Раймонд Герц
Раймонд К. Герц | |
|---|---|
 Герц демонстрирует свое механическое устройство-манипулятор раб-хозяин в 1949 году. | |
| Рожденный | Раймонд К. Герц 12 марта 1915 г. Клируотер, Канзас , США |
| Умер | 4 июня 1970 г. ( 55 лет |
| Альма-матер |
|
| Известный | телеоператоры |
| Супруг | Хелен Була |
| Дети | 3 |
| Награды |
|
| Научная карьера | |
| Поля | Телеробототехника |
| Учреждения | Аргоннская национальная лаборатория |
Раймонд К. Герц (12 марта 1915 — 4 июня 1970) — американский инженер-механик и пионер в области робототехники , особенно с дистанционным управлением роботов (см. телеприсутствие ). В 1949 году, работая в Комиссии по атомной энергии в Аргоннской национальной лаборатории , Герц подал патент на один из первых манипуляторов «главный-подчиненный» ( патент США 2 632 574 ). [ 1 ] [ 2 ] для обращения с радиоактивными материалами. Герц осознал ценность манипуляторов с электрической связью и заложил основы современной телеробототехники отражающих силу и двусторонних позиционных сервомеханизмов, . [ 3 ]
Гёрц также провел раннее исследование степеней свободы, необходимых для плавного движения при дистанционном манипулировании, и разработал один из первых наголовных дисплеев в качестве прототипа виртуальной реальности . Морские термины, такие как тангаж , рыскание и крен, были включены в лексикон робототехники Герцем. [ 3 ]
Сегодня цель телеоперации вышла за рамки ядерной безопасности и теперь включает в себя, среди прочего, такие применения, как достижение удаленных сред в космосе или хирургические операции. [ 4 ]
В 1985 году Американское ядерное общество учредило «Премию Рэя Герца» для признания и награждения членов, внесших выдающийся вклад в область дистанционных технологий. [ 5 ]
Образование и молодость
[ редактировать ]Рэймонд К. Герц родился в Клируотере, штат Канзас , 12 марта 1915 года. [ нужна ссылка ] Он был сыном Нормы Э. и Флоры (Сент) Герц, имел сестру миссис Тельму Мейн и двух братьев, Линн Герц и Ли Ноубл. Герц получил степень бакалавра наук в Государственном колледже Монтаны в 1940 году, который окончил с отличием. Затем он начал учебу в аспирантуре Бруклинского политехнического института закончил аспирантуру в Иллинойском технологическом институте . в 1942 году, оставаясь там до 1946 года. В 1947 году Герц переехал в Иллинойс и с 1947 по 1949 год [ 3 ]
Карьера и исследования
[ редактировать ]Раймонд Герц работал в компании Sperry Gyrscope Company в Лаборатории сервомеханизмов инженером-проектировщиком с 1940 по 1947 год, одновременно работая над аспирантурой в Политехническом институте Бруклина. В 1947 году Герц переехал в Иллинойс, чтобы начать работу в Аргоннской национальной лаборатории в качестве инженера-механика, одновременно заканчивая аспирантуру в Иллинойском технологическом институте до 1949 года. Позже Герц стал старшим инженером Аргоннской национальной лаборатории в инженерном отделе дистанционного управления. [ 6 ]
На первой и второй международных конференциях по мирному использованию атомной энергии в 1955 и 1958 годах Герц представлял Соединенные Штаты в качестве делегата.
За свою карьеру Герц был членом Американского ядерного общества , Американского института инженеров-химиков и Института инженеров по электротехнике и электронике .
Основная работа и достижения Герца были связаны с разработкой и усовершенствованием устройств -манипуляторов типа «главный-подчиненный» , но Герц также посвятил время завершению фундаментальных исследований степеней свободы, необходимых для плавного движения посредством дистанционного манипулирования. Он также создал первоначальный прототип устройства виртуальной реальности, разработав один из первых дисплеев, крепящихся на голову. [ 6 ]
В своей работе Герц также систематизировал термины, чтобы университетские и промышленные разработчики могли копировать и внести свой вклад в его область, а также включил морские термины в лексикон робототехники, включая тангаж, рыскание и крен.
Компания Central Research Labs в Ред-Винге, штат Миннесота, была создана усилиями Герца и технологическими разработками. Компания произвела более 8000 манипуляторов «главный-подчиненный» для предприятий в 26 разных странах. В 1953 году на посту главы Центральных исследовательских лабораторий Гёрца сменил Деметриус Джелатис .
Сегодня цель телеоперации вышла за рамки простой безопасности и теперь включает в себя такие виды использования, как достижение удаленных сред в космосе или глубоко под водой, работу с манипуляциями с чрезвычайно большими или маленькими объектами для хирургических операций или производства, а также многие другие виды использования. [ 4 ]
Устройство манипулятора «главный-подчиненный»
[ редактировать ]Целью манипулятора «главный-подчиненный» является защита рабочих от радиации, обеспечивая при этом возможность точного манипулирования материалами. Машину можно рассматривать как два отдельных устройства: «ведомое» и «главное» оружие. «Подчиненная» рука реагирует на управляющее устройство, «главную» руку, с тем преимуществом, что посредством удаленного управления ручные задачи могут выполняться без необходимости прямого вмешательства человека. В ядерных установках ведомое плечо расположено в горячей камере , а ведущее плечо — в диспетчерской. Всякий раз, когда манипулируют главной рукой, движение точно воспроизводится ведомой рукой. [ 7 ]
Находясь в Аргоннской национальной лаборатории, Герц разработал манипулятор «главный-подчиненный» для безопасного обращения с опасными материалами из плутониевого реактора 100-B в Хэнфорде . [ 8 ] устройство с передачей металлической ленты с семью степенями свободы Первоначальное устройство-манипулятор «главный-подчиненный» было разработано Герцем в 1948 году как двустороннее (симметричное) пантографное , которое управлялось через стену из свинцового стекла. [ 6 ] В 1949 году Герц подал патент на механический двусторонний манипулятор «ведущий-ведомый», а в 1951 году Герц усовершенствовал эту конструкцию, выпустив первую шарнирную руку с телеуправлением, конструкция которой основывалась на механическом соединении между главным и ведомым рычагами за счет использования стальные шкивы и тросы. [ 9 ] [ 2 ] Это была важная веха в развитии технологии обратной связи по усилию , и производные этой конструкции встречаются до сих пор.
Гёрц постепенно осознал необходимость тактильных ощущений для манипулирования хрупкими объектами и использовал системы силовой обратной связи, чтобы улучшить ловкость взаимодействия человека и машины. [ 10 ] Благодаря использованию принципов кибернетики Герц смог также сконструировать первую электрическую систему манипулятора «главный-подчиненный», и к 1954 году модифицированной версии манипулятора «главный-подчиненный» ( CRL Model 8 началось коммерческое производство ).
Чтобы создать точные устройства-манипуляторы типа «главный-подчиненный», Герцу необходимо было разработать несколько принципов, каждый из которых применим к нашим современным роботизированным хирургическим системам. Принципы заключаются в следующем. Движение ведомого рычага должно обладать шестью независимыми степенями свободы: тремя поступательными и тремя вращательными для позиционирования захватных устройств, а также движением сжатия щипцов для захвата предметов. [ 11 ] Движение ведомого рычага должно быть связано с движением главного рычага, которому соответствуют положение и направление обоих рычагов. [ 11 ] Соединение двух рычагов должно быть двусторонним, а это означает, что силы на ведомом конце должны отражаться на ведущем конце, а перемещения, производимые на ведомом конце, должны вызывать смещение на ведущем конце, при этом ведомый рычаг должен иметь возможность адаптироваться в ответ на ограничения, налагаемые выполняемой задачей. [ 4 ] [ 11 ]
Награды
[ редактировать ]Гёрц был награжден медалью Эдварда Лонгстрета в Институте Франклина в Филадельфии, штат Пенсильвания, в 1967 году. Он также получил награду в области радиационной промышленности от Американского ядерного общества в 1969 году. [ нужна ссылка ]
В 1985 году Американское ядерное общество учредило « Премию Рэя Герца » для признания и чествования своих членов, внесших выдающийся вклад в область дистанционных технологий. [ 5 ]
Личная жизнь
[ редактировать ]Герц женился на Хелен Була 2 сентября 1950 года в Куке, штат Иллинойс . Вместе у них было трое детей: Алан, Джин и Линда. Герц умер 4 июня 1970 года в возрасте 55 лет в Даунерс-Гроув, штат Иллинойс . [ нужна ссылка ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Герц, Раймонд (3 ноября 1959 г.). «Манипулятор для ведомого робота» (PDF) . Проверено 22 мая 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б US 2632574 A , C, Герц Раймонд, «Манипулятор с дистанционным управлением», опубликовано 24 марта 1953 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Менон, Мани (2011). Робототехника в мочеполовой хирургии . Спрингер. стр. 12–17 . ISBN 9781848821149 .
- ^ Перейти обратно: а б с Ферре, Мануэль (2007). Достижения в области телеробототехники . Спрингер Тракты в продвинутой робототехнике. стр. 22 , 26, 132. ISBN. 978-3-540-71363-0 . (Распечатать; или ISBN 978-3-540-71364-7
- ^ Перейти обратно: а б «Премия Рэя Герца — ANS / Почести и награды» . www.ans.org . Проверено 4 июня 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Силиано, Бруно (2008). Справочник Спрингера по робототехнике . Спрингер. стр. 43–47, 52. ISBN. 9783540239574 .
- ^ Сингх, Манджит (июнь 2006 г.). «Манипуляторы «главный-подчиненный»: технологии и последние разработки» (PDF) . www.barc.gov . Проверено 20 мая 2017 г.
- ^ Герц, Раймонд (1949). Манипулятор «Главный-Подчиненный» . Аргоннская национальная лаборатория.
- ^ «Хронология робототехники, часть 2» . www.thocp.net . Проверено 4 июня 2017 г.
- ^ Герц, Раймонд (1952). Противоповоротный кран с подъемником с регулируемой скоростью, препятствующим ползучести . Аргоннская национальная лаборатория.
- ^ Перейти обратно: а б с Таваколи, М. (2008). Тактильные ощущения для телеуправляемых хирургических робототехнических систем . Хакенсак, Нью-Джерси: World Scientific. стр. 18–32. ISBN 9789812813152 .