TEMA BROJA

Dr Aleksandar Rodić, naučni savetnik,
Institut „Mihajlo Pupin“ Beograd

Robotika / Počeci razvoja robotike i Srbiji

Od „Beogradske šake“ do Lola industrijskih robota

Istorija robotike u Srbiji predstavlja jednu od najznačajnijih, ali nedovoljno poznatih priča domaće nauke i tehnike. Već početkom šezdesetih godina prošlog veka, u vreme kada je robotika tek nastajala kao nova naučna disciplina u svetu, istraživači u Beogradu razvijali su rešenja koja će kasnije postati sastavni deo globalne robotičke baštine.

Razvoj robotike u Srbiji odvijao se prvenstveno kroz rad Instituta „Mihajlo Pupin“ i sistema „Ivo Lola Ribar“, odnosno kasnijeg Lola instituta. Ove dve institucije razvijale su različite ali međusobno povezane pravce: humanoidnu i medicinsku robotiku, kao i industrijsku robotiku namenjenu automatizaciji proizvodnje. Njihovi rezultati ostavili su trag daleko izvan granica tadašnje Jugoslavije.

Pionirski period: Rajko Tomović i Miomir Vukobratović

Koreni moderne robotike u Srbiji vezuju se za rad profesora Rajka Tomovića i akademika Miomira Vukobratovića, tokom šezdesetih godina XX veka.
Profesor Rajko Tomović ostao je upamćen kao tvorac „Beogradske šake“, prve bioničke šake na svetu, razvijene 1963. godine i narednih godina usavršavane u još dve-tri verzije. Ovaj uređaj predstavljao je revolucionarni spoj mehanike, elektronike i biologije i danas se navodi u gotovo svim značajnijim pregledima istorije robotike i udžbenicima iz ove oblasti u svetu. Istovremeno, Miomir Vukobratović započinje istraživanja koja će ga svrstati među najuticajnije svetske naučnike u oblasti robotike. Nakon rada u Vojnotehničkom institutu, 1967. godine prelazi u Institut „Mihajlo Pupin“ u Beogradu, gde osniva Odeljenje za biokibernetiku i postavlja temelje kasnije poznate „Beogradske škole robotike“.

Beogradska škola robotike i teorija ZMP

Jedan od najvećih doprinosa Miomira Vukobratovića svetskoj nauci jeste razvoj teorije Tačke nula momenta (ZeroMomentPoint - ZMP). Ova teorija omogućila je matematičko modelovanje stabilnog hoda humanoidnih robota. Suština koncepta jeste određivanje tačke oslonca u kojoj rezultantni moment svih sila postaje jednak nuli, čime se obezbeđuje ravnoteža tokom kretanja.

Danas gotovo svi humanoidni roboti koriste principe zasnovane na ZMP teoriji. Od japanskog ASIMO robota do savremenih sistema kompanije Boston Dynamics, ideje razvijene u Beogradu ugrađene su u temelje moderne humanoidne robotike.

Srbija među pionirima medicinske robotike

Tokom sedamdesetih godina, istraživanja u Institutu „Mihajlo Pupin“ proširuju se na medicinsku robotiku. Posebna pažnja posvećena je problemu rehabilitacije osoba sa povredama kičmene moždine. Vukobratović i njegovi saradnici razvijaju biomehaničke modele ljudskog hoda i robotske sisteme namenjene rehabilitaciji.
Godine 1972. konstruisan je jedan od prvih funkcionalnih medicinskih egzoskeleta u svetu. Sistem je omogućavao kontrolisano kretanje paraplegičnih pacijenata korišćenjem elektrohidrauličnih i elektropneumatskih pogona. Kasnije 1974, 1978 razvijeni su tehnički sofisticarniji modeli egzoskeleta. Pored egzoskeleta, razvijene su i aktivne ortoze ruke motorizovane proteze noge i različiti rehabilitacioni uređaji. Ovi projekti bili su decenijama ispred svog vremena i predstavljali su važan korak ka savremenim rehabilitacionim robotima.

Motorizovana proteza noge s potkolenom amputacijom

Dok su istraživanja humanoidne i medicinske robotike napredovala, krajem sedamdesetih godina započinje razvoj domaćih industrijskih robota. Industrijska robotika tada je bila strateški važna oblast jer je Jugoslavija nastojala da modernizuje proizvodnju i smanji zavisnost od uvoza naprednih tehnologija. Pod rukovodstvom Miomira Vukobratovića u Institutu „Mihajlo Pupin“ razvijena je serija robota poznata pod nazivom UMS (UniverzalniManipulacioniSistem).

UMS-1 (1977/78), prvi domaći industrijski robot

Robot UMS-1 prvi je industrijski robot projektovan i izrađen u Jugoslaviji. Imao je antropomorfnu konfiguraciju sa tri stepena slobode i bio je namenjen automatizaciji procesa kalibracije termostatskih senzora u fabrici “Teleoptik”. Po vremenu nastanka bio je među prvim industrijskim robotima razvijenim u Evropi.

UMS-2 (1980)

Druga generacija robota donela je značajna unapređenja. UMS-2 radio je u cilindričnim koordinatama i predstavljao je ozbiljan tehnološki korak napred u odnosu na prethodnika. Robot je javno demonstriran na brojnim sajmovima i postao je simbol domaćih napora u razvoju industrijske robotike. Njegova promocija imala je veliki uticaj na širenje robotike u tadašnjoj Jugoslaviji.

UMS-3 (1981)

Treća generacija bila je znatno snažnija i tehnološki naprednija. Za razliku od prethodnih sistema, UMS-3 koristio je hidrauličke pogone, što mu je omogućilo rad sa većim opterećenjima u zahtevnim industrijskim uslovima. Robot je uspešno primenjen u fabrici „Sloboda“ u Čačku, gde je opsluživao presu za proizvodnju poluproizvoda artiljerijske municije. Time je eliminisano opasno radno mesto i značajno povećana bezbednost radnika.
Pokušaji primene u tačkastom zavarivanju u industriji bele tehnike pokazali su i izazove sa kojima su se pioniri robotike suočavali u vreme kada nisu postojali savremeni senzori, mašinska vizija i veštačka inteligencija.

UMS-4 (1983)

UMS-4 bio je specijalizovani robot namenjen radu u ekstremnim industrijskim uslovima. Projektovan je za manipulaciju usijanim ingotima u kovačnici fabrike „Crvena zastava“, u Kragujevcu. Dimenzijama, nosivošću i složenošću višestruko je prevazilazio prethodne modele.
Iako projekat nije postigao punu industrijsku afirmaciju, predstavljao je važan eksperiment u razvoju robota za tešku industriju.

UMS-4, robot za rad u uslovima visokih temperatura

Posebno zanimljiv bio je robot UMS-6L, namenjen automatskom nalivanju rastopljenog metala u livničke alate. Njegov zadatak zahtevao je precizno određivanje količine rastopine, kontrolu brzine prenosa i sigurno izlivanje metala bez prosipanja. Ovaj projekat pokazao je da domaći istraživači nisu razvijali samo univerzalne manipulatore već i visoko specijalizovane robotske sisteme za konkretne tehnološke procese.

Paralelni razvoj u sistemu „Ivo Lola Ribar“

Dok su u Institutu „Mihajlo Pupin“ razvijani UMS roboti, u industrijskom sistemu „Ivo Lola Ribar“ započinje drugi veliki pravac razvoja robotike. Početkom osamdesetih godina, stručnjaci Lola instituta rade na robotima namenjenim direktnoj industrijskoj primeni, oslanjajući se na iskustva stečena u proizvodnji alatnih mašina i CNC sistema.
Prvi značajan korak bio je razvoj robota ILROT 5Z, jednog od prvih industrijskih manipulatora nastalih u okviru Lola sistema.

LOLA 80 - vrhunac domaće industrijske robotike

Najpoznatiji i tehnološki najznačajniji robot razvijen u okviru Lola instituta bio je LOLA 80.Predstavljen 1986. godine, ovaj šestoosni industrijski robot nosivosti 80 kg bio je po konstrukciji i funkcionalnosti uporediv sa savremenim svetskim industrijskim robotima.
Robot je bio namenjen za: manipulaciji materijalom, montažne operacije, zavarivanje i automatizaciji proizvodnih linija. Poseban uspeh predstavljala je njegova primena u proizvodnji automobila „Jugo Florida“, gde je više robota LOLA 80 bilo uključeno u automatizovanu proizvodnu liniju za izradu automobilskih vrata. Ovaj projekat predstavljao je najviši domet domaće industrijske robotike osamdesetih godina.

„Lola fabrika robota“

Godine 1990. osnovana je “Lola fabrika robota”. Bila je jedinstvena na prostoru Srbije i bivše Jugoslavije jer se sistematski bavila projektovanjem, razvojem i proizvodnjom industrijskih robota. Pored mehaničkih konstrukcija razvijani su: kontroleri robota, programski alati, senzorski sistemi i softver za upravljanje. Lola institut je razvio i sopstveni programski jezik za upravljanje robotima, čime je postignut visok stepen tehnološke samostalnosti.

Edukacioni roboti - ulaganje u budućnost

Početkom devedesetih godina, u Institutu „Mihajlo Pupin“ razvijena je serija edukacionih robota ROBED. Cilj projekta bio je da se učenicima, studentima i inženjerima omogući praktična obuka iz robotike. Razvijene su četiri verzije (Sl. 10): ROBED-01 (1990), ROBED-02 (1991), ROBED-03 (1992) i ROBED-04 (1992-1997). Iako projekat nije realizovan u planiranom obimu zbog ekonomskih i političkih okolnosti, ovi uređaji predstavljaju važan deo istorije tehničkog obrazovanja u Srbiji.

Nasleđe i značaj srpske robotike

Razvoj robotike u Srbiji od šezdesetih do devedesetih godina predstavlja izuzetno poglavlje domaće naučne i industrijske istorije. Od „Beogradske šake“, preko Vukobratovićeve teorije ZMP i pionirskih egzoskeleta kao rezultata „Beogradske škole robotike“, do serije UMS robota i industrijskih sistema Lola instituta, stvorena je tehnološka osnova koja je Srbiju svrstala među pionire robotike. Posebna vrednost ovog nasleđa nije samo u konkretnim uređajima već i u činjenici da su razvijene originalne naučne ideje koje su postale deo svetske robotičke literature. Danas, kada humanoidni roboti, egzoskeleti i sistemi zasnovani na veštačkoj inteligenciji doživljavaju ubrzan razvoj, jasno se vidi koliko su istraživanja sprovedena u Beogradu bila ispred svog vremena. Istorija robotike u Srbiji zato nije samo priča o mašinama i tehnologiji već i svedočanstvo o znanju, viziji i ambiciji generacija istraživača koji su uspeli da domaću nauku uključe u sam vrh svetskih tokova razvoja robotike. Deo ove vredne naučne zaostavštine sačuvan je i baštini se u Muzeju nauke i tehnike u Beogradu, gde se može videti i čuti više detalja o ovoj „zlatnom dobu“ naše robotike.

Dr Aleksandar Rodić, naučni savetnik,
Institut „Mihajlo Pupin“ Beograd

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"