Введение в робототехнику

Друг или враг? Роботы, которые в свое время было принято изображать в виде механических созданий, враждебных человеку, появились сейчас в цехах производственных предприятий, освобождая рабочих от многих утомительных операций.

Роботы, более 50 лет существовавшие лишь в воображении писателей-фантастов, настойчиво вторгаются сейчас в повседневную жизнь. На производственных предприятиях развитых стран уже прижилось первое поколение промышленных роботов, по существу представляющих собой механические манипуляторы, управляемые ЭВМ. Эти установки позволяют эффективнее выполнять самые разнообразные операции, связанные с перемещениями обрабатываемых объектов. Подобные роботы рассчитаны на решение широкого спектра задач - от таких тяжелых работ, как сварка кузовов автомобилей, до сложных операций, требующих чрезвычайной точности, к которым можно отнести, в частности, установку микрокомпонентов в блоки электронного оборудования.

В настоящее время инженеры занимаются оснащением промышленных роботов различными датчиками, которые позволят им "видеть", "осязать" и даже "слышать". Машины, обладающие такими невиданными ранее возможностями, смогут получать информацию о событиях, происходящих в окружающем их мире, т. е. они будут иметь то, что на языке инженеров называется "обратной связью"; таким образом, машины обретут способность реагировать на изменения в окружающей обстановке, их функции не будут ограничены выполнением определенной последовательности команд.

Япония занимает первое место в мире по производству и промышленному применению роботов. На снимке роботы фирмы 'Кавасаки юнимейт' осуществляют точечную сварку кузовных панелей автомобилей 'Ниссан'

Прогресс наблюдается и в смежном направлении: компьютеры, предназначенные для управления роботами, в ближайшие примерно 10 лет будут непрерывно совершенствоваться. Они станут более быстродействующими и "хитроумными", т. е. приобретут почти человеческие способности к логическому "мышлению". Это придаст роботам большую универсальность и гибкость; они смогут - хотя бы отчасти - вырабатывать собственный образ действий.

Робот - в каждый дом! Укоренившийся в сознании людей образ робота нашел свое воплощение в 'механическом человеке' фирмы 'Джон Клис', который был создан Тони Дайсоном в 1983 г. для рекламы фирмы 'Сони'

Однако наибольшие изменения ожидаются, пожалуй, в сфере применения роботов. До сих пор лишь считанное число робототехнических установок использовалось за пределами заводских цехов и предприятий тяжелой промышленности. Ныне инженеры занимаются не только совершенствованием промышленных роботов, но и модифицируют их, стремясь приспособить для работы в гораздо более разнообразных условиях. В перспективе роботы предполагается оснащать колесами, гусеницами и даже ногами. Вместо "единственной" руки с одним захватом они обогатятся целым рядом приспособлений такого рода. Роботы найдут применение в тех областях, где уже прижились другие технические изделия, а именно в быту и в военном деле, а также там, где человеку работать опасно: в атомных реакторах и даже в негостеприимных просторах космоса.

Робот Камелион впервые появился в фильме 'Доктор Ху'. По приказу Хозяина он, словно хамелеон, мог изменять свое обличье. Реальная модель этого робота управлялась по радио

Процесс освоения роботами новых, все более разнообразных профессий, вероятно, не будет протекать гладко. Он может привести к значительным социальным переменам, причем как в лучшую, так и в худшую сторону. Внедрение роботов - это неотъемлемая составляющая технического прогресса, цель которого состоит в создании машин, способных заменить людей при выполнении различных работ. Повозка, которую тянут животные, прялка, печатный станок, паровой двигатель, пишущая машинка, автомобиль, компьютер, посудомоечный агрегат - все эти устройства призваны решать возложенные на них задачи, которые в ином случае потребовали бы привлечения умственной или физической энергии человека. В прошлом люди зачастую расходились во мнениях относительно того, благоприятно ли для человечества внедрение таких технических новинок. Некоторые считали, что эти машины, скорее всего, позволят создавать новые виды изделий, расширят возможности проведения деловых операций, а также освободят людей от выполнения утомительных работ. По мнению других, подобные устройства могут оказать не столь уж добрую услугу. Так, вытесняя ручной труд, они могут повысить угрозу безработицы. Появление новых поколений роботов, несомненно, породит аналогичные вопросы относительно их влияния на развитие общества.

Подвижный манипулятор Хадриан - типичный образец дистанционно управляемого аппарата, предназначенного для работы в опасных для человека условиях; одна из основных его функций - саперные работы

Однако прежде всего выясним, что же понимается под словом "робот". Точного и однозначного определения здесь не существует; скорее всего, можно говорить о целой группе определений, и все они относятся к тем устройствам, которые рассматриваются в настоящей книге. Наиболее полно сущность роботов можно отразить, определив их как программируемые машины, которые копируют людей либо внешне, либо по своим функциональным возможностям. Понятие "программируемые" играет немаловажную роль: оно показывает, что действия робота не сводятся к решению какой-то одной задачи - его функции можно изменять. Большинство современных роботов включают в себя компьютеры, которые и задают характер выполняемых ими работ. Модифицируя программы или систему команд компьютера, можно изменять образ действий робота.

Совсем не обязательно, чтобы робот выглядел как человек, однако он должен, хотя бы отчасти, действовать подобно людям. По этой причине в категорию роботов попадает, например, управляемый ЭВМ манипулятор, снабженный "суставами" и захватным приспособлением, напоминающим человеческую руку. Согласно приведенному определению, роботом можно считать и самодвижущуюся тележку, которая оценивает свое местоположение с помощью приданных ей электронных блоков и датчиков и в результате функционирует практически так же, как транспортное средство, управляемое и приводимое в движение человеком. Система сигнальных огней красного, желтого и зеленого цветов, которые регулируют дорожное движение, включаясь и выключаясь в строго фиксированной последовательности, иначе говоря, светофор, а также беспилотный самолет-снаряд, летящий к цели по

заранее заданному маршруту,- вот простейшие примеры автоматических устройств. Они также действуют без непосредственного вмешательства человека-оператора, но относятся к отдельному классу оборудования - их нельзя называть роботами в том смысле, как мы определили выше.