1. ROZWÓJ ROBOTYKI
1.1. Rys historyczny rozwoju robotyki
1.2. Dane statystyczne ilustrujące rozwój robotyki przemysłowej
Tablica 1.1 Liczba zainstalowanych robotów w przemyśle w wybranych krajach w latach 1984 - 2002
Kraj/Lata 1984 1994 1999 2000 2001 2002
Japonia 67 000 377 025 402 200 389 442 361 232 350 169
USA 13 000 55 000 92 900 89 880 97 257 103 515
Niemcy 6 600 48 840 81 200 91 184 99 195 105 217
Włochy 2 600 21 976 35 000 39 238 43 911 46 881
Francja bd 12 992 18 200 20 674 22 753 24 277
W. Brytania 2 432 9 275 11 500 12 344 13 411 13 651
Austria 176 2 217 3 000 3 046 3 153 3 521
Kraje Beneluxu bd 3 600 7 800 8 211 8 590 8 674
Kraje b. ZSRR* bd 4 000 10 000 5 000 5 000 5 000
Finlandia 177 1 295 2 300 2 647 2 927 3 023
Hiszpania 525 4 516 10 500 13 163 16 378 18 352
Szwecja 1 745 5 450 5 600 6 276 6 714 6 846
Australia 528 2 063 2 900 2 833 2 953 3 310
Korea (Rep. Płd) bd 7 200 33 700 37 987 41 267 44 265
Singapur 121 3 950 5 300 5 370 5 458 5 346
Tajwan 248 3 297 6 400 6 942 7 319 7 491
Pozostałe kraje 778 11 369 13 500 16 335 18 501 19 706
Polska bd 660 500 462 520 644
Razem 95 930 574 725 742 500 751 034 756 539 769 888
Tablica 1.2. Liczba zainstalowanych robotów w przemyśle w wybranych krajach w latach 1984 
2006 z prognozą na rok 2010
Kraj/Lata 1984 1994 2004 2005 2006 2010
Japonia 67000 377025 356483 373481 351658 362900
USA 13000 55000 123663*) 139984*) 150725*) 200900*)
Niemcy 6600 48840 120544 126294 132594 147400
Włochy 2600 21976 53244 56198 60049 72000
Francja bd 12992 28133 30236 32110 38800
W. Brytania 2432 9275 14176 14948 15082 13800
Austria 176 2217 3907 4148 4382
Kraje Beneluksu bd 3600 8749 9362 10128
Finlandia 177 1295 3712 4159 4349
Hiszpania 525 4516 21893 24141 26008
Szwecja 1745 5450 7341 8028 8245
Australia 528 2063 4170 4938 5554
Korea bd 7200 51302 61576 68420 94000
Singapur 121 3950 5443 5463
Tajwan 248 3297 11881 15464 19204
Chiny bd bd 7096 11557 17327 47000
Polska bd 660 2377 2550
Razem 95930 574725 849603 922838 950974 1173300
Japonia
450000
400000
Europa Zachodnia
350000
300000
Azja
250000
200000
Ameryka
150000
100000
Inne kraje
50000
0
Europa Wschodnia
Rys. Liczba robotów zainstalowanych pod koniec 1999 roku w różnych częściach świata
21
Niemcy
42 Włochy
8
Francja
Hiszpania
Reszta
10
19
Rys. Procentowy udział robotów zainstalowanych w przemyśle w Europie
5
3,5
4
Japonia
14
Korea
Tajwan
Chiny
Reszta
73,5
Rys. Procentowy udział robotów zainstalowanych w przemyśle w Azji
Benelux Finlandia
Austria
2%
2%
1%
Szwecja Dania 1%
3%
Anglia 5%
Hiszpania
Niemcy
10%
43%
Francja
13%
Włochy
20%
Rys. 1.2. Procentowy udział robotów zainstalowanych w przemyśle krajów Unii Europejskiej
50000
45000
40000
35000
30000
Japonia
25000
Europa
Pozostałe kraje
20000
15000
10000
5000
0
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
Rys.1.3. Liczby robotów instalowanych roczne w latach 1994-2002
Tablica 1.3. Liczba nowych robotów przemysłowych instalowanych rocznie w przemyśle w
latach 2000  2006 z prognozą na rok 2010
Kraj/Lata 2001 2004 2005 2006 2010
28369 37086 50501 37393 42300
Japonia
10824 15170*) 21567*) 17417*) 23000*)
USA
12524 13401 10075 11425 13000
Niemcy
6373 5679 5425 6259 6400
Włochy
3484 3009 3077 3071 3200
Francja
1941 785 1363 1220 800
W. Brytania
330 545 485 498
Austria
620 536 1097 1459
Kraje Beneluksu
408 401 556 321
Finlandia
3584 2826 2709 2409
Hiszpania
859 833 939 865
Szwecja
270 652 913 772
Australia
4080 5457 13005 10756 11800
Korea
660 3680 4096 4307
Tajwan
bd 3493 4461 5770 7900
Chiny
Razem 78107 97207 126669 112203 139300
70000
60000
50000
40000
Liczba nowych
30000
instalacji
20000
10000
0
Azja Europa Ameryka Afryka
Rys. Liczba zainstalowanych robotów przemysłowych w roku 2006
80000
70000
60000
50000
Azja i Australia
40000
Europa
30000
Ameryka
20000
10000
0
2000 2004 2005 2006 2010
Rys. Liczba zainstalowanych corocznie nowych robotów na poszczególnych kontynentach
12
10
8
6
4
2
0
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
Lata
Rys.1.4. Nakłady na robotykę i automatykę w Niemczech
Miliardy marek
Tabela 3.3 Roczna wartość robotów wyprodukowanych w Japonii (w milionach jenów)
z uwzględnieniem poszczególnych branż przemysłu w latach 2005-2007
zmiana zmiana
Branże przemysłu 2005 2006 2007
2005-2006 2006-2007
Przemysł metalowy 5862 6585 12.3% 6372 -3,2%
Przemysł maszynowy 7785 9974 28.1% 10642 6.7%
maszyny budowlane 1986 2747 38.3% 2513 -8.5%
obrabiarki do metalu 913 1316 44.2% 1758 33.6%
pozostałe maszyny 4886 5911 21.0% 6371 7.8%
Przemysł elektroniczny 67664 70686 4.5% 77942 10.3%
komputery 1869 3871 107.1% 3748 -3.2%
elektroniczny sprzęt powszechnego użytku 1079 1455 34.8% 1540 5.8%
przemysłowy sprzęt elektroniczny 10024 7701 -23.2% 9201 19.5%
sprzęt telekomunikacyjny 27380 30488 11.3% 30201 -0.9%
podzespoły elektroniczne 13341 10028 -24.8% 17701 76.5%
pozostałe urządzenia elektroniczne 13971 17143 22.7% 15550 -9.3%
Przemysł precyzyjny i optyczny 2579 2832 9.8% 3140 10.9%
Przemysł motoryzacyjny 89458 78861 -11.8% 78591 -0.3%
pojazdy silnikowe 45060 30203 -33.0% 32310 7.0%
części zamienne 44398 48659 9.6% 46281 -4.9%
Przemysł spożywczy,tytoniowy 2788 2105 -24.5% 2455 16.6%
Przemysł tworzyw sztucznych 11488 12256 6.7% 14235 16.1%
Pozostałe branże 16840 17026 1.1% 18595 9.2%
Eksport 324276 355390 9.6% 373089 5.0%
Razem 528739 555714 5.1% 585060 5.3%
Tabela 3.4 Roczna wartość robotów wyprodukowanych w Japonii (w milionach jenów) z
uwzględnieniem poszczególnych technologii wytwarzania w latach 2005-2007
Technologia 2005 2006 zmiana 2005-2006 2007 zmiana 2006-2007
Przetwórstwo tworzyw sztucznych
22967 23721 3.3% 27503 15.9%
Spawanie, zgrzewanie 105706 99789 -5.6% 109239 9.5%
spawanie łukowe 48715 49574 1.8% 54209 9.3%
zgrzewanie punktowe 56351 49865 -11.5% 54864 10.0%
spawanie laserowe 236 285 20.8% 43 -84.9%
pozostałe 403 65 -83.9% 123 89.2%
Obróbka skrawaniem 11281 11481 1.8% 12616 9.9%
załadunek/rozładunek 10413 10297 -1.1% 11548 12.1%
skrawanie 37 22 -40.5% 14 -36.4%
szlifowanie 704 996 41.5% 863 -13.4%
pozostałe 126 167 32.5% 191 14.8%
Montaż 237355 280055 18.0% 289240 3.3%
montaż główny 20834 23768 14.1% 24362 2.5%
montaż powierzchniowy SMT 214321 254548 18.8% 263193 3.4%
pozostałe 2200 1739 -20.9% 1685 -3.1%
Manipulowanie 35626 32750 -8.1% 37905 15.7%
Malowanie 22670 17686 -22.0% 22404 26.7%
Pomieszczenia sterylne 67029 63690 -5.0% 58851 -7.5%
LCD 58550 51370 -12.3% 38420 -25.1%
półprzewodniki 8472 12245 44.5% 20429 66.8%
pozostałe 7 75 971.4% 3 96.0%
Pozostałe technologie 26107 26543 1.7% 27302 2.9%
Razem 528739 555714 5.1% 585060 5.3%
Tabela 3.5 Roboty w polskim przemyśle z uwzględnieniem branż w latach 2003-2005
Branże 2003 2004 2005
Górnictwo i kopalnictwo 6 6 7
Przetwórstwo przemysłowe 1938 2369 2540
produkcja artykułów spożywczych i napojów 49 65 55
włókiennictwo 3 29 3
produkcja odzieży i wyrobów futrzarskich 7 11 13
produkcja skór wyprawionych i wyrobów ze skór wyprawionych 7 6 28
produkcja drewna i wyrobów z drewna 5 9 7
produkcja masy włóknistej papieru oraz wyrobów z papieru 2 15 17
działalność wydawnicza 1 1 1
produkcja wyrobów chemicznych 15 19 18
produkcja wyrobów gumowych i z tworzyw sztucznych 202 258 339
produkcja wyrobów z pozostałych surowców niemetalicznych 154 173 161
produkcja metali 37 46 52
produkcja metalowych wyrobów gotowych z wyłączeniem maszyn i urządzeń 82 78 138
produkcja maszyn i urządzeń gdzie indziej niesklasyfikowana 44 51 39
produkcja maszyn biurowych i komputerów 32 34 -
produkcja maszyn i aparatury elektrycznej gdzie indziej niesklasyfikowana 46 100 113
produkcja sprzętu i urządzeń radiowych, telewizyjnych i telekomunikacyjnych 66 89 72
produkcja instrumentów medycznych, precyzyjnych i optycznych, zegarów i zegarków 47 42 51
produkcja pojazdów samochodowych, przyczep i naczep 1020 1162 1231
produkcja pozostałego sprzętu transportowego 52 51 50
produkcja mebli 67 130 141
Wytwarzanie i zaopatrzenie w energię elektryczną, gaz, wodę - 2 3
Razem 1944 2377 2550
350
300
250
200
150
100
50
0
Rys. Liczba robotów przypadająca na 10 tysięcy miejsc pracy w przemyśle
U S A
K o re a
W ło c h y
F ra n c ja
N ie m c y
J a p o n ia
S z w e c ja
F in la n d ia
H is z p a n ia
1800
1600
1400
1200
1000
1993
800 1999
600
400
200
0
Anglia Szwecja USA Niemcy Włochy Japonia
Państwo
Rys. 1.5. Liczba robotów przypadająca w przemyśle motoryzacyjnym na 10 000 pracowników
Liczba robotów
2000
1500
1000
500
0
Rys. Liczba robotów przypadająca na 10 tysięcy miejsc pracy w przemyśle motoryzacyjnym
U S A
W ło c h y
F ra n c ja
N ie m c y
W ie lk a
J a p o n ia
B ry t a n ia
S z w e c ja
H is z p a n ia
10000
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
Rys. 1.6. Obszary zastosowania robotów przemysłowych w Niemczech w różnych
procesach technologicznych
a
e
e
e
e
e
a
e
a
a
l
e
ż
i
i
e
i
i
i
m
j
i
i
k
a
o
n
e
n
n
n
w
c
w
t
n
n
r
g
i
b
a
e
a
a
a
t
o
o
e
a
n
j
t
l
o
n
l
ó
k
n
l
k
o
e
r
w
w
a
u
w
k
o
e
l
o
u
e
o
l
b
o
n
k
p
o
l
w
k
M
t
n
i
K
A

s
z
u
a
w
O
d
e
i
h
n
a
s
l
r
p
e
o
a
r
c
O
i
r
a
i
k
e
P
e
a
P
s
n
P
t
i
i
M
p
a
a
n
ę
e
m
t
a
ł
w
k
s
a
o
a
b
t
w
o
P
p
s
ó
e
P
r
o
S
z
b
r
z
g
o
O
Z
P
1.3. Czynniki stymulujące rozwój robotyki
Czynniki techniczne
" postęp w konstrukcji elementów automatyzacji (silniki wykonawcze)
oraz opanowanie metod masowej i taniej produkcji minikomputerów i
mikrokomputerów sprawił, że produkcja robotów stała się technicznie
możliwa i ekonomicznie opłacalna,
" wzrost zapotrzebowania w różnych gałęziach nowoczesnego
przemysłu na manipulowanie przedmiotami niemożliwymi do
manipulowania ręcznego ze względu na zbyt wysoką temperaturę, dużą
masę, niedogodne kształty, promieniotwórczość, obecność
szkodliwych mediów (wyziewy pyłów, agresywnych cieczy i par), zbyt
wysokie czy niskie ciśnienie, atmosferę pozbawioną tlenu, itp.,
" dążenie do zapewnienia wysokiej i jednolitej jakości wyrobów
wynikającej ze zwiększającej się konkurencji na rynkach zbytu.
Czynniki ekonomiczne
" instalowanie kapitałochłonnych maszyn zmusza do maksymalnego ich
wykorzystania przy pracy ciągłej przez całą dobę, co jest praktycznie
możliwe tylko przy obsłudze tych maszyn przez roboty,
" wzrost kosztów pracy ludzkiej sprawiający, że robot w wielu pracach
staje się operatorem tańszym niż człowiek,
" możliwość elastycznej automatyzacji produkcji często zmieniającej się,
gdy stosowanie kosztownych wyspecjalizowanych automatów
produkcyjnych jest nieopłacalne,
" zastosowanie robotów powoduje wzrost efektywności ekonomicznej i
skraca czas uruchomienia produkcji.
Czynniki społeczne
" stale malejąca liczba kandydatów do wykonywania prac nudnych,
monotonnych i powtarzających się, nie dających satysfakcji
emocjonalnej, lecz niestety niemożliwych do wyeliminowania w wielu
gałęziach przemysłu; brak chętnych do wykonywania tego typu prac
jest spowodowany:
- wzrostem przeciętnego poziomu wykształcenia społeczeństw
przemysłowych,
- malejącą stopą przyrostu naturalnego obserwowaną w wielu
społeczeństwach najbardziej uprzemysłowionych,
" polityka państwa w zakresie uzupełniania siły roboczej; kontrastowy
przykład stanowiły tu Niemcy i Japonia - w pierwszym z tych państw
braki siły roboczej do wykonywania nieciekawej pracy uzupełniano
zatrudnianiem robotników z innych krajów, w drugim intensywnym
rozwojem robotyzacji,
" powszechne tendencje zwiększania bezpieczeństwa pracy, tak np.
ustawodawstwo pracy wielu państw, zabraniające ręcznego
manipulowania pod młotami pras, stało się poważnym bodz
cem
rozwoju produkcji robotów.
1.4. Zakres i problematyka badawcza robotyki
W robotyce jako nauce można wyróżnić następujące dziedziny:
" robotykę teoretyczną (teoria robotów i manipulatorów),
" robotykę ogólną (metody, aspekty ekonomiczne, socjalne, społeczne,
kształcenie, terminologia, rozwój i perspektywy przyszłościowe).
Według kryterium zastosowań robotów można natomiast wyróżnić
następujące działy robotyki [62]:
" robotyka przemysłowa (zastosowanie robotów i manipulatorów w
przemyśle elektromaszynowym, spożywczym, papierniczym,
szklarskim, w chemii, energetyce, górnictwie i innych),
" 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 celów
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, rolnictwie, transporcie,
usługach, administracji).
1.5. Prawa robotyki
Robotyka jako nauka charakteryzuje się pewnymi prawami. Pierwsze trzy prawa, zwane
kanonami robotyki, sformułował w latach pięćdziesiątych 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 egzystencję, oprócz tych przypadków, które są sprzeczne z
pierwszym lub drugim prawem.
Czwarte prawo robotyki (Campbella i Dilowa):
Robot musi ujawniać swoją naturę robota. W szczególności robot nie może udawać człowieka.
Piąte prawo robotyki można sformułować w 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 przez robota celu.
Jeśli cele dwóch robotów kolidują ze sobą, to najpierw powinna zostać zrealizowana
strategia tego robota, którego iloraz inteligencji jest niższy.