background image

 

PODSTAWY  ROBOTYKI 

 

Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki 

Kierunek: Automatyka i Robotyka 

Studium Dzienne Magisterskie 

Rok III,  semestr VI 

1. Organizacja przedmiotu 

 

 

 

Informacje organizacyjne 

 

•  Prowadzący:  

∗  Wykłady: 2godz. w sem. VI ⇒  prof. dr hab. inż. Andrzej Grono, prof. nadzw. PG, tel. 

2056, konsultacje w pok. 205 w godzinach ustalonych, 

∗  Laboratorium 1 godz. w sem. VI ⇒ adiunkci.

 

 
•  Program i harmonogram zajęć: 

∗  Wykłady ⇒  2 godz. x 15 tyg. = 30 godz. w sem. VI zgodnie z rozkładem zajęć – 

ramowy program w załączeniu, 

∗  Wycieczka  techniczna  ⇒    1  dzień  w  maju,  na  koszt  studentów  (propozycja,  udział 

dobrowolny), 

∗  Laboratorium  ⇒  2  godz.  x  7  =  14  oraz  1  godz.  wprowadzenia  w  sem.  VI  zgodnie  z 

rozkładem zajęć, 

 

•  Literatura ⇒ z załączeniu. 
•  Przykładowe zagadnienia kontrolne ⇒ w załączeniu. 
 
•  Forma zaliczenia przedmiotu: 

∗  Wykłady ⇒ zaliczenie pisemne w czasie trwania roku, według punktacji podanej przy 

ocenie sprawozdania, 

∗  Laboratorium ⇒ zasady w załączeniu, 
∗  Do indeksu jest wpisywana jedna ocena, jako średnia arytmetyczna pozytywnych ocen z 

wykładów i laboratorium. 

 

Dodatkowe uwagi:  
 

  Obecność na wykładach nie jest obowiązkowa 

Wszelkie komunikaty organizacyjne są podawane wyłącznie podczas zajęć i 
mają moc obowiązującą 

Wyniki egzaminu i zaliczeń nie są wywieszane do wiadomości publicznej 

Wpisywanie do indeksów odbywa się wyłącznie grupowo

 

 

background image

 

Ramowy program wykładów 

 

01   

Wprowadzenie 

02   

Roboty przemysłowe jako narzędzia 

03   

Budowa robotów przemysłowych 

04   

Napędy robotów przemysłowych  

05   

Wprowadzenie do kinematyki robotów 

06   

Chwytaki głowice technologiczne 

07   

Sterowanie robotów przemysłowych  

08   

Metodyka wprowadzania robotów przemysłowych do przemysłu  

 

Roboty przemysłowe w elastycznych systemach produkcji  

10   

Charakterystyki robotów przemysłowych i ich badanie 

11   

Przykłady zastosowania robotów w przemyśle 

12   

Bezpieczeństwo na zrobotyzowanych stanowiskach pracy  

13   

Poza przemysłowe zastosowania robotów  

14   

Symulacja robotów przemysłowych 

15   

Zasilanie robotów 

16   

Sztuczne mięśnie 

17   

Perspektywy rozwoju robotów 

 

background image

 

Program i harmonogram ćwiczeń laboratoryjnych  

Ustalenia wstępne 

 

Ćwiczenia  laboratoryjne  będą  odbywały  się  w  sali  E-54.  Program  i  harmonogram 

ćwiczeń laboratoryjnych będzie podany do wiadomości przed rozpoczęciem zajęć, na tablicy 
ogłoszeń,  znajdującej  się  przed  tą  salą.  Podziału  na  grupy  dokona  prowadzący  zajęcia,  przy 
wydatnym  udziale  studentów.  Ćwiczenia  laboratoryjne  odbywają  się  według  skryptu 
Politechniki  Gdańskiej:  Podstawy  Robotyki  Laboratorium  pod  redakcją  A.  Grono,  Gdańsk 
2001,  który  jest  do  nabycia  w  Księgarni  Politechniki  Gdańskiej  znajdującej  się  w  Gmachu 
Głównym.  
 
Do zaliczenia ćwiczeń bierze się pod uwagę następujące elementy: 
przygotowanie 

 

 

 

(2-5,5), 

wykonanie programu   

 

 

(2-5,5), 

sprawozdanie, przy czym: 

strona redakcyjna 

 

 

05 punktów (R)  

sposób prezentacji 

 

 

05 punktów (P) 

wartość merytoryczna   

 

14 punktów (M) 

wnioskowanie,   

 

 

10 punktów (W) 

                                                      

 

--------------- 

 

 

 

 

 

  

 Σ

Σ

Σ

Σ =  34 p 

Skala ocen: 

Σ ⊂  〈00; 21)   ⇒   

2,0 

Σ ⊂  〈21; 25)   ⇒   

3,0 

Σ ⊂  〈25; 28)   ⇒   

3,5 

Σ ⊂  〈28; 30)   ⇒   

4,0 

Σ ⊂  〈30; 32)   ⇒   

4,5 

Σ ⊂  〈32; 34)   ⇒   

5,0 

Σ ⊂ 

 〈34〉  ⇒ 

5,5 

 
Uwagi dotyczące sprawozdania: 
1.  Na pierwszej stronie należy podać wszystkie, niezbędne dane identyfikacyjne 
2.  Należy stosować się do uwag zawartych w części wstępnej skryptu 
3.  Nie należy przepisywać treści części wprowadzającej do ćwiczenia zawartej w skrypcie 
4.  Należy  omówić  metody  pomiaru  stosowane  w  ćwiczeniu  oraz  podać  schematy 

pomiarowe, według których realizowano pomiary 

5.  Tablice wykresy należy przedstawić umiejętnie z zachowaniem jasnych reguł komunikacji 

autor/czytelnik 

6.  Należy  dokładnie  ustosunkować  się  do  otrzymanych  wyników,  ew.  wspierając  się 

aparatem matematycznym 

 

background image

 

Literatura do całości przedmiotu 

 

A. Podstawowa 
 
1.  Niederliński A.: Roboty przemysłowe. Warszawa: WSiP 1981.  
2.  Kaczmarczyk A.: Roboty przemysłowe lat osiemdziesiątych. Warszawa: WKŁ 1984.  
3.  Buda  J.,  Kováč  M.:  Zastosowanie  robotów  przemysłowych.  Wydawnictwa  Naukowo- 

Techniczne, Warszawa 1979.  

4.  Craig J.: Wprowadzenie do robotyki. Warszawa: WNT 1993. 
5.  Pr.  zb.  pod  red.  A.  Moreckiego  i  J.  Knapczyka:  Podstawy  robotyki.  Warszawa:  WNT 

1999. 

6.  Pr.  zb.  pod  kierunkiem  M.  Olszewskiego:  Manipulatory  i  roboty  przemysłowe, 

automatyczne maszyny manipulacyjne. Warszawa: WNT 1992.  

7.  Morecki A., Knapczyk J., Kędzior K.: Teoria mechanizmów i manipulatorów. Podstawy i 

przykłady zastosowań w praktyce. WNT Warszawa 2002. 

8.  Arendt R., Grono A., Kubiak P., Orzechowski P., Opaliński A.: Podstawy Robotyki 

Laboratorium. Skrypt pod redakcją A. Grono. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej. 
Gdańsk 2001. 

9.  Barczyk  J.:  Laboratorium  Podstaw  Robotyki.  Oficyna  Wydawnicza  Politechniki 

Warszawskiej, Warszawa 1994. 

10.  Barczyk  J.:  Budowa  robotów  przemysłowo-edukacyjnych  L1  i  L2.  Instytut  Automatyki 

Przemysłowej Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1991.  

11.  Workspace User Manual. Robot Simulations 1991. 
12.  OBRUSN: Dokumentacja  techniczno-ruchowa.  Robot  przemysłowo-edukacyjny  L2. 

Toruń 1991. 

13.  Borenstein J., Everett H. R., Feng L.: Where am I? Sensors and methods for mobile robot 

positioning.  Edited  and  compiled  by  Borenstein  J.  The  University  of  Michigan,  1996 
(osiągalna w formie cyfrowej). 

 
B. Uzupełniająca 
 
  PIAP. ZN79/MERA  018/211. Roboty przemysłowe PR02. Wymagania i badania. 
  Maślanek  R.,  Jaworska  I.  Sterowanie  neuronowe  manipulatorem.  Pakiet  programów  do 

laboratorium  dydaktycznego.  Materiały  XII  Krajowej  Konferencji  Automatyki.  Gdynia, 
6-8 września, 1994. str. 274-279.  

  Jaworska J.,  Łaski T.:  Sterowanie  odporne  manipulatorem.  Pakiet  programów  do 

laboratorium  dydaktycznego.  W:  /Materiały/  XI  KKA.  Białystok  -  Białowieża,  17-20 
września  1991.  Białystok:  Politechnika  Białostocka,  Podkomitet  Automatyki  Polskiego 
Komitetu  Pomiarów, Automatyki i Robotyki NOT. 

  Arendt R.: Budowa i algorytmy działania modelu laboratoryjnego sterowanej numerycznie 

wiertarki  do  obwodów  drukowanych.  Zeszyty  Naukowe  Politechniki  Śląskiej,  seria 
Automatyka z. 118, Gliwice 1996, s. 33 - 42.  

  Narewski  J.:  Koncepcja  oraz  oprogramowanie  sterowanej  mikrokomputerowo  wiertarki 

numerycznej  do  obwodów  drukowanych.  Praca  dyplomowa  magisterska.  Wydział 
Elektryczny PG, specjalność Automatyka i Robotyka. Gdańsk 1995.  







  Tadeusiewicz R.: Systemy wizyjne robotów przemysłowych. Warszawa: WNT 1992. 
  Tadeusiewicz R.: Sieci Neuronowe. Akademicka Oficyna Wydawnicza. Warszawa: 1993. 
  OBRUSN:  Robot przemysłowo - edukacyjny L2.  Prospekt ri 2. doc. Toruń.  

background image

 

  Grzechca  W.,  Kałuski  J.:  Wybrane  zagadnienia  badań  i  pomiarów  robotów 

przemysłowych. Politechnika Śląska, Skrypty Uczelniane Nr 1815, Gliwice 1994. 

  Romsom E.P., Duin R. P. W.: Model Based Recognition of 3D Objects From Single 2D 

Images.  Proceedings  of  2nd  Inetrnational  Conference  on  Autonomous  Systems. 
Amsterdam: December 1989. 

  Bernhard R. Albright S.L. et al, Robot calibration, Chapman & Hall, London 1993. 
  Menq  C.  H.,  Borm  J.  H.,  Lai  J.  Z.:  Estimation  and  observability  measure  of  parameter 

errors  in  a  robot  kinematic  model.  Proceedings  USA-Japan  Symposium  on  Flexible 
Automation. Minneapolis, Minnesota, 1998, s. 73-79. 

  Robinson P., Orzechowski P.: Experiences of robot simulation and off-line programming 

using WORKSPACE. Proceedings of the Twelfth Conference of the Irish Manufacturing 
Comitee. 6th-8th September 1995, Cork. University College Cork 1995, s. 141-148. 

  Rosenblatt F. Principles of  Neurodynamics. Spartan Books. Washington DC: 1962. 
  Fukushima K. Cognitron: Self-Organizing Multilayered Neural Network. Biol. Cybernet. 

Nr 20, str. 121-136. 1975. 

  Fukushima K. Cognitron: Self-Organizing Multilayered Neural Network. NHK Technical 

Monograph Nr 30. 1981. 

  Fukushima  K.,  Miyake  S.  Neocognitron:  A  New  Algorithm  For  Pattern  Recognition 

Tolerant Of Deformations And Shifts In Position. Pattern Recognition Vol. 15, Nr 6, str. 
455-469, 1982. 







  Szakacsits  S.  User’s  Guide  NeoC  Explorer  Version  1.0.  Jozef  Attila  University, 

Szeged, Hungary 1994. 

 
C. Pomocnicza  
 
  Materiały na CD dostarczane przez prowadzącego. 
 

background image

 

 

 

Zagadnienia kontrolne 

 
1. 

Systemowa interpretacja różnych form pracy ludzkiej. 

2. 

Przyczyny rozwoju robotów. 

3. 

Generacje robotów przemysłowych. 

4. 

Parametry techniczne robota przemysłowego. 

5. 

Dokładność ruchu i zdolność rozdzielcza mechanizmów robota przemysłowego. 

6. 

Podstawowe schematy kinematyczne manipulatorów robotów przemysłowych. 

7. 

Chwytaki i głowice technologiczne. 

8. 

Podstawowe rodzaje przekładni mechanicznych stosowanych w manipulatorach. 

9. 

Układy sterowania robotów. 

10. 

Efektywność ekonomiczna i aspekty społeczne robotyzacji. 

11. 

Przestrzeń robocza manipulatora. 

12. 

Specyfika urządzeń współpracujących z robotami. 

13. 

Metody uczenia robota. 

14. 

Zastosowania poza przemysłowe robotów. 

15. 

Metody programowania robotów. 

16. 

Główne części składowe robota przemysłowego. 

17. 

Napędy manipulatorów. 

18. 

Klasyfikacja robotów. 

19. 

Zastosowania robotów. 

20. 

Liczba stopni manipulatora. 

21. 

Systemy współrzędnych manipulatorów. 

22. 

Perspektywy rozwoju robotów. 

23. 

Metodyka wprowadzania robotów do przemysłu.  

 

 

 
 
 
 
 
 
 

 

background image

 

2. Słowo wstępne - ROBOTYKA W XXI WIEKU 

 
Można  śmiało  zacząć  od  słów  Już  starożytni  ...  .  Istotnie,  właśnie  w  już  starożytności 

skonstruowano aniołka podającego ręcznik królowi po kąpieli. Wprawdzie nie był to robot w 
sensie  obecnej  definicji,  ale  można  uznać  tę  konstrukcję  za  protoplastę  obecnych  robotów. 
Termin  robot  pochodzący  od  słowa  czeskiego  robota,  oznaczającego  niewolniczą, 
pańszczyźnianą pracę, po raz pierwszy został użyty przez czeskiego pisarza Karola Čapka w 
fantastycznym  dramacie  RUR-Robot  Uniwersalny  Rossuma  wydanym  w  1920  roku.  Utwór 
zyskał dużą popularność i pojęcie robot weszło do niemal wszystkich języków europejskich. 
Pierwotnie  oznaczało  sztucznego  człowieka.  Dopiero  w  połowie  lat  sześćdziesiątych  słowo 
robot  uzupełniono  przymiotnikiem,  tworząc  nowe  pojęcie  robot  przemysłowy.  W  tym 
znaczeniu  ta  konstrukcja  nie  jest  kopią  człowieka,  a  jedynie  ma  za  zadanie  wyręczać 
człowieka  w  wykonywaniu  licznych  prac,  zwłaszcza  monotonnych  oraz  uciążliwych, 
związanych  z  procesem  produkcyjnym.  Tak  narodziła  się  robotyka  i  od  czasu  jej  powstania 
budzi zrozumiałe zainteresowanie. Dotyczy to również Polski, chociaż trudno uznać, że jest to 
kraj w tym względzie przodujący.  

Stosunkowo późno, wprowadzono u nas nauczanie robotyki, bowiem kierunek studiów 

Automatyka i Robotyka został powołany dopiero w 1987 roku. W zakresie robotyki studenci 
Wydziału  Elektrotechniki  i  Automatyki  Politechniki  Gdańskiej  uczestniczą  obowiązkowo  w 
przedmiocie Podstawy Robotyki, który jest w całości prowadzony przez Katedrę Automatyki. 
Studenci  mogą  również  wybierać  dodatkowe  przedmioty  z  tego  kierunku  studiów, 
prowadzone przez inne Katedry Politechniki Gdańskiej. W nowym programie studiów udział 
robotyki  znacznie  zwiększono,  podwójnie  rozszerzając  czas  przeznaczony  na  Podstawy 
Robotyki  oraz  wprowadzono  nowy  przedmiot  Mechatronika  powstały  na  bazie  przedmiotu 
Urządzenia Automatyki i Robotyki.

 

Program  wykładów  przedmiotu  Podstawy  Robotyki  obejmuje  mechanikę  i 

projektowanie  robotów,  sterowanie  robotów,  sensorykę  i  elementy  inteligencji  maszynowej 
oraz robotykę przemysłową i ze wzglądu na brak aktualnie przedmiotu Roboty Przemysłowe, 
program Podstaw Robotyki częściowo zawiera elementy tego pierwszego. 

Laboratorium z Podstaw Robotyki jest prowadzone dla studentów odbywających studia 

na kierunku Automatyka i Robotyka zarówno na Wydziale Elektrotechniki i Automatyki jak i 
na Wydziale Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej. Cwiczenia są 
prowadzone  według  skryptu  Politechniki  Gdańskiej  współautorstwa:  Ryszarda  Arendta, 
Andrzeja  Grono,  Pawła  Kubiaka,  Artura  Opalińskiego  i  Piotr  Orzechowskiego  pt.: 
„Laboratorium podstaw robotyki”, wydanego pod redakcją Andrzeja Grono. 

Laboratorium  Podstaw  Robotyki  jest  wyposażone  w  dwa  roboty  przemysłowo-

edukacyjne  typ  L2,  produkcji  OBRUSN  Toruń  z  komputerami  sterującymi.  Na  tych 
stanowiskach są prowadzone ćwiczenia związane z budową sterowanie i badaniem robotów. 
We  własnym  zakresie  opracowano  doskonalsze  programy  sterowania  robotów L2. Pozostałe 
ćwiczenia  odbywają  się  na  stanowiskach  komputerowych.  Do  symulacji  kinematyki 
manipulatora  robota  przemysłowego  oraz  do  symulacji  zrobotyzowanego  stanowiska 
montażowego zakupiono w Anglii program WORKSPACE 2.0. Badania symulacyjne układu 
sterowania  manipulatorem  są  prowadzone  z  zastosowaniem  oprogramowania otrzymanego z 
Politechniki  Warszawskiej.  Dotychczasowe  wyposażenie  laboratorium  uzupełniono  o 
stanowisko  sterowanej  numerycznie  wiertarki  do  obwodów  drukowanych,  na  którym  są 
prowadzone 3 ćwiczenia. Do pozostałych, nowych ćwiczeń planuje się zakupienie stanowisk 
komputerowych. 

W  nowym  programie  przedmiotu  Podstawy  Robotyki  przewidziano  również 

seminarium. Polega ono na prezentacji, analizie i dyskusji dotyczącej najnowszych osiągnięć 

background image

 

w  robotyce,  na  podstawie  dostępnej  literatury.  Tematy  są  opracowywane  i  referowane  przez 
studentów.  Szczegółowy  dobór  tematyki  seminarium  jest  zależny  od  uzdolnień  i 
zainteresowań grupy studenckiej. 

Wprowadzony  w  nowym  programie  studiów  przedmiot  Mechatronika  stanowi 

uzupełnienie praktycznej wiedzy z tej dziedziny. 

Należy  mieć  świadomość,  że  obecny  student  -  to  inżynier  działający  głęboko  w  XXI 

wieku.  Jak  wówczas  będzie  wyglądała  robotyka?  Uważa  się,  że  obecna  doba  należy  do 
komputerów, a już za kilka lat człowiekowi trudno będzie obejść się bez robotów. Na rynku 
pojawiają się roboty coraz sprawniejsze i coraz tańsze. Naukowcy i konstruktorzy uważają, że 
około roku 2005 w społeczeństwach nasili się zapotrzebowanie, a zarazem i popyt na roboty 
przede  wszystkim  ułatwiające  codzienną  pracę,  np.  automatyczne  odkurzacze  czy  rozmaite 
zabawki  dotrzymujące  dzieciom  towarzystwa.  W  2010  roku  można  spodziewać  pierwszych 
wielofunkcyjnych  robotów,  ale  wykonujących  takie  czynności,  na  jakie  zostały 
zaprogramowane.  Prognozuje  się,  że  dziesięć  lat  później  pojawią  się  roboty  inteligentne  -  z 
możliwością  uczenia  się  nowych  zadań.  Oczywiście  te  prognozy  są  oparte  na  dzisiejszym 
stanie wiedzy i obecnych możliwościach technicznych.  

Inżynierowie europejscy i amerykańscy zrezygnowali już z prób skonstruowania robota 

androidalnego,  czyli podobnego do człowieka. Ich celem jest zbudowanie maszyn służących 
ludziom. Jedynie Japończycy nie zaniechali starań i nadal trudzą się, by ich roboty wyglądały 
jak ludzie. Fumio Hara z Science University w Tokio skonstruował już nawet głowę robota do 
złudzenia  przypominającą  twarz  znanej  w  Japonii  prezenterki  telewizyjnej.  Ta  mechaniczna 
głowa  za  pomocą  zainstalowanych  w  niej  kamer  potrafi  śledzić  „wzrokiem”  ludzi  i 
naśladować ich mimikę. 

Także producent samochodów Honda pracuje nad robotem androidalnym. Udało mu się 

już skonstruować prototyp. Jest to mechaniczny 160-centymetrowy ludzik o roboczej nazwie 
P3.  Potrafi  się  z  wdziękiem  poruszać,  nawet  wchodzić  po  schodach  i  otwierać  drzwi.  Bez 
trudu  osiąga  prędkość  2  km/godz.,  jednak  już  po  25  minutach  musi  udać  się  do  stacji 
ładowania akumulatorów. Ten model ma już następcę. Są też tacy, którzy twierdzą, że na tym 
właśnie  polega  wyższość  robota  nad  człowiekiem.  Maszynie,  nawet  człekopodobnej,  można 
doładować lub wymienić akumulatory. A jednak życie robota zależy od człowieka. Paradoks 
cywilizacji  czy  też  świadoma  ostrożność  homo  sapiens?  Każdy  ruch  robota  jest 
zaprogramowany i sterowany na odległość przez człowieka. Nigdy ten mechaniczny człowiek 
nie osiągnie doskonałości istoty ludzkiej. 

Powodem,  dla  którego  Japończycy  z  takim  samozaparciem  dążą  do  skonstruowania 

robota-człowieka  lub  choćby  maszyny  przyjaznej  człowiekowi,  jest  szybkie  starzenie  się 
społeczeństwa japońskiego. Coraz więcej seniorów wymaga opieki i pomocy, a nie może im 
tego zapewnić zbyt mała liczba młodych opiekunów. Konstruktorzy dążą, by tę rolę przejęły 
odpowiednio  zaprogramowane  roboty  i  starają  się  stworzyć  namiastkę  człowieka  -  istotę 
przyjazną człowiekowi, dobrą i chętną do niesienia pomocy. 

A  jeśli  ktoś  potrafi  kiedyś  taką  maszynę  uduchowić,  może  wtedy  okaże  się,  że 

wysiłek,  aby  kultywować  ponadczasowe  powszechnie  uznawane  wartości,  nie  poszedł  na 

marne. Jest tylko jeden warunek. Trzeba pamiętać, że roboty powstają dla człowieka, a nie 
przeciw niemu. Hi.   :-). 

background image

 

3. Rys historyczny rozwoju robotyki i sytuacja obecna 

 

3.1. Rys historyczny rozwoju robotyki 
 

Pierwsze  automaty  pojawiły  się  już  w  czasach  starożytnych.  Archytas  z  Tarentu, 

przyjaciel  Platona,  400  lat  p.n.e.  wynalazł  kilka  ciekawych  zabawek  mechanicznych,  np. 
takich  jak  fruwające  ptaki.  Wykonał  drewnianego  gołębia,  który  według  przekazów 
historycznych mógł latać. 

W  średniowieczu  konstruowano  tzw.  androidy,  tj.  ruchome  figury  o  wyglądzie 

człowieka,  wykonujące  określone  czynności,  np.  zamykanie  i  otwieranie  drzwi,  witanie 
wchodzących.  W  średniowieczu,  odrodzeniu  i  czasach  poprzedzających  rewolucję 
przemysłową  powstało  wiele  różnych  mechanizmów,  wykonujących  określone  czynności. 
Mimo  że  nie  była  wtedy  znana  elektryczność,  zbudowano  wiele  przedziwnych  modeli 
poruszanych  energią  wody,  siłą  ciężkości,  energią  zmagazynowaną  w  sprężynach.  W  tym 
okresie  budowano  przepiękne  zegary  z  poruszającymi  się  figurkami  ludzi  i  zwierząt.  Za 
najbardziej skomplikowany uważa się automat wykonany w 1774 roku przez Jaqueta Drosa, 
w  postaci  dziewczynki  grającej  na  klawikordzie.  Lalka  ta  poruszając  ramionami,  wybierała 
palcami  właściwe  klawisze  i  grała  melodię  przez  pięć  minut.  Androidy  zbudowane  przez 
Jaqueta  Drosa  można  zobaczyć  w  muzeum  w  Neuchatel  (Szwajcaria).  Cechą  wspólną  tych 
mechanizmów  była  próba  naśladowania  ruchu  żywych  organizmów,  przede  wszystkim 
człowieka i zwierząt. 

Słowo  robot  po  raz  pierwszy  pojawiło  się  w  1920  roku,  kiedy  to  czeski  pisarz  Karel 

Ćapek napisał dramat fantastyczno-naukowy „R.U.R. - Robot Uniwersalny Rossuma”. Pisarz 
nazwał  robotami  sztuczne  istoty  -  maszyny,  będące  imitacją  człowieka  i  odznaczające  się 
dużym zdyscyplinowaniem i wydajnością pracy, o pewnych własnościach inteligencji, zdolne 
do podejmowania decyzji i wykonywania prac, ale wolne od wszelkich uczuć. 

Nazwa  wprowadzona  w  literaturze  rozpowszechniła  się  praktycznie  we  wszystkich 

krajach  uprzemysłowionych  i  obecnie  przyjęto  nazywać  robotami  automatyczne  maszyny, 
które wykonują czynności charakterystyczne dla człowieka. 
 
3.2. Rozwój robotyki przemysłowej 
 

Międzynarodowa  Federacja  Robotyki  (IFR)  wspólnie  7.  Europejską  Komisją 

Ekonomiczną sporządza coroczne raporty zawierające dane statystyczne o rozwoju robotyki w 
uprzemysłowionych  krajach  świata.  Tu  podaje  się  kilka  wybranych  zestawień  ukazujących 
stan  obecny  i  historię  rozwoju  robotyki  przemysłowej.  Liczbę  zainstalowanych  robotów  w 
przemyśle w wybranych krajach w latach 1984-2002 podano w tabl. 3.1. Tablicę sporządzono 
na  podstawie  statystyki  prowadzonej  przez  Międzynarodową  Federację  Robotyki  (IFR)  i 
wcześniejsze raporty. 

Z  tablicy  3.1  wynika,  że  w końcu 2002 roku w eksploatacji było ok. 770 tys. robotów 

przemysłowych  oraz  że  zdecydowanie  najwięcej  robotów  jest  zainstalowanych  w  Japonii 
(ponad 40% wszystkich robotów na świecie), następnie w USA, w Niemczech i we Włoszech. 

Liczby  robotów  zainstalowanych  pod  koniec  1999  roku  w  różnych  częściach  świata 

pokazano na rys. 3.1. Na rys. 3.2 pokazano procentowy udział robotów zainstalowanych w 

przemyśle  w  krajach  Unii  Europejskiej.  Liczby  robotów  instalowanych  rocznie  w  latach 

1993-2002 pokazano na rys. 3.3. 

 
 

background image

 

10 

Tablica 3.1.  

Liczba zainstalowanych robotów w przemyśle w wybranych krajach w latach 1984-2002 

 

 

 
 

 
 
 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. 3.1. Liczba robotów zainstalowanych pod koniec 1999 roku w różnych częściach świata 

 

 

background image

 

11 

 

 

Rys. 3.2. Procentowy udział robotów zainstalowanych w przemyśle krajów Unii Europejskiej 

 
Zwiększaniu  sprzedaży  robotów  towarzyszy  znaczący  wzrost  nakładów  finansowych 

przeznaczonych  na  robotyzację  i  automatyzację,  co  pokazano  na  przykładzie  Niemiec  w 
latach  1990-2000  -  rys.  3.4  oraz  coraz  większy  ich  udział  w  wykonywaniu  operacji 
technologicznych  w  przemyśle.  Na  rys.  3.5  przedstawiono  liczbę  robotów  przypadającą  w 
przemyśle  motoryzacyjnym  na  10000  pracowników  w  wybranych  krajach,  w  latach  1993  i 
1999. 

 

 

Rys. 3.3. Liczby robolów instalowanych rocznie w latach 1993-2002 

 

 

 

 

background image

 

12 

 

Rys. 3.4. Nakłady na robotykę i automatykę w Niemczech 

 

 

 
 

Rys. 3.5. Liczba robotów w przemyśle motoryzacyjnym przypadająca na 10.000  

pracowników 

 

Zastosowanie 

omawianych 

robotów 

przemysłowych 

różnych 

procesach 

technologicznych na przykładzie przemysłu Niemiec pokazano na rys. 3.6. 

 

 

background image

 

13 

 

Rys. 3.6. Zastosowanie robotów przemysłowych w różnych procesach 

technologicznych w Niemczech 

 
Z  analizy  danych  wynika,  jak  szybko  rozwija  się  rynek  robotów  przemysłowych. 

Niezwykle  znaczący  udział  Japonii  w  robotyzacji przemysłu na całym świecie jest skutkiem 
polityki tego państwa w zakresie uzupełniania siły roboczej  - w Japonii brak siły roboczej do 
wykonywania nieciekawej pracy uzupełnia się właściwie przez rozwój robotyzacji. 

 

 

background image

 

14 

4. Zakres i problematyka badawcza robotyki 

Robotyka  zajmuje  się  problemami  dotyczącymi  mechaniki,  sterowania  ruchem, 

sensoryki, inteligencji maszynowej, projektowania, zastosowań i eksploatacji manipulatorów, 

robotów  i  maszyn  kroczących.  W  Encyklopedii  Powszechnej  PWN  podano,  że 

„zastosowaniem  robotów,  ich  mechaniką,  sterowaniem  i  projektowaniem  zajmuje  się  nauka 

zwana robotyką”. 

W robotyce jako nauce można wyróżnić następujące działy: 

  robotykę teoretyczną (teoria robotów i manipulatorów), 
  robotykę  ogólną  (metody,  zagadnienia  ekonomiczne,  socjalne,  społeczne,  kształcenie, 

terminologia, rozwój i perspektywy przyszłościowe). 

Badania  w  robotyce  teoretycznej  dotyczą  przede  wszystkim  struktur  mechanicznych, 

układów  napędowych,  lokomocji,  układów  sensorycznych,  teorii  sterowania,  a  także 

sterowników  i  układów  programujących  oraz  inteligencji  maszynowej.  Prace  w  dziedzinie 

struktur  mechanicznych  obejmują  zagadnienia  związane  z  dokładnością  pozycjonowania  i 

orientacją  w  przestrzeni  roboczej.  Jak  dotąd  z  pięciu  zmysłów  człowieka:  wzroku,  dotyku, 

smaku, słuchu, węchu, tylko wzrok i dotyk są przydatne w robotyce. Sterowanie głosem jest 

przedmiotem  intensywnych  badań  na  świecie.  Znaczna  część  badań  z  zakresu  sztucznej 

inteligencji (przez niektórych badaczy zwana inteligencją maszynową) dotyczy wspomagania 

użytkownika w procesie informacyjnym wykonywanego zadania. 

Robotyka ogólna zajmuje się zagadnieniami ekonomicznymi, socjalnymi. społecznymi, 

kształcenia,  ochrony  i  bezpieczeństwa  pracy.  Ważnym  działem  są  tutaj  prace  z  zakresu 
standaryzacji terminologii i oznaczeń. Jest to stosunkowo słabo rozwinięty dział robotyki i jak 
dotąd  brak  jest  pewnych  i  w  pełni  obiektywnych  metod  oceny  skutków  ekonomicznych, 
socjalnych i społecznych robotyzacji. 

Według  kryterium  zastosowań  robotów  można  natomiast  wyróżnić  następujące  działy 

robotyki: 

  robotyka przemysłowa (zastosowanie robotów i manipulatorów w przemyśle 

elektromaszynowym, spożywczym, papierniczym, szklarskim, w chemii, energetyce, 

górnictwie i innych działach gospodarki), 

  robotyka  maszyn  kroczących  (jedno-,  dwu-,  cztero-,  sześcio-,  wielonożnych, 

mieszanych kołowo-nożnych, do realizacji funkcji chodu, biegu, skoku, pełzania), 

  robotyka  medyczna  i  rehabilitacyjna  (manipulatory  i  roboty  do  chirurgii,  terapii, 

protetyki, rehabilitacji), 

  robotyka  dziedzinowa  (zastosowanie  robotów  w  innych  dziedzinach:  do  prac 

podwodnych,  w  przestrzeni  kosmicznej,  na  innych  planetach,  do  prac  naukowych,  do 

celów  wojskowych,  inspekcyjnych,  walki  z  pożarami,  katastrofami,  w  budownictwie, 

ro

l

nictwi

e

, transporcie, usługach, administracji). 

Przedmiotem zainteresowania robotyki przemysłowej jest zespół zagadnień związanych 

z  zastosowaniem  robotów  i  manipulatorów  przemysłowych  do  celów  robotyzacji  takich 

podstawowych  procesów  produkcyjnych,  jak  odlewnictwo,  spawalnictwo,  malarstwo, 

lakiernictwo,  montaż,  obsługa  pras  i  wiele  innych  procesów  przemysłowych,  wymagających 

znacznego  wysiłku  fizycznego,  szkodliwych  i  niebezpiecznych  dla  człowieka.  Rozwój 

background image

 

15 

techniki  komputerowej  umożliwia  rozwój  metod  symulacji  komputerowej  z  zakresu 

projektowania zrobotyzowanych stanowisk technologicznych. 

Robotyka  maszyn  kroczących  jest  dziedziną  zajmującą  się  projektowaniem  i 

sterowaniem  ruchu  jedno-,  dwu- i wielonożnych maszyn kroczących lub mieszanych nożno-

kołowych. Budowę tych maszyn wzoruje się na budowie i ruchu owadów, ssaków lub gadów. 

Wybór  chodu  dostosowanego  do  terenu  czy  zapewniającego  dobrą  mobilność  robota,  jest 

jednym z podstawowych, chociaż trudnych, zagadnień badawczych. 

Prace  badawcze  w  dziedzinie  robotyki  medycznej  i  rehabilitacyjnej  koncentrują  się  na 

zagadnieniach  zastosowania  robotów  do  celów  chirurgii,  terapii,  wspomagania  w  przypadku 

niedowładów  kończyn  człowieka  oraz  obsługi  pacjentów.  Interesującym  przykładem 

wykorzystania  robota  w  dziedzinie  chirurgii  może  być  zastosowanie  robota  do  operacji 

usuwania tkanki w czaszce pacjenta, innym jeszcze są manipulatory rehabilitacyjne sterowane 

głosem lub ruchami głowy, brody, gałki ocznej. 

W ostatnich latach notuje się intensywny rozwój robotyki dziedzinowej do celów poza 

przemysłowych.  Są  to  manipulatory  umieszczane  na  statkach  podwodnych  do  badania 

zasobów  podwodnych,  manipulatory  na  statkach  kosmicznych  -  do  konserwacji  satelitów 

telekomunikacyjnych  i  pobierania  próbek  na  innych  planetach.  Rozwija  się  grupa  robotów 

przystosowanych  do  gaszenia  pożarów  lub  do  prac  związanych  z  usuwaniem  skutków 

katastrof, do celów inspekcyjnych i likwidacji działań terrorystów, gdzie obecność człowieka 

jest niepożądana. W obsłudze sfery gospodarczej i handlu obserwuje się obecnie zastosowanie 

robotów  do  zadań  związanych  z  pakowaniem,  paletyzacja  i  transportowaniem  towarów.  W 

rolnictwie  należy  oczekiwać  wzrostu  robotyzacji  procesów  suszenia  ziarna,  nawadniania, 

nawożenia,  zbioru  tytoniu,  warzyw,  owoców,  sortowania  i  pakowania  owoców  itp.  W 

budownictwie przewiduje się zrobotyzowanie prac ziemnych, układanie elewacji budynków i 

inne.  Ekspansji  systemów  zrobotyzowanych  oczekuje  się  w  pracach  administracyjno-

biurowych  i  domowych.  Zapewne  niedługo  pojawią  się  roboty  osobiste  przez  analogię  do 

komputerów PC. 

 

5. Prawa robotyki 

 

Robotykę  jako  naukę  charakteryzują  pewne  prawa.  Pierwsze  trzy  prawa,  zwane 

kanonami  robotyki,  sformułował  w  latach  pięćdziesiątych  ubiegłego  wieku  Isaac  Asimov  w 
powieści „The Caves of Steel": 
Pierwsze prawo robotyki: 
Robot  nie  może  ingerować  w  działanie  człowieka,  oprócz  tych  działań,  które  szkodzą 
człowiekowi. 
Drugie prawo robotyki: 
Robot  musi  być  posłuszny  rozkazom  wydawanym  przez  człowieka,  oprócz  tych  rozkazów, 
które są sprzeczne z pierwszym prawem. 
Trzecie prawo robotyki: 
Robot  musi  chronić  swoją  egzystencje,  oprócz  tych  przypadków,  które  są  sprzeczne  z 
pierwszym lub drugim prawem. 

background image

 

16 

Trzy  prawa  (kanony)  robotyki  mają  charakter  uniwersalny  i  ponadczasowy.  Nie 

wymagają komentarza. Oprócz tych fundamentalnych praw w ostatnich latach sformułowano 
wiele innych. 
Czwarte prawo robotyki (Campbella i Dilowa): 
Robot  musi  ujawniać  swoją  naturę  robota.  W  szczególności  robot  nie  może  udawać 
człowieka. 
Piąte prawo robotyki można sformułować następująco: 
Im  bogatsze  jest  wyposażenie  robota  w  układy  sensoryczne,  zapewniające  percepcję 
warunków otoczenia, a w szczególności możliwości autonomicznego określania działań przez 
jego układ sterowania, tym - do pewnego dopuszczalnego stopnia - może być uboższa, mniej 
złożona  jego  konstrukcja.  Ten  dopuszczalny  stopień  jest  zależny  od  celu,  który  został  przed 
robotem postawiony oraz od możliwości zrealizowania tego celu przez robola. 
Często  stwierdza  się,  że  można  formułować  wiele  podobnych  praw  o  rożnej  doniosłości:  tu 

będzie  przytoczone  jeszcze  jedno,  stanowiące  odpowiednik  powiedzenia:  ,,mądry  głupiemu 

ustępuje”. Jest to pewna wersja prawa Kopernika-Grahama. Brak jest cech charakteryzujących 

„mądre"  i  „głupie  roboty”.  Można  się  tylko  posłużyć  ilorazem  inteligencji,  naturalnie  o  ile 

istnieje  możliwość  określenia  ilorazu  inteligencji  robota.  Wtedy  byłoby  do  przyjęcia 

traktowanie robota z większym ilorazem inteligencji jako mądrzejszego, a robota z mniejszym 

ilorazem  inteligencji  jako  mniej  mądrego.  Pozostałoby  jeszcze  do  ustalenia,  w  jakim  sensie 

można  mówić  o  ustępowaniu  robotów.  Oczywiście  istnieje  wiele możliwości interpretacji, a 

jedną z prostszych jest następująca: 

Jeśli cele dwóch robotów kolidują ze sobą, to najpierw powinna zostać zrealizowana 

strategia tego robota, którego iloraz inteligencji jest niższy. 

W związku z rozwojem robotyki i prowadzonymi badaniami z tego zakresu zapewne 

będą odkryte i sformułowane następne prawa.