментов и т. Д., Обеспечивая им высокую степень автономности, что позволит выполнять длительную работу без присмотра, либо когда эти машины работают индивидуально, чем когда они включены в систему.

Мы стали свидетелями периода больших технологических достижений в проектировании и производстве станков, но кажется необходимым продолжить пересмотр концепций и приступить к оптимизации применения существующих технологий. Пользователям обычно требуется повышенная доступность машин и систем, то есть более высокая степень использования или больший срок службы чипа. Они просят машины более адаптированные к их потребностям, более надежные, более качественные и точные. С другой стороны, большое количество машин требует большей точности и надежности, большей мощности и доступности для работы на высоких скоростях, что означает обеспечение им большей жесткости.

В машинах, работающих на деформацию, в которых пресс является типичным показателем, влияние электроники в целом было меньше, чем среди тех, которые работают путем отделения стружки. Однако революцию представляло его применение в штамповочных машинах, фальцевальных станках, машинах для резки с помощью лазера и некоторых типах станков, сочетающих в себе вырубную штамповку и лазер.

Он попытался ввести и обобщить применение новых материалов, в основном в конструкциях машин, с использованием армированных бетоном термореактивных смол и гранитного синтетического материала, смеси гранита и эпоксидной смолы, но трудно заменить песок или традиционную серую чугун, который по-прежнему остается дешевым и эффективным материалом, характеристики и поведение которого также хорошо известны во времени.Следует отметить положительно развитие станков параллельной конструкции типа протура, по специальности технологический центр Tekniker накопил значительный опыт за последние годы. У них есть то преимущество, что они очень просты по своей архитектуре, но все же не годятся для больших держав, поскольку их программирование является сложным.

Электричество как раз в нужное время, когда источников энергии 19 века недостаточно.

В механическом аспекте развивается, хотя следует отметить развитие мандрино с высокой скоростью вращения, используемых в «высокоскоростном фрезеровании».Что касается привода перемещения, в частности, в некоторых приложениях постепенное внедрение так называемых «линейных двигателей». Большим преимуществом этой системы является то, что она позволяет достичь высоких скоростей перемещения, значительно уменьшая трение при отсутствии какой-либо физической поддержки между ротором и статором.

За последние двадцать лет в производстве инструментов произошли очень позитивные изменения. Конструкция стружки, разработанная с новыми геометрическими формами, адаптированная к характеристикам материала и процессу его обработки, значительно улучшила характеристики режущего инструмента.Кроме того, технология нанесения покрытий при производстве твердосплавных инструментов, покрытых тонким слоем нитрида или карбонитруро титана с помощью процедуры химического осаждения из паров (CVD), внесла очень значительный вклад в увеличение производства современных ЧПУ. машины. С такими же положительными результатами для покрытия стали в основном используется дополнение к предыдущему процессу нанесения покрытия, которое осуществляется физическим осаждением паром (PVD).

Кубический нитрид бора CBN (кубический нитрид бора) находит множество применений в механической обработке, первоначально отмечалось его использование в автомобильной промышленности, высокопроизводительном шлифовании, шлифовании с полным двором и бесцентровом шлифовании.Основное открытие этого материала компанией RH GE Wentorf относится к 1957 году.

Следует отметить, что с появлением PCBN (поликристаллический кубический нитрид бора) были созданы новые типы инструментов для различных применений: фрезерование, токарная обработка и т. Д. Этот материал позволяет приложить к инструменту большие усилия (например, прерывистое резание и очень твердые материалы), и может обеспечить высокие скорости обработки и / или увеличенные возможности стартового материала. Благодаря CBN и PCBN исследуются новые процессы обработки, чтобы обеспечить особое внимание к окружающей среде.Сегодня мы можем говорить об экологической обработке.

Наконец, следует отметить, что испанская промышленность, зародившаяся в начале 20-го века скромным образом, а сто лет спустя производство станков, вела технологический разрыв, который невозможно было преодолеть, пока в 1982 году она не достигла череды новых технологий. в тот момент, когда происходили. Приложив большие усилия, этот сектор стал конкурентоспособным на международном уровне. Все это стало возможным благодаря сильным инвестициям в исследования и разработки, созданию технологических центров, продвигаемых Правительством Басков, работе, проделанной AFM через Invema и технологических центров типа компании Ideko в группе Danobat, Fatronik, Ona one и т. Д.

Связанные компании или предприятия

Asociación Española de Fabricantes de Máquinas-herramienta, Accesorios, Componentes y Herramientas

Fundación Fatronik, S.A. (Tecnalia)

Fundación Museo de Máquina-Herramienta

Invema — Fundación devestigación de la máquina-herramienta

автоматизация | Технология, типы, рост, история и примеры

Автоматизация , применение машин к задачам, которые когда-то выполнялись людьми, или, все чаще, к задачам, которые в противном случае были бы невозможны.Хотя термин «механизация» часто используется для обозначения простой замены человеческого труда машинами, автоматизация обычно подразумевает интеграцию машин в самоуправляемую систему. Автоматизация произвела революцию в тех областях, в которых она была внедрена, и едва ли есть какой-либо аспект современной жизни, на который она не повлияла.

Британская викторина

Гаджеты и технологии: факт или вымысел?

Виртуальная реальность используется только в игрушках? Использовались ли когда-нибудь роботы в бою? В этой викторине вы узнаете о гаджетах и ​​технологиях — от компьютерных клавиатур до флэш-памяти.

Термин «автоматизация» появился в автомобильной промышленности примерно в 1946 году для описания все более широкого использования автоматических устройств и средств управления на механизированных производственных линиях. Происхождение слова приписывается Д.С. Хардеру, в то время инженеру Ford Motor Company. Этот термин широко используется в производственном контексте, но он также применяется за пределами производства в связи с множеством систем, в которых существует значительная замена человеческих усилий и интеллекта механическими, электрическими или компьютеризированными действиями.

В общем случае автоматизация может быть определена как технология, связанная с выполнением процесса с помощью запрограммированных команд в сочетании с автоматическим управлением с обратной связью для обеспечения надлежащего выполнения инструкций. Полученная система способна работать без вмешательства человека. Развитие этой технологии становится все более зависимым от использования компьютеров и компьютерных технологий. Следовательно, автоматизированные системы становятся все более изощренными и сложными.Продвинутые системы представляют собой уровень возможностей и производительности, которые во многих отношениях превосходят возможности людей выполнять те же действия.

Технология автоматизации достигла такой степени, что на ее основе развился ряд других технологий, получивших признание и собственный статус. Робототехника — одна из таких технологий; это специализированная отрасль автоматизации, в которой автоматизированная машина обладает определенными антропоморфными или человекоподобными характеристиками.Самая типичная человекоподобная характеристика современного промышленного робота — это его механическая рука с приводом. Рука робота может быть запрограммирована на выполнение последовательности движений для выполнения полезных задач, таких как загрузка и разгрузка деталей на производственной машине или выполнение последовательности точечной сварки на деталях из листового металла кузова автомобиля во время сборки. Как следует из этих примеров, промышленные роботы обычно используются для замены рабочих на фабриках.

В этой статье рассматриваются основы автоматизации, в том числе ее историческое развитие, принципы и теория работы, приложения на производстве и в некоторых услугах и отраслях, важных в повседневной жизни, а также влияние на человека и общество в целом. В статье также рассматривается развитие и технология робототехники как важная тема автоматизации. По связанным темам см. Информатика и обработка информации.

Историческое развитие автоматизации

Технология автоматизации возникла из смежной области механизации, которая зародилась в период промышленной революции.Механизация означает замену силы человека (или животных) механической силой в той или иной форме. Движущей силой механизации была склонность человечества создавать инструменты и механические устройства. Здесь описаны некоторые важные исторические достижения в области механизации и автоматизации, которые привели к созданию современных автоматизированных систем.

Ранние разработки

Первые орудия из камня представляли попытки доисторического человека направить свою физическую силу под контроль человеческого разума.Несомненно, тысячи лет потребовались для разработки простых механических устройств и машин, таких как колесо, рычаг и шкив, с помощью которых можно было увеличить силу человеческих мышц. Следующим шагом была разработка механических машин, для работы которых не требовалась человеческая сила. Примеры этих машин включают водяные колеса, ветряные мельницы и простые устройства с паровым приводом. Более 2000 лет назад китайцы разработали отбойные молотки, приводимые в движение проточной водой и водяными колесами.Ранние греки экспериментировали с простыми реактивными двигателями, работающими от пара. Механические часы, представляющие собой довольно сложную сборку с собственным встроенным источником питания (гирькой), были разработаны около 1335 года в Европе. Ветряные мельницы с механизмами автоматического поворота парусов были разработаны в средние века в Европе и на Ближнем Востоке. Паровая машина стала крупным достижением в развитии механических машин и положила начало промышленной революции. За два столетия, прошедшие с момента появления парового двигателя Ватта, были разработаны двигатели и механизмы, которые получают энергию из пара, электричества, химических, механических и ядерных источников.

Каждая новая разработка в истории механических машин привносила повышенные требования к устройствам управления, чтобы использовать мощность машины. Самые ранние паровые машины требовали, чтобы человек открывал и закрывал клапаны, сначала для впуска пара в поршневую камеру, а затем для его выпуска. Позже был разработан золотниковый механизм для автоматического выполнения этих функций. Тогда единственной потребностью человека-оператора было регулирование количества пара, регулирующего скорость и мощность двигателя.Эта потребность в человеческом внимании при работе паровой машины была устранена с помощью регулятора летающего шара. Это устройство, изобретенное Джеймсом Ваттом в Англии, состояло из утяжеленного шара на шарнирном рычаге, механически соединенном с выходным валом двигателя. Когда скорость вращения вала увеличивалась, центробежная сила заставляла взвешенный шар перемещаться наружу. Это движение управляло клапаном, который уменьшал количество пара, подаваемого в двигатель, тем самым замедляя двигатель. Регулятор с летающим шаром остается элегантным ранним примером системы управления с отрицательной обратной связью, в которой увеличивающийся выход системы используется для уменьшения активности системы.

Отрицательная обратная связь широко используется как средство автоматического управления для достижения постоянного рабочего уровня для системы. Типичным примером системы управления с обратной связью является термостат, используемый в современных зданиях для регулирования температуры в помещении. В этом устройстве снижение температуры в помещении приводит к замыканию электрического переключателя, таким образом, включается нагревательный элемент. При повышении температуры в помещении переключатель размыкается и подача тепла отключается. Термостат можно настроить на включение нагревательного элемента при любой конкретной уставке.

Еще одним важным достижением в истории автоматизации стал жаккардовый ткацкий станок (см. Фотографию), который продемонстрировал концепцию программируемого станка. Около 1801 года французский изобретатель Жозеф-Мари Жаккар изобрел автоматический ткацкий станок, способный создавать сложные узоры на текстиле, управляя движениями множества челноков из нитей разного цвета. Выбор различных рисунков определялся программой, содержащейся в стальных картах, в которых были пробиты отверстия. Эти карты были предками бумажных карт и лент, которые управляют современными автоматами.Концепция программирования машины получила дальнейшее развитие в конце XIX века, когда Чарльз Бэббидж, английский математик, предложил сложную механическую «аналитическую машину», которая могла бы выполнять арифметические операции и обработку данных. Хотя Бэббидж так и не смог его завершить, это устройство было предшественником современного цифрового компьютера. См. Компьютеры.