Роботы среди машин

В мире машин, как и у людей, есть близкие и дальние родственники, есть семьи и рабочие коллективы. Машины-родственники делают в принципе одно и то же дело, выполняют одну и ту же работу. И по устройству, и по внешнему виду они часто совсем разные. Ну кто скажет, например, что аэробус "Ил-86" и эскалатор в метро - родичи? А ведь смысл их работы один и тот же: перевозить людей и грузы. Значит, они принадлежат к одной семье.

1932 год

Сейчас в машинном мире есть четыре главных семейства.

Первое - самое древнее, самое многочисленное и пестрое - это технологические машины. Все они что-то изготовляют. Токарные, фрезерные и другие станки превращают кусок металла в деталь машины. Прядильный станок делает из хлопка или шерсти нитки, а на ткацком они становятся материей. Шаровая мельница, похожая на домашнюю кофемолку, но только размером с железнодорожную цистерну, размалывает глыбы обожженного мергеля в тонкий, как пудра, порошок цемента и так далее. Среди членов этой семьи есть гиганты и карлики, шумные и тихони, медлительные и торопливые. Технологические машины - это главное население заводов и фабрик, потому что выпускают нужную людям продукцию, в том числе и новые машины.

Но ни одна машина не может работать сама по себе, что-то должно приводить ее в движение. Нужна энергия! Производить, а точнее, преобразовывать один вид энергии в другой - это специальность второго большого семейства - энергетических машин. Паровые и водяные турбины на электростанциях, электрические генераторы и двигатели, моторы автомобилей, самолетов и судов - все это энергетические машины. Они ведут свою родословную от ветряков и водяных мельниц, так что это тоже довольно древняя семья.

К третьему семейству относятся все машины, которые что-то перевозят, переносят, перемещают. С такими - транспортными - машинами мы сталкиваемся, пожалуй, чаще всего. Кому не приходилось ездить на автомобиле и поезде, троллейбусе и трамвае, летать на самолете? Но не все члены этого тоже большого и разнообразного семейства так популярны. Есть ведь еще подъемные краны на стройках и в заводских цехах, транспортеры и всякие другие перегружатели на складах и в портах, трубопроводы, по которым насосы гонят нефть или газ...

Четвертое, самое молодое и быстро растущее, семейство машин - это главные персонажи нашего разговора - роботы. Сейчас роботы, действительно, уже многочисленное семейство. Только промышленных, то есть предназначенных для заводов, роботов в мире выпускается более двухсот типов. Они трудятся, заменяя человеческие руки, на сотнях заводов в нашей стране, в Японии, США, ФРГ, Швеции и "освоили" тысячи разных рабочих специальностей, хотя по сравнению с другими машинами роботы, которым от роду всего лет двадцать, - сущие младенцы. Но эти младенцы сродни пушкинскому Гвидону: растут не по дням, а по часам. И можно не сомневаться, что еще через полтора десятка лет, в 2000 году, трудно будет найти завод или цех, где вместе и рядом с обычными машинами и людьми не трудились бы роботы...

Как вы помните, роботы с самого начала были задуманы специально для того, чтобы освободить человека от монотонной, утомительной, а особенно вредной и опасной работы, которой и на современных заводах, к сожалению, еще немало. Ведь примерно сорок процентов рабочих в промышленности и сейчас занято ручным трудом. Но роботы не просто заменяют людей. Оказалось, что смешанный "рабочий коллектив", состоящий из обычных машин- автоматов и роботов, которые их обслуживают, часто заметно ускоряет работу и улучшает качество продукции. А получать отличную продукцию при малых затратах живого человеческого труда - это и есть та самая интенсификация, ускорение производства, которая положена в основу всего развития нашей страны XXVII съездом партии. Удивительно ли, что роботам уделяют сейчас такое большое внимание? Ученые разрабатывают новую науку - робототехнику, конструкторы-механики изобретают все более гибкие и умелые "руки" и "пальцы", инженеры-электронщики создают все более совершенные и надежные системы управления для роботов. И нет сейчас ни одного крупного завода, где инженеры и руководители производства не думали бы о том, как выгоднее использовать роботов, где они принесут больше пользы. Поэтому, собственно, и появилась эта книга: когда ее читатели придут в заводские цеха, они наверняка окажутся в одном коллективе с промышленными роботами.

Робот - сварщик

Давайте познакомимся теперь с некоторыми рабочими профессиями роботов.

Как робот может заменять рабочего у станков, мы с вами уже видели. Но они могут обслуживать и многие другие технологические машины. Например, на "Электросиле" и некоторых других ленинградских заводах работают роботы-штамповщики. Они обслуживают прессы, которые вырубают детали из стального листа или штампуют пластмассовые детали. Эта работа проще, чем у станочника: она не требует почти никакой квалификации. Положил под пресс заготовку, нажал две кнопки (обязательно две: правой и левой руками сразу, чтобы ни одна из них не могла попасть под пресс). Удар! - и деталь готова. Остается только сбросить ее в один поддон, а остатки от заготовки - в другой. Да нужен ли здесь робот? - спросите вы.

Очень нужен!

Представьте себе, что каждые двадцать - тридцать секунд вам приходится повторять одни и те же движения и так - целый рабочий день, восемь часов кряду. К тому же над ухом грохочет не только ваш пресс, но еще два десятка таких же, работающих рядом. От такого труда люди буквально глохнут и каждый день уходят с работы с головной болью. Да и вообще не дело для человека быть живым автоматом...

Для роботов же все это не помеха. Даже наоборот: раз работа несложная, то выполнять ее может самый простой и недорогой робот - без всяких "органов чувств". А для того чтобы он не ошибался, не клал под пресс пустоту или, наоборот, по две заготовки сразу, несложный накопитель выкладывает эти заготовки на "погрузочную площадку" по очереди - одну за другой. Надо сказать, что здесь робот не дает выигрыша в скорости - он же не может ускорить работу пресса. Но зато один робот легко обслуживает сразу два пресса, и притом трудится не в одну, а в две или даже три смены. Он - железный, отдыхать ему не нужно, и платы за сверхурочную работу он не требует. Вот и получается, что робот-штамповщик не только освобождает людей от одуряющей монотонной работы, но и приносит заводу выгоду - экономит деньги.

А теперь мы с вами отправимся на судостроительный завод, чтобы посмотреть, как трудятся роботы-сварщики.

Робот - грузчик

Корпус современного судна состоит из тысяч отдельных деталей - стальных балок, листов, угольников и так далее, - и все их нужно накрепко соединить между собой, Раньше детали корпуса соединяли заклепками - в принципе так же, как портной соединяет два куска материи отдельными стежками, иголки с ниткой. Это долго, дорого и трудоемко, потому что приходилось вручную ставить десятки, а иногда и сотни тысяч заклепок. Теперь корпуса судов не "сшивают" заклепками, а сваривают, то есть как бы склеивают той же сталью, из которой сделаны детали.

Вам, наверное, не раз приходилось видеть, как работает электросварщик. Согнутая фигура в стоящей колом толстой брезентовой робе. В руках - медные клещи с проволокой-электродом, на конце которого горит ослепительная дуга. На лице - щиток с темным стеклом, похожий на рыцарское забрало. Он защищает глаза. На маску, на спецовку, на брезентовые рукавицы из-под электрода летят снопы искр... Это - не просто тяжелая работа, она требует большого мастерства. У сварщика-аса шов получается ровный, красивый и даже более прочный, чем соединяемые детали, а у новичка он напоминает горную цепь с пиками и ущельями. А теперь представьте себе, что надо сделать несколько километров сварных швов - именно столько их вбирает в себя большое современное судно. И не на ровном месте, а в судовом корпусе: на бортах, на подволоке (так называется судовой потолок), в цистернах и всяких закоулках, куда забраться можно только изогнувшись в три погибели. Тут поневоле задумаешься о помощниках роботах...

Правда, есть здесь одна тонкость. Суда теперь строят по такому же принципу, как высотные городские дома: не из отдельных мелких деталей, а из крупных блоков или секций. Такие секции, - например, нос судна, десятиметровый "ломоть" из его середины или рубку высотой с пятиэтажный дом - собирают в цехе, под крышей, где работать гораздо удобнее. Тут же их начиняют всеми нужными механизмами, трубопроводами, кабелями. Потом каждую такую махину весом в сотни тонн подхватывает мощный подъемный кран и переносит на стапель, а там ее точно подгоняют и приваривают к уже готовой части корпуса. При таком способе получается, что львиная доля сварки делается в цехе. Именно там, в судосборочных цехах, и находятся рабочие места сварочных роботов.

Роботы-сварщики - гораздо более квалифицированные и умелые автоматы, чем штамповщики и даже станочники. Ведь сварной шов нередко имеет сложную форму: он изгибается, переходит с одной стороны детали на другую, ныряет во впадины, проходит по выступам. И вот по всему этому сложному контуру, не отклоняясь ни на миллиметр в сторону и не пропустив ни одного кусочка, должна проехать роботовая "рука" с электродом. И не как попало: там, где детали тоньше, надо двигать электрод побыстрее, чтобы не прожечь металл. На толстых местах - помедленнее, да еще слегка покачивать электродом из стороны в сторону, чтобы шов получался широким. Именно поэтому - из-за высокой точности и сложности движений - программы для таких роботов тоже получаются сложные. Нередко они состоят из тысяч отдельных команд, так что управляющей ЭВМ нужна большая память.

Думаете, такую программу хлопотно и долго составлять? Если делать это, как для обычных ЭВМ - сначала писать всю программу на бумаге, а потом вводить ее в машину, - то действительно получится хлопотно и долго. Однако обычно поступают иначе. Новую программу "делают" с помощью самого робота. Его систему управления переключают на режим "запись", а потом опытный сварщик проводит роботовую "руку" по всему контуру будущего сварного шва. Робот запоминает каждый шажок этого сложного движения и во время работы в точности повторяет его. Само собой разумеется, что такой сварочный робот может работать по десяткам разных программ. Для того чтобы перевести его на новую работу, надо только вытащить из стойки ЭВМ кассету с "памятью", в которой записана старая программа, и вставить другую с новой.

Робот учится

Таков в самых общих чертах портрет одного из самых квалифицированных промышленных роботов - сварщика. Можно было бы рассказать и о других роботах-специалистах, например, о маляре, который в общем похож на сварщика, о роботе-литейщике, о роботах - сборщиках часов, но мы теперь поговорим о необычных сооружениях, представляющих собой как бы гибрид робота с технологической машиной.

Обрабатывающий центр

Лет двадцать назад на машиностроительных заводах появились новые агрегаты, которые назвали обрабатывающими центрами. Издали обрабатывающий центр похож на огромного спрута, который насторожился и приподнялся на щупальцах. Но это удивительно умелый "спрут": он заменяет полдюжины обыкновенных станков - расточных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных - и выполняет работу быстрее и, главное, гораздо точнее, чем это получается на разных станках.

Посмотрите на рисунок. Деталь - это корпус какого-то механизма с выступами, впадинами и отверстиями - закреплена в середине круглой стальной плиты-стола, который может двигаться в разные стороны, подниматься - опускаться, поворачиваться и даже наклоняться. Поэтому инструмент - на рисунке это зубчатая фреза, торчащая из массивной колонны, - может подобраться к детали с любой стороны (кроме той, конечно, которая лежит на столе). А раз так, то деталь не надо переставлять. Всю ее можно обработать, как говорят, с одной установки и поэтому очень точно. На самом верху колонны - большой барабан, или магазин, с гнездами, из которых выглядывают головки разных инструментов: фрезы, сверла, резцы для расточки отверстий и еще что-то. А сбоку видна металлическая рейка с уже знакомыми нам клешнями-схватами на каждом конце. Сейчас она прижата к колонне.

Очень интересно наблюдать за работой такого агрегата.

...Вот кончила свою работу фреза, которая выровняла блестящую зеркально гладкую площадку на одном боку детали. Фреза остановилась, а стол отодвинулся и повернулся, подставив для обработки другой бок. Здесь надо уже не фрезеровать, а сверлить отверстия - и вот зашевелилась "рука" робота. Она отодвинулась от колонны и стала похожа на букву "Т", положенную набок. На концах перекладины "Т" раскрылись схваты и разом ухватили фрезу на станке и сверло наверху в барабане, который перед этим повернулся, подставив нужный инструмент. "Рука" выдернула их из гнезд, развернулась на 180 градусов и снова вставила. Но теперь уже оказалось, что на станке стоит сверло, а ненужная больше фреза - наверху в магазине с запасными инструментами. Вот сверло уже вращается, к нему подъехал стол с деталью, посыпалась стружка - работа пошла дальше. Все это вместе заняло от силы секунд двадцать. И ни одного человека поблизости нет: работой агрегата управляет электронно-вычислительная машина, которая помещается тут же рядом в небольшом шкафу-стойке.

Здесь робот - уже не отдельная машина, а составная часть сложного технологического комплекса. Очень важная часть: ведь именно робот позволяет использовать в агрегате несколько десятков разных инструментов и делает обрабатывающий центр не узким специалистом, как обычный станок, а универсалом. Такие гибриды, в которых технологическая машина и робот как бы сливаются, срастаются в общей конструкции, называются робототехническими комплексами. Они работают на машиностроительных предприятиях, в радиоэлектронной промышленности, на некоторых автомобильных заводах.

Кстати, корпус новой модели "Москвича", которая скоро появится на наших улицах, будут собирать и сваривать не человеческие руки, а робототехнические комплексы. На автозаводе имени Ленинского комсомола сейчас идет реконструкция, и он превращается в роботизированное производство, которое с меньшим числом рабочих будет выпускать больше автомобилей и к тому же не одну-две, как сейчас, а сразу несколько моделей.

О промышленных роботах, которые рядом с людьми трудятся в заводских цехах, и других, которые перезаряжают ядерным "топливом" атомные реакторы, добывают со дна океана полезные ископаемые и даже берут пробы грунта на Луне, можно было бы рассказать еще много любопытного. Но есть один более важный вопрос, с которым нам обязательно надо разобраться.