História da Engenharia Robótica: 1920 até hoje

A engenharia robótica é uma profissão jovem, construída quase inteiramente na memória viva. A sua ideia fundadora é uma peça teatral da década de 1920 sobre trabalhadores manufaturados que se revoltam contra os seus fabricantes; seu produto fundador é um braço de fábrica de 1961 que levantava peças fundidas de metal quente para que um trabalhador humano não precisasse fazê-lo. No espaço de uma única vida profissional, o campo passou de um nome emprestado da ficção checa a máquinas que atravessam zonas de desastre e auxiliam em cirurgias cerebrais.

Dois tópicos percorrem a história abaixo: a invenção americana seguida pela industrialização japonesa e um argumento recorrente sobre quanta inteligência um robô realmente precisa internamente versus quanto ele pode simplesmente reagir ao que seus sensores lhe dizem, momento a momento. Ambos os threads ainda estão ativos nos robôs que estão sendo projetados hoje.

Where it began

1961Ewing Township, Nova Jersey, Estados Unidos

O Unimate #001 de George Devol, construído por sua empresa Unimation e por Joseph Engelberger, é instalado em uma fábrica de fundição sob pressão da General Motors para retirar peças de metal em brasa frescas do molde e empilhá-las - um trabalho muito quente e repetitivo para um trabalhador de linha realizar com segurança durante um turno completo. É o primeiro robô a realizar um trabalho industrial em qualquer lugar, executado por um programa armazenado num tambor magnético em vez de uma fiação dedicada: o momento em que “engenheiro robótico” se tornou uma descrição de trabalho em vez de uma premissa de ficção científica.

Timeline

1921RUR de Čapek 'robô' de moedas

A peça Rossum's Universal Robots, de Karel Čapek, estreia em Praga em 25 de janeiro de 1921, introduzindo a palavra 'robô' - cunhada por seu irmão, o pintor Josef Čapek - do tcheco 'robota', que significa trabalho forçado.

1954Devol patenteia o manipulador programável

George Devol registra uma patente para 'Transferência Programada de Artigos', descrevendo um braço robótico reprogramável controlado por instruções armazenadas - o conceito por trás do Unimate, concedido em 1961.

1961Unimate vai trabalhar na General Motors

O primeiro Unimate, construído pela Unimation, empresa de Devol e Joseph Engelberger, é instalado em uma fábrica de fundição sob pressão da GM em Nova Jersey, levantando e empilhando peças de metal quente - o primeiro robô industrial em uma linha de produção.

1969O Stanford Arm foi construído para controle por computador

Victor Scheinman projeta o Stanford Arm no AI Lab da Universidade de Stanford, o primeiro braço robótico construído especificamente para controle de computador, em vez de adaptado de máquinas industriais.

1973WABOT-1, o primeiro humanóide em escala real

O laboratório de Ichiro Kato na Universidade Waseda, em Tóquio, conclui o WABOT-1, o primeiro robô humanóide em escala real, capaz de andar, agarrar objetos com sensores táteis e manter uma conversa simples em japonês.

1978O braço PUMA define o modelo da indústria

A Unimation lança o braço PUMA, desenvolvido com a General Motors e baseado no design de Scheinman, tornando-se uma plataforma padrão de pesquisa e montagem de luz usada em todo o mundo há duas décadas.

1985A primeira cirurgia assistida por robô

Cirurgiões em Long Beach, Califórnia, usam um braço industrial PUMA 200 modificado para orientar com precisão uma agulha para uma biópsia cerebral guiada por tomografia computadorizada – o primeiro uso registrado de um robô em uma sala de cirurgia.

1986Brooks publica arquitetura de subsunção

Rodney Brooks publica seu artigo sobre arquitetura de subsunção no MIT, argumentando que os robôs não precisam de nenhum modelo de mundo interno para agir – comportamentos reativos em camadas conectados diretamente aos sensores são suficientes – desafiando o planejamento simbólico da IA.

2000O robô cirúrgico da Vinci foi liberado

A FDA libera o Sistema Cirúrgico da Vinci da Intuitive Surgical para procedimentos laparoscópicos gerais, lançando a primeira plataforma robótica cirúrgica amplamente adotada.

2012Amazon compra Kiva Systems por US$ 775 milhões

A Amazon adquire a Kiva Systems, fabricante de robótica para armazéns, e lança seus robôs móveis para transporte de prateleiras em seus centros de distribuição, mais tarde renomeados como Amazon Robotics – no momento em que a robótica para armazéns se tornou popular.

The eras

Uma cena de uma produção teatral de R.U.R., a peça de 1921 que introduziu a palavra robô — Unknown author Unknown author · Public domain · Wikimedia Commons

1920–1960

Robôs no papel, na ficção e nas patentes

Durante quatro décadas, o “robô” existiu principalmente como uma ideia. A peça de Karel Čapek de 1921 imaginava trabalhadores manufaturados rebelando-se contra seus fabricantes; As Três Leis da Robótica de Isaac Asimov, apresentadas em sua história 'Runaround', de 1942, deram à ideia fictícia uma estrutura ética décadas antes de qualquer máquina precisar dela. A verdadeira base da engenharia era mais silenciosa: máquinas-ferramentas controladas numericamente no início da década de 1950 provaram que uma máquina poderia seguir um programa armazenado em vez da mão de um operador humano, e a patente de George Devol de 1954 para um braço mecânico reprogramável transformou essa ideia em direção à manipulação de uso geral pela primeira vez.

Um braço robótico industrial Unimate em uma das primeiras linhas de produção de uma fábrica — EBatlleP · CC BY-SA 4.0 · Wikimedia Commons

1961–1980

O braço industrial chega ao chão de fábrica

O Unimate da Unimation foi trabalhar na General Motors em 1961 e, no final da década de 1960, a ideia atravessou o Pacífico: a Kawasaki licenciou o projeto da Unimate em 1968 e começou a construir robôs no Japão, que industrializou a tecnologia de forma mais rápida e completa do que o país que a inventou. O braço Stanford de Victor Scheinman (1969) e o braço PUMA que dele surgiu (1978) mudaram o design do braço robótico de hardware industrial adaptado para máquinas construídas especificamente para controle por computador, estabelecendo o modelo de laboratórios de pesquisa e fábricas usados nas duas décadas seguintes.

Braços robóticos industriais soldando carrocerias de automóveis em uma linha de montagem automotiva — KUKA Roboter GmbH, Bachmann · Public domain · Wikimedia Commons

1980–1995

A economia robótica do Japão e uma rebelião nos laboratórios

Durante a década de 1980, o Japão construiu e instalou mais robôs industriais do que o resto do mundo combinado, com Fanuc, Yaskawa e Kawasaki transformando a fabricação automotiva e eletrônica no maior empregador do setor. Ao mesmo tempo, uma reação acadêmica estava se formando contra robôs "pensantes" ambiciosos e modelados internamente, que em sua maioria não conseguiram sair do laboratório: os artigos de Rodney Brooks sobre arquitetura de subsunção de 1986 argumentavam que um comportamento simples e reativo conectado diretamente a sensores poderia navegar melhor no mundo real do que um robô raciocinando sobre um mapa simbólico dele, um debate que remodelou o design de robôs móveis ao longo da década seguinte.

Robô humanóide ASIMO da Honda em exposição — Morio · CC BY-SA 3.0 · Wikimedia Commons

1995–2010

Robôs saem do chão de fábrica

Os robôs passaram esta época escapando da cela cercada da fábrica. O humanóide ASIMO da Honda, lançado em 2000, podia andar e subir escadas; O Roomba da iRobot, lançado em 2002, colocou um robô autônomo em milhões de residências comuns; e o robusto PackBot da mesma empresa, construído para eliminação de bombas, foi implantado no Iraque e no Afeganistão a partir de 2002 e mais tarde enviado para os edifícios danificados do reactor de Fukushima em 2011 para medir a radiação demasiado perigosa para as pessoas. Na medicina, o FDA autorizou o sistema da Vinci da Intuitive Surgical para cirurgia laparoscópica geral em 2000, abrindo inteiramente uma nova especialidade dentro da profissão.

Robô Atlas da Boston Dynamics realizando uma manobra dinâmica — DARPA · Public domain · Wikimedia Commons

2010 – presente

Pernas, armazéns e máquinas de aprendizagem

O equilíbrio dinâmico BigDog (2005) e Atlas (2013 em diante) da Boston Dynamics transformaram a locomoção com pernas de uma curiosidade de laboratório em material de vídeo viral, enquanto a aquisição da Kiva Systems pela Amazon em 2012, mais tarde renomeada como Amazon Robotics, tornou os robôs de armazém móveis uma parte padrão da logística, em vez de uma novidade. O aprendizado de máquina remodelou a percepção e, cada vez mais, o autocontrole, permitindo que os robôs aprendessem a captar objetos desconhecidos a partir de dados de treinamento, em vez de regras codificadas manualmente. No início da década de 2020, uma onda de startups de robôs humanóides bem financiadas - entre elas a Figure, a Agility Robotics e o programa Optimus da Tesla - apostou que um robô ambulante e agarrador de uso geral, e não outro braço de tarefa única, seria o próximo grande produto do campo.

What this job replaced

Neighbouring trades that no longer exist — absorbed, automated or regulated away.

Programador lead-through com pingente de ensino

Décadas de 1960 a 1990

Os primeiros robôs industriais, como o Unimate, foram programados por um especialista que segurava fisicamente o braço e o conduzia pelos movimentos exatos que um trabalho exigia, registrando o caminho em um tambor magnético para reprodução. O software de programação e simulação off-line vinculado a CAD, padrão na década de 1990, transferiu esse trabalho do chão de fábrica para uma tela.

Programador de fita NC

Décadas de 1950 a 1980

As primeiras máquinas-ferramentas controladas numericamente, ancestrais diretos do controle de movimento robótico, foram programadas perfurando instruções em rolos de fita de papel, um processo lento no qual especialistas treinaram durante anos. O software de fabricação auxiliado por computador das décadas de 1970 e 1980 permitiu que os engenheiros gerassem código de máquina diretamente a partir de um modelo CAD, e a perfuração de fita desapareceu das oficinas mecânicas.

Fabricante de gabaritos e acessórios

1900-1980

Antigamente, as fábricas empregavam fabricantes de ferramentas que construíam à mão gabaritos e acessórios de metal personalizados para manter cada peça na posição exata para montagem, uma vez que nem um ser humano nem uma máquina antiga conseguiam localizar uma peça por conta própria com segurança. As garras robóticas guiadas pela visão, difundidas na década de 1980, permitem que os robôs encontrem e agarrem as peças diretamente, e o comércio de construção de acessórios sob medida encolheu e se tornou uma especialidade, em vez de uma necessidade de toda a fábrica.

Trades that vanished →

Quase todos os saltos nesta história seguem o mesmo padrão de duas etapas: uma ideia comprovada num laboratório ou num escritório de patentes, e depois ampliada por qualquer país que tenha construído a capacidade industrial para a fabricar de forma barata e fiável – os Estados Unidos inventaram o robô industrial, e o Japão tornou-o comum.

O boom dos robôs humanóides da década de 2020 é a mais recente tentativa de repetir esse padrão com uma máquina genuinamente de uso geral, em vez de outro braço de tarefa única, e continua a ser uma aposta aberta: a robótica tem sido descrita como estando a uma década de distância de um robô de uso geral durante várias décadas consecutivas.

🦾Origins & Evolution

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