Спыну Г. А.
ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ
КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ
*** 1991 ***
|
ФPAГMEHT КНИГИ (...) В качестве примера можно привести описание робокара, разработанного и изготовленного в НИАТ и демонстрировавшегося на Выставке достижений народного хозяйства в Киеве в 1986 г. (рис. 7.11).
Грузоподъемность робокара составляет 500 кг, регулируемая скорость движения не более 1 мс, точность остановки робокара относительно позиции загрузки-выгрузки не менее ± 2 мм, габаритные размеры 2000 х X 700 X 400 мм. В настоящее время существуют и другие варианты использования робокаров, когда он несет на себе изделие, например, кузов легкового автомобиля, предварительно собранный в специальном кондукторе и предназначенный для контактной точечной сварки и последующей окраски. Вначале своего пути робокар с кузовом автомобиля проходит специальное измерительное устройство и затем начинает двигаться по цеху, поочередно проходя посты, где выполняются соответствующие технологические операции. Так организована автоматизированная система «Робогейт», созданная концерном «Фиат» совместно со станкостроительной фирмой «Комау». Авторы этой разработки соглашаются с тем, что такая система сложнее и дороже, чем традиционный конвейер, но показывают ее преимущества, главное из которых — высокая гибкость в условиях мелкосерийного и серийного производства. В системе «Робогейт» устройство управления робокара достаточно сложное, так как, кроме задачи транспортирования изделия, робокар несет большой объем информации конструктивного и технологического характера. Следует полагать, что в будущем робокары будут совершенствоваться в направлении повышения уровня искусственного интеллекта для решения навигационных, технологических и информационных задач. 7.4. Будущее роботов Картина мира, где роботы свободно перемещаются по всей Зем-ле, активно помогают людям и готовы взяться за любую опасную и тяжелую работу, способна увлечь воображение каждого; однако прежде, чем она станет реальностью, ученым потребуется преодолеть множество серьезных преград и решить несколько важных проблем. В том, что такое будущее наступит, предположительно в XXI в., у автора нет никаких сомнений. Существует много причин, приводящих к неизбежности такого будущего. Вот одна из них. Сейчас численность роботов на предприятиях невелика, но их применение непрестанно расширяется и с течением времени станет массовым явлением. Они будут также необходимы и привычны, как сейчас телевизор или автомобиль. Причина тому проста, но весома — они нужны человеку. В свою очередь, и человек необходим им для нормального функционирования. Такая ситуация оценивается как симбиоз. Под симбиозом понимают, как известно, совместную жизнь двух различных видов живых организмов при взаимовыгодной связи. Можно ли это понятие применить в нашем случае к таким слишком уж различным категориям, как человек и сравнительно примитивный автомат — промышленный робот? Рассмотрим в качестве примера участок цеха, где на контактной точечной сварке работает несколько роботов. Человек определяет их нагрузку, программирует, удовлетворяет их нужды в обслуживании, проверяет работу, обучает их и заботится о них. Роботы в этой симбиотической связи освобождают человека от тяжелого, монотонного и часто утомительного физического труда. Не вызывает сомнения целесообразность и взаимная полезность такой связи. Совершенствование и распространение роботов неизбежно приведут к укреплению и расширению этих связей. Можно было бы привести и другие причины, в частности исключение фактора опасности при проведении исследований в экстремальных ситуациях: в космосе, под землей, в океанских глубинах, вонах высокой радиоактивности и т. д. Можно определить проблемы, которые надо решить в обозримо короткое время для того, чтобы робот действительно стал другом и активным помощником человека. К ним относятся разработка органов чувств, создзнзе искусственного интеллекта высокого уровня, разработка движущихся роботов и обучение роботов различным профессиям. Последняя задача — одна из самых близких и реальных, роботы нашего времени умеют выполнять множество работ, некоторые из них они выполняют лучше и быстрее человека. Проблема создания искусственного интеллекта очень сложна, о ней говорилось в разделе «Роботы с искусственным интеллектом» и повторяться нет оснований. Остальные две требуют пояснений. Для того чтобы робот стал достойным помощником человека, необходимо снабдить его органами чувств, обеспечивающими прием внешней информации об окружающей среде. Только в этом случае можно создать предпосылки для превращения промышленных роботов, которые пока действуют чисто механически, подчиняясь приказам человека, в устройства, действительно обладающие способностью к адаптации и элементами интеллекта, т. е. умением самостоятельно «мыслить», реагировать на изменения в окружающем мире и принимать хотя бы простейшие решения. В перспективе необходимо создать роботы, которые могли бы воспринимать явления окружающей среды так же, как и люди: такие роботы должны обладать зрением, слухом, осязанием и, может быть, даже обонянием. Некоторые классы или типы роботов должны обязательно оснащаться специальными датчиками радиоактивного излучения. В лучшем варианте роботы должны общаться с людьми на обычном, естественном языке. Можно предположить, что между собой роботы будут общаться на «своем», специальном языке. В настоящее время проблема создания движущихся роботов находится в начале своего развития. Роботы малоподвижны, неуклюжи, тихоходны. Несмотря на весьма скромные успехи в этой области, движущиеся в пространстве устройства обладают удивительной притягательной силой. По какой-то необъяснимой логике онн кажутся более «живыми», чем стационарные, даже очень совершенные автоматические устройства. Ведь всегда наибольший интерес вызывают рассказы о путешествиях и живых существах, способных передвигаться в пространстве и времени. И это вовсе не пустая прихоть человеческой психологии, а отражение некоего фундаментального принципа. Окружающий нас мир отличается огромным разнообразием, и именно путешественник непрерывно попадает в новую обстановку, сталкиваясь с необходимостью по-новому реагировать на вызов, который бросает ему природа. Те механизмы, которые способны перемещаться, как правило, имеют дело е более разнообразными условиями, чем те, которые находятся всегда на одном месте. Жизнь на Земле можно рассматривать, как грандиозный эксперимент по отбору различных видов и их эволюции. Можно сказать, что разум (интеллект) человека возник благодаря подвижности организма. Такой же отбор, по-видимому,' будет определить и эволюцию роботов, и может быть именно движущиеся роботы позволят лучше справиться с некоторыми неразрешимыми в настоящее время проблемами искусственного интеллекта. К числу таких проблем относится вопрос о целенаправленных логических рассуждениях и процесс обучения на основе накопленного опыта. Движущийся робот способен производить свободный поиск в окружающем его мире и выполнять сложные целенаправленные действия. Немалые трудности вызывает задача создания компактных и достаточно мощных приводов, которые могли бы обеспечить движение роботов в пространстве и перемещение его рабочих органов — «рук» и «ног». Вряд ли при серьезном научном и инженерном подходе эта задача может оказаться неразрешимой. В настоящее время в нашем распоряжении имеются громоздкие гидро- и пневмоприводы, насосные станции и двигатели относительно больших размеров. Эти типы приводов не могут быть базой для создания совершенных кинематических механизмов, обладающих необходимым быстродействием, точностью и мощностью. Однако уже созданы электродви^ гатели малых размеров, позволяющие получить нужные параметры. Можно полагать, что в ближайшие годы в этом направлении будут достигнуты значительные успехи. Несмотря на то, что проблема создания и применения роботов различных поколений находится в начале своего развития и сегодня еще трудно предвидеть все последствия в будущем, жалеть усилий, времени и средств на ее развитие нельзя, это было бы недальновидно. Следует полагать, что роботы с искусственным интеллектом будут развиваться по пути создания профессиональных, проблемно-ориентированных моделей. Нет никакого сомнения в том, что среда обитания робота будет накладывать свей неизгладимый отпечаток на форму, конструкцию робота и методы управления им. В этом просматривается принципиальная разница в качестве прсцес са эволюции человека и робота. Человеку свойственно приспосабливаться к окружающей среде в значительной степени, но у роботов границы приспособления к экстремальным условиям обитания будут значительно шире. Робот может и должен приобретать новые формы, механизмы и конструктивные ссобенности. Можно сказать, что робототехника конца XX в. развивается во многих направлениях, идет поиск наиболее целесообразных областей применения роботов и, конечно, их конструкций. В стратегическом плане успехи в развитии робототехникиГбудут в значительной степени зависеть от того, как скоро определятся эти главные направления и области применения интеллектуальных роботов. Уместно отметить, что сейчас иногда говорят о роботах следующих поколений, особенно когда описывают появившиеся недавно в Японии робот-гид по выставке, робот-художник, который рисует с натуры, и другие интересные образцы. Автор не склонен считать правильным такой подход. Не в увеличении количества поколений задача. Такой подход только усложнит терминологию и не принесет конкретной пользы. Один из важных факторов, которые будут решающим образом влиять на развитие робототехники в будущем, — миниатюризация средств вычислительной техники, увеличение быстродействия и существенное повышение надежности их работы. Если в этом направлении не будут достигнуты решающие результаты, то робототехника будет развиваться только в теоретическом плане и в виде создания лабораторных и экспериментальных образцов, малопригодных для широкого использования. Большое влияние на проблему создания роботов с искусственным интеллектом может оказать бионика. Изучение принципов построения и функционирования биологических систем с целью создания новых машин и устройств может оказаться плодотворным направлением в области робототехники. Особое место занимает нейробионика, которая изучает и реализует в технических устройовах принципы переработки информации в нервной системе человека и животных. В частности, следует отметить такое важное обстоятельство. В современных робототехнических системах преобразование дискретной информации в аналоговую, непрерывную происходит с помощью специальных преобразователей «аналог — код» или «код — аналог», причем иногда при таком преобразовании уменьшается точность измерения сигнала. С этой задачей успешно, без всякого труда, справляются живые организмы. Тут есть над чем подумать разработчикам систем управления роботов. Проблема взаимодействия человека с роботом привлекает внимание специалистов и считается очень важной и перспективной задачей в робототехнике. Если говорить о взаимодействии человека с роботом первого поколения, то эта задача решена достаточно полно. Симбиоз человека и робота первого поколения привел к частичному перераспределению обязанностей и сфер деятельности. Человек оставил за собой право творца роботов, обучает роботы и обслуживает их. Что касается последней обязанности, то автор совершенно уверен в том, что это временное явление. Пройдет немного времени и роботы будут обслуживать себя сами. Существует мнение, и его придерживается автор, что создание и применение роботов вообще и роботов с искусственным интеллектом в частности принесет человечеству большую пользу. Однако не следует думать, что социальные и другие последствия таких исследований будут только положительными. Прежде всего, нельзя забывать о том, что исследования в этом направлении требуют больших капиталовложений, которые должны поступать из общественных фондов и которые могут быть использованы в других направлениях, может быть более нужных. Кроме того, нельзя не думать и о том, что исследования в области роботов с искусственным интеллектом могут быть успешно использованы в военных целях, о чем встречаются краткие сообщения. В книге «Творец и робот» известный ученый Норберт Винер писал: «Будущее оставляет мало надежд для тех, кто ожидает, что роботы создадут для нас мир, в котором мы будем освобождены от необходимости мыслить. Помочь они нам могут, но при условии, что наша честь и разум будут удовлетворять требованиям самой высокой морали». Нет сомнений, что время откроет новые, увлекательные страницы такой перспективной, интересной и полезной проблемы, как робототехника. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ И РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Автоматизированные технологические комплексы «оборудование — робот. — М. : НИИМаш Минстанкопрома, 1981. — 104 с. 2. Автоматы и разумное поведение Н. М. Амосов, А. М. Касаткин, Л. М. Касаткина и др. — К. : Наук, думка, 1973. — 260 с. 8, Артоболевский И. И., Кобринский А. Е. Знакомьтесь — роботы! — М. : Мол. гвардия, 1977, — 238 с. 4, Артоболевский И. И., Кобринский А. Е. РоботыМашиноведение. — 1970, — № 5, — С. 14. 5, Белянин П. Н. Промышленные роботы. — М. : Машиностроение, 1975. — 397 с, 6, Белянин П. Н. Промышленные роботы Японии. — М. : НИИАТ, 1977. — 454 с. 7, Белянин П. Н. Робототехнические системы для машиностроения: Автомат, манипуляторы и робототехн. системы. — М. : Машиностроение, 1986. — 256 с. 8, Бурдаков С. Ф., Дьяченко В. А., Тимофеев А. Н. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и робототехнических комплексов. — М. : Высш. шк., 1986. — 264 с. в. Воробьев Е. И., Козырев Ю. Г., Царенко В. И, Промышленные роботы агрегатно-модульного типа Под ред. Е. П. Попова, — М. : Машиностроение, 1988, — 240 с. 10. Вукобратович М. Шагающие роботы и антропоморфные механизмы: Пер. с англ. — М. : Мир, 1976. — 540 с. 11. Гусев А. П., Евгеньев Г. Б., Рапопорт Г. Н. Групповое управление станками от ЦВМ. — М. : Машиностроение, 1974. — 204 с. 12. Заренин Ю. Г., Збырко М. Д., Крединцер Б. Б. Надежность и эффективность АСУ. — К. : Техшка, 1975. — 368 с. 13. Инструкция по оценке экономической эффективности промышленных роботов. — М. : НИИМаш Минстанкопрома, 1983. — 84 с. 14. Испытания промышленных роботов: Метод, рекомендации. — М. : НИИМаш Минстанкопрома, 1983. — 100 с. 15. Катыс Г. И. Визуальная информация и зрение роботов. — М. : Энергия, 1979, — 175 с. 16. Качура А. С., Титаренко В. Н. Опыт внедрения гибкой производственной системы токарной обработки на КПО им. Артема. — К.: О-во «Знание» УССР, 1988 — 19 с. 17. Козырев Ю. Г. Промышленные роботы : Справ. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Машиностроение, 1988. — 392 с. 18. Костюк В. И., Ямпольский Л. С., Иваненко И. В. Промышленные роботы в сборочном производстве. — К. : Техшка, 1983. — 180 с. 19. Костюк В. И., Ямпольский Л. С., Карлов А. Г. Промышленные роботы и их применение. — К. : О-во «Знание» УССР, 1980. — 64 с. 20. Красников В. Ф., Лымарь И. И. Надежность структуры промышленных роботов Вестн. машиностроения. — 1983. — № 18. — С. 10 — 13. 21. Криницкий И. А. Алгоритмы и роботы. — М. : Радио и связь, 1983, — 108 с. 22. Манипуляционные системы роботов А. И. Корендясев, Б. Л. Саламандра, Л. И. Тывес и др,; Под ред, А, И. Корендясева, — М, ; Машиностроение, 1989, — 472 с. |
