Unimation

Unimation — американская компания, основанная в 1956 году и ставшая первым в мире производителем промышленных роботов. Компания считается пионером робототехники, заложившей основы для автоматизации производства во второй половине XX века.

История

Предпосылки и основание

Идея создания программируемого манипулятора возникла у американского изобретателя Джорджа Девола (George Devol) в 1954 году. Он подал патентную заявку на «программируемое устройство для перемещения объектов», которая была удовлетворена в 1961 году (патент US 2,988,237). Девол понимал потенциальную ценность своего изобретения для промышленности, но не имел ресурсов для его коммерциализации.

В 1956 году на одной из вечеринок Девол познакомился с инженером и предпринимателем Джозефом Энгельбергером (Joseph Engelberger). Энгельбергер, работавший в аэрокосмической отрасли, заинтересовался идеей и убедил Девола основать совместную компанию. Так появилась Unimation (сокращение от «Universal Automation» — «универсальная автоматизация»). Первоначальный офис компании располагался в Дэнбери, штат Коннектикут, США.

Первый промышленный робот

Первым продуктом компании стал робот Unimate (#001). Это был гидравлический манипулятор с пятью степенями свободы, способный поднимать грузы массой до 100 кг. Управление осуществлялось с помощью магнитного барабана, на который записывалась последовательность движений. Робот не имел обратной связи по положению — он работал по жёсткой программе.

В 1961 году первый Unimate был установлен на заводе компании General Motors в Трентоне, штат Нью-Джерси. Он использовался для обслуживания литья под давлением: захватывал горячие отливки и помещал их на конвейер для охлаждения. Это был первый в истории случай применения промышленного робота в реальном производстве.

Развитие и коммерциализация

Несмотря на первоначальный успех, продажи Unimate шли медленно. Промышленники скептически относились к новой технологии, а стоимость робота (около 65 000 долларов США в ценах 1960-х) была высока. К 1966 году было продано лишь около 30 машин.

Перелом наступил в конце 1960-х — начале 1970-х годов, когда компания заключила ряд крупных контрактов с автомобильными концернами. В 1969 году Unimation поставила роботов на завод Chrysler, а затем на заводы Ford и General Motors. Роботы применялись для точечной сварки кузовов автомобилей, покраски и погрузочно-разгрузочных работ.

Поглощение и дальнейшая судьба

В 1983 году компания Unimation была приобретена корпорацией Westinghouse Electric Corporation. Под управлением Westinghouse компания продолжала выпуск роботов, но постепенно теряла лидерство на рынке из-за конкуренции со стороны японских производителей (Fanuc, Kawasaki, Yaskawa).

В 1988 году Westinghouse продала Unimation шведской компании ABB (Asea Brown Boveri). ABB интегрировала технологии Unimation в свою линейку промышленных роботов, и бренд Unimation был постепенно выведен из употребления. Последние роботы под маркой Unimation были произведены в начале 1990-х годов.

Классификация и модели

По поколениям

• Первое поколение (1960-е — 1970-е): Роботы с жёсткой программой, без обратной связи. Пример: Unimate #001.
• Второе поколение (1970-е — 1980-е): Роботы с программируемым управлением и датчиками обратной связи. Пример: Unimate 2000, Unimate 4000.
• Третье поколение (1980-е): Роботы с микропроцессорным управлением, возможностью обучения (методом «обучения показом» — teach-in). Пример: Unimate PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly), созданный в 1978 году совместно с General Motors.

Основные модели

Устройство и характеристики

Конструкция

Роботы Unimation имели типичную для того времени конструкцию:

• Основание: Стальная рама, на которой крепились все узлы.
• Манипулятор: Гидравлический или электрический привод. Гидравлика обеспечивала высокую грузоподъёмность, но была шумной и требовала обслуживания. Электрические приводы (шаговые двигатели) появились в моделях второго поколения.
• Захват: Пневматический или гидравлический, обычно в виде двух пальцев. Для сварки использовались специальные сварочные клещи.
• Система управления: Первоначально — магнитный барабан (аналог перфоленты). Затем — программируемые логические контроллеры (PLC). В моделях 1980-х — микропроцессоры (Z80, Intel 8080).

Система управления

Роботы Unimation программировались двумя способами:

1. Жёсткое программирование: Последовательность движений записывалась на магнитный барабан или перфоленту. Изменение программы требовало замены носителя.
2. Обучение показом (teach-in): Оператор вручную перемещал манипулятор по нужной траектории, а система запоминала положения суставов. Этот метод стал стандартом для PUMA и последующих моделей.

Технические ограничения

• Точность: Около ±1 мм для гидравлических моделей, ±0,1 мм для PUMA.
• Скорость: До 1 м/с для манипулятора.
• Надёжность: Средняя наработка на отказ (MTBF) составляла около 500 часов для ранних моделей, к 1980-м годам увеличилась до 2000-3000 часов.

Применение

Автомобильная промышленность

Основным заказчиком Unimation была автомобильная промышленность. Роботы применялись для:

• Точечной сварки: Сварка кузовов автомобилей. Unimate 2000 мог выполнять до 60 сварочных точек в минуту.
• Покраски: Роботы PUMA использовались для автоматической покраски деталей.
• Погрузочно-разгрузочных работ: Перемещение заготовок и готовых деталей между станками.

Другие отрасли

• Литьё под давлением: Извлечение отливок из пресс-форм.
• Штамповка: Подача заготовок в штампы.
• Сборка: PUMA использовался для сборки мелких деталей (например, в электронике).

Научные и образовательные цели

Роботы PUMA (особенно модель 560) стали популярны в университетах и исследовательских лабораториях. Они использовались для изучения робототехники, разработки алгоритмов управления и проведения экспериментов. Например, PUMA 560 был основой для многих исследований по манипуляционным роботам в Массачусетском технологическом институте (MIT) и Стэнфордском университете.

Значение и наследие

Вклад в робототехнику

Unimation считается основоположником промышленной робототехники. Компания:

• Создала первый коммерческий промышленный робот.
• Разработала стандарты для программирования роботов (метод teach-in).
• Доказала экономическую эффективность автоматизации в массовом производстве.

Влияние на рынок

Успех Unimation стимулировал развитие робототехники в Японии и Европе. В 1970-х годах японские компании (Kawasaki, Fanuc) начали выпуск роботов по лицензии Unimation, что привело к быстрому росту автоматизации в японской промышленности.

Современное состояние

Хотя бренд Unimation исчез, его технологии живут в продукции ABB, Fanuc и других производителей. Многие инженеры, работавшие в Unimation, основали собственные компании или перешли в ведущие робототехнические фирмы.

Интересные факты

• Первый Unimate был продан General Motors за 65 000 долларов, но из-за высокой стоимости и недоверия заказчиков компания долго не могла найти второго покупателя.
• Джозеф Энгельбергер часто называется «отцом робототехники» (наряду с Джорджем Деволом). В 1997 году он получил Национальную медаль США в области технологий.
• Робот Unimate был показан в 1966 году в телевизионном шоу «The Tonight Show» с Джонни Карсоном. Робот наливал пиво в кружку и играл в гольф, что вызвало большой интерес публики.
• В 1980-х годах Unimation выпустила робота PUMA 560, который стал одним из самых распространённых в исследовательских лабораториях. Его конструкция до сих пор используется в учебных целях.

Источники

• Engelberger, J. F. (1980). Robotics in Practice: Management and Applications of Industrial Robots. Springer.
• Devol, G. C. (1961). Programmed Article Transfer. U.S. Patent 2,988,237.
• Nof, S. Y. (1999). Handbook of Industrial Robotics. John Wiley & Sons.
• Groover, M. P. (2007). Automation, Production Systems, and Computer-Integrated Manufacturing. Pearson.
• История компании Unimation на сайте Robotics Online (Robotic Industries Association).