|
вращательные и поступательные движения. Иногда вместо схвата последним звеном
манипулятора служит какойнибудь рабочий инструмент, например, дрель, гаечный
ключ, краскораспылитель или сварочная горелка.
Перемещение звеньев манипулятора обеспечивают так называемые приводы —
аналоги мускулов в руке человека. Обычно в качестве таковых используются
электродвигатели. Тогда привод включает в себя еще редуктор (систему зубчатых
передач, которые снижают число оборотов двигателя и увеличивают вращающие
моменты) и электрическую схему управления, регулирующую скорость вращения
электродвигателя.
Кроме электрического часто применяется гидравлический привод. Действие
его очень просто. В цилиндр 1, в котором находится поршень 2, соединенный с
помощью штока с манипулятором 3, поступает под давлением жидкость, которая
передвигает поршень в ту или иную сторону, а вместе с ним и «руку» робота.
Направление этого движения определяется тем, в какую часть цилиндра (в
пространство над поршнем или под ним) попадает в данный момент жидкость.
Гидропривод может сообщить манипулятору и вращательное движение. Точно так же
действует пневматический привод, только вместо жидкости здесь применяется
воздух.
Таково в общих чертах устройство манипулятора. Что касается сложности
задач, которые может разрешать тот или иной робот, то они во многом зависят от
сложности и совершенства управляющего устройства. Вообще, принято говорить о
трех поколениях роботов: промышленных, адаптивных и роботах с искусственным
интеллектом.
Самые первые образцы простых промышленных роботов были созданы в 1962
году в США. Это были «Версатран» фирмы «АМФ Версатран» и «Юнимейт» фирмы
«Юнимейшн Инкорпорейтед». Эти роботы, а также те, что последовали за ними,
действовали по жесткой, не меняющейся в процессе работы программе и были
предназначены для автоматизации несложных операций при неизменном состоянии
окружающей среды. В качестве управляющего устройства для таких роботов мог
служить, например, «программируемый барабан». Действовал он так: на цилиндре,
вращаемом электродвигателем, размещались контакты приводов манипулятора, а
вокруг барабана — токопроводящие металлические пластины, замыкавшие эти
контакты, когда те их касались. Расположение контактов было таким, чтобы при
вращении барабана приводы манипулятора включались в нужное время, и робот
начинал выполнять запрограммированные операции в нужной последовательности.
Точно так же управление могло осуществляться с помощью перфокарты или магнитной
ленты.
Очевидно, что даже малейшее изменение окружающей обстановки, малейший
сбой в технологическом процессе, ведет к нарушению действий такого робота.
Однако они обладают и немалыми преимуществами — они дешевы, просты, легко
перепрограммируются и вполне могут заменить человека при выполнении тяжелых
однообразных операций. Именно на такого типа работах и были впервые применены
роботы. Они хорошо справлялись с простыми технологическими повторяющимися
операциями: выполняли точечную и дуговую сварку, осуществляли загрузку и
разгрузку, обслуживали прессы и штампы. Робот «Юнимейт», например, был создан
для автоматизации контактной точечной сварки кузовов легковых автомобилей, а
робот типа «SMART» устанавливал колеса на легковые автомобили.
Однако принципиальная невозможность автономного (без вмешательства
человека) функционирования роботов первого поколения очень затрудняла их
широкое внедрение в производство. Ученые и инженеры настойчиво старались
устранить этот недостаток. Результатом их трудов стало создание гораздо более
сложных адаптивных роботов второго поколения. Отличительная черта этих роботов
состоит в том, что они могут изменять свои действия в зависимости от окружающей
обстановки. Так, при изменении параметров объекта манипулирования (его угловой
ориентации или местоположения), а также окружающей среды (скажем, при появлении
какихто препятствий на пути движения манипулятора) эти роботы могут
соответственно спроектировать свои действия.
Понятно, что, работая в изменяющейся среде, робот должен постоянно
получать о ней информацию, иначе он не сможет ориентироваться в окружающем
пространстве. В связи с этим адаптивные роботы имеют значительно более сложную,
чем роботы первого поколения, систему управления. Эта система распадается на
две подсистемы: 1) сенсорную (или очувствления) — в нее входят те устройства,
которые собирают информацию о внешней окружающей среде и о местоположении в
пространстве различных частей робота; 2) ЭВМ, которая анализирует эту
информацию и в соответствии с ней и заданной программой управляет перемещением
робота и его манипулятора.
К сенсорным устройствам относятся тактильные датчики осязания,
фотометрические датчики, ультразвуковые, локационные, а также различные системы
технического зрения. Последние имеют особенно важное значение. Главная задача
технического зрения (собственно «глаза» робота) состоит в том, чтобы
преобразовать изображения объектов окружающей среды в электрический сигнал,
понятный для ЭВМ. Общий принцип систем технического зрения состоит в том, что с
помощью телевизионной камеры в ЭВМ передается информация о рабочем пространстве.
ЭВМ сравнивает ее с имеющимися в памяти «моделями» и выбирает соответствующую
обстоятельствам программу. На этом пути одна из центральных проблем при
создании адаптивных роботов заключалась в том, чтобы научить машину
распознавать образы. Из многих объектов робот должен выделить те, которые ему
необходимы для выполнения какихто действий. То есть он должен уметь различать
признаки объектов и классифицировать объекты по этим признакам. Это происходит
благодаря тому, что робот имеет в памяти прототипы образов нужных объектов и
|
|