Введение

Роботы, еще недавно действовавшие лишь на страницах научно-фантастических книг, в наше время стали реальностью, и область их применения с каждым днем расширяется. Сложились такие условия, что практические потребности в роботах совпали с научно-техническими возможностями их создания и применения на базе достижений современной научно-технической революции.

Научно-техническая революция на современном этапе связана в основном с развитием кибернетики, теории управления и соответственно электроники, вычислительной и информационной техники. Особенностью ее нового витка является робототехника, открывающая принципиально новые возможности в автоматизации трудовой деятельности человека, рассматриваемой как комплекс умственного и физического труда. Робот объединяет в себе элементы искусственного интеллекта (мини- и микро-ЭВМ), технические средства очувствления (датчики с микропроцессорами) и механические руки (многозвенные манипуляторы с управляемыми приводами в каждом шарнире-суставе). Робот - это машина, предназначенная для целенаправленного воздействия на объекты труда с помощью автоматических манипуляторов, имеющая устройства восприятия внешней обстановки и автоматического планирования своей деятельности.

Сочетание в робототехнической системе трех важнейших составляющих: 1) ЭВМ, автоматизирующей умственную деятельность человека; 2) информационного комплекса, реализующего автоматическое восприятие внешней обстановки (среды), подобно органам чувств человека; 3) автоматических двигательных рабочих механизмов для воздействия на объекты трудовой деятельности человека - делает робототехнику принципиально новым средством завершения комплексной автоматизации любых производственных процессов, а также весьма полезной во многих областях непроизводственной деятельности человека.

На важность применения автоматических манипуляторов (промышленных роботов) в народном хозяйстве для повышения производительности труда, существенного снижения доли ручных работ и ускорения научно-технического прогресса было указано еще в решениях XXV съезда КПСС. Партия и Советское правительство постоянно проявляют заботу о развитии робототехники в СССР. Об этом говорит и постановление ЦК КПСС "О мерах по увеличению производства и широкому применению автоматических манипуляторов в отраслях народного хозяйства в свете указаний XXV съезда КПСС"^*.

^* (См.: Правда, 1980, 9 авг.)

На основе этого постановления была разработана программа развития промышленной робототехники в СССР и новая система подготовки и переподготовки специалистов в этой области.

В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года", принятых на XXVI съезде КПСС [1], предусматривается на базе использования достижений науки и техники развивать производство и широкое применение промышленных роботов, встроенных систем автоматического управления с использованием микропроцессоров и мини-ЭВМ, создавать автоматические цехи и заводы, многофункциональные машины и оборудование, переналаживаемые при изменении технологических процессов и видов выпускаемой продукции.

Робототехнические системы создают принципиально новые возможности - освободить людей от многих видов тяжелого однообразного ручного труда, в том числе во вредных для здоровья и опасных условиях.

Создание и широкое применение роботов в совокупности с имеющимся автоматизированным производственным оборудованием - не только технико-экономическая задача, но и важная социальная проблема. С применением робототехники высвобождается много рабочих рук, необходимых нашему народному хозяйству, коренным образом изменяется характер труда на производстве; человек становится руководителем и настройщиком роботизированных технологических комплексов, что способствует стиранию граней между умственным трудом и физическим. Широкое применение автоматических манипуляторов и создание наряду с этим роботизированных производственных комплексов, как показала практика, сулит большой экономический эффект, так как при этом обеспечивается высокая производительность, ритмичность, качество, а также многосменность, быстрая переналаживаемость и т. п.

Если иметь в виду перспективу, можно сказать, что сфера применения робототехники столь же многообразна, как и сфера применения автоматики вообще. Как традиционные устройства автоматики используются теперь буквально во всех областях жизни и деятельности человека, так робототехнические устройства в качестве новой, более высокой ступени развития автоматики постепенно завоюют все области народного хозяйства, сферы быта и обслуживания населения. Этот процесс уже начался, а решениями партии и правительства в Советском Союзе ему открыта зеленая улица.

Робототехнические устройства, как уже говорилось, освобождают человека от однообразного, утомительного ручного труда (обычно это вспомогательные операции, трудно поддающиеся автоматизации традиционными средствами) , и они незаменимы в экстремальных условиях - там, где нежелательно или невозможно присутствие человека из-за наличия вредных для здоровья высоких и низких температур или сильных излучений, пыли, газа и т. п., где имеется опасность взрывов, обвалов, затоплений, где нет атмосферы, обеспечивающей жизнедеятельность человека, т. е. в воде, в газовых средах, в вакууме, в открытом космосе.

Промышленные роботы получили за прошлую пятилетку (1976-1980 гг.) широкое применение в машиностроении и приборостроении. Теперь же, в 80-е годы, начинается их использование также в легкой, пищевой, химической, в строительной промышленности, в городском хозяйстве, при добыче угля, горных разработках, на транспорте.

В машиностроение включаются автомобильная, авиационная промышленность, вагоно- и локомотивостроение, двигателестроение, станкостроение, машиностроение для легкой, пищевой и химических отраслей, сельскохозяйственное машиностроение и т. д.; в приборостроение, кроме собственно производства приборов,- электротехническая, электронная, радиотехническая промышленность и др. Отсюда чрезвычайная широта и разнообразие видов и масштабов технологических процессов, подлежащих роботизации в этих отраслях. Но в то же время можно найти много общего в них, если классифицировать не по отраслям, а по единым технологическим признакам. Тогда удается составить представление о некотором достаточно ограниченном количестве типов робототехнических систем, необходимых для использования во всем многообразии производственных и технологических процессов.

Это справедливо и для остальных сфер применения робототехники, указанных выше, в том числе для работы в экстремальных условиях. Однако если в обычных производственных условиях человек может наблюдать, контролировать и вообще вмешиваться в действия, переналаживать робототехнические системы, непосредственно находясь около них, то в экстремальных условиях он должен все это делать с помощью дистанционной системы наблюдения и управления, находясь на достаточно большом расстоянии от робота, действующего в опасной зоне. Соответственно появляется необходимость в дополнительных технических устройствах наблюдения, управления и линиях связи. Возникают вопросы эргономики и инженерной психологии - как сочетать в едином комплексе человека-оператора и робототехническую систему, иными словами, встают проблемы человеко-машинных (эргатических) роботизированных систем.

Принципиальный вопрос, возникающий при внедрении роботов,- это "взаимоотношение" между роботом и человеком в производственной и непроизводственной сферах.

Этот вопрос имеет давнюю историю. Легенды об искусственном человеке появились задолго до возникновения термина "робот". Уже в "Илиаде" Гомера (VI в. до н. э.), есть такие строки:

...Навстречу ему золотые служанки вмиг подбегали, 
Подобные девам живым, у которых 
Разум в груди заключен, и голос, и сила 
Которых самым различным трудам обучали 
Бессмертные боги...

Здесь роботы - служанки - представлены как помощники в трудовой деятельности. Однако чаще искусственные существа в романах повергают в ужас своего создателя, становятся врагами человека. Одна из причин роботобоязни - внешнее сходство "чудовища" с человеком (например, железный Вий у Гоголя).

Современные промышленные роботы, хотя и призваны выполнять двигательные и интеллектуальные функции за человека, по внешнему виду совсем не похожи на него и строятся как машины - орудия труда. Вовсе не требуется мозг робота, т. е. его центр управления (ЭВМ), оформлять в виде человеческой головы, а корпус - в виде человеческого тела. Руки робота тоже могут сильно отличаться по кинематике от человеческих рук. Они могут иметь не только поворотные сочленения (суставы), но и выдвижные звенья. Роботы могут реагировать на ультразвук, инфракрасные лучи, недоступные человеческим органам чувств. Они могут действовать в экстремальных условиях радиации, больших давлений на морских глубинах, в космическом вакууме, при высоких и низких температурах, в загазованных шахтах и т. д., где невозможно пребывание человека. Они могут без устали долго, ритмично и надежно совершать монотонные, утомительные для человека, тяжелые и неприятные операции.

Одним словом, возможности современных (и особенно перспективных) манипуляционных роботов во многом выходят далеко за пределы человеческих возможностей выполнения рабочих операций. Однако они пока не могут конкурировать с интеллектуальными возможностями человека по анализу обстановки, самообучению, накоплению опыта, принятию решений, а также не могут копировать тонкие движения кисти человеческой руки.

Но реализация элементов искусственного интеллекта в роботах началась, и это ставит серьезные вопросы о соотношении искусственного интеллекта робота и интеллекта человека, процесса трудовой деятельности робота и человека. В какой мере первый может имитировать функции второго? Может ли робот интеллектуально превзойти своего создателя? Каковы границы той сферы интеллектуальных возможностей и творческой трудовой деятельности, которые могут быть переданы машине?

Робототехника дает пример нового взаимоотношения между наукой и практикой, свойственного современному этапу научно-технической революции. Существо этого со-отношения не изменилось: в конечном счете источником развития науки являются потребности технического прогресса, запросы промышленности, общественно-историческая практика. Однако форма соотношения между наукой и практикой стала иной. "Наука, порожденная потребностями материальной практики, техники, производства, развилась и окрепла настолько, что стала оказывать все усиливающееся по своей мощности обратное воздействие на породившую ее практику, не только опережая эту последнюю в своем поступательном движении, но и прокладывая путь для ее дальнейшего развития" [2, с. 119]. Если раньше основным созидательным фактором в технике была инженерная мысль, далеко не всегда опережавшая науку, но ставившая перед ней проблемы, то теперь ситуация изменилась. Наука стала активным фактором, она превратилась в непосредственную производительную силу общества. И робототехника не может развиваться иначе, как путем решения все новых научных задач.