Основные функции робота

Рис. 2.1. Функциональные возможности робота, соответствующие аналогичным возможностям человека. 1 - искусственное обоняние; 2 - синтезатор речи; 3 - искусственный интеллект; 4 - техническое зрение, распознавание образов; 5 - анализатор речи; 6 - механические руки манипуляторы); 7 - искусственная кисть (захватное устройство); 8 - манипуляционные устройства роботов; 9 - корпус; 10 - искусственные конечности, мобильные роботы-тележки, шагающие аппараты (педипуляторы)

Как уже отмечалось, понятие "робот" означает "механическое устройство, наделенное разумом, органами чувств и имеющее внешнее и функциональное сходство с человеком или каким-либо другим живым существом". В процессе выполнения порученной работы разум робота воспринимает информацию об окружающей среде от органов чувств, анализирует ее с учетом полученного задания и вырабатывает команды, исполнение которых обеспечивает успешное завершение работы. Функциональные возможности робота во многом определяются "силой" его разума и наличием тех или иных органов чувств. Конечная цель робототехники - создание теоретических основ построения роботов, функциональные возможности которых максимально приближают их к человеку. Однако в настоящее время круг вопросов, решаемых робототехникой, ограничивается созданием роботов, наделенных лишь теми способностями из арсенала человека, которые в первую очередь необходимы для выполнения некоторых видов производственных процессов.

Понятие "органы чувств" включает в себя: систему технического зрения, по функциям соответствующую зрительной системе человека; систему восприятия речи, подобную уху; систему различения запахов, выполняющую роль органов обоняния; рецепторы, аналогичные расположенным на ладони рук человека, а также других участках кожного покрова; датчики информации о касании (тактильные датчики) и о величине давления руки робота на поверхность предмета. Сюда относятся также датчики для измерения усилий, возникающих в звеньях робота, подобно напряжениям в локтевых или коленных суставах человека при выполнении им какой-либо работы.

Понятие "разум" подразумевает систему, способную, подобно человеку, рассуждать и обучаться, а также выполнять достаточно сложные вычисления и обработку информации, поступающей от органов чувств в процессе управления движением руки робота^*.

^* (В технической литературе вместо понятия "разум", - как правило, используется специальный термин искусственный интеллект.)

Понятие "работа робота" означает механическую работу, т. е. целенаправленную последовательность перемещений прикрепленной к корпусу робота механической руки и кисти^*. Одной из основных составляющих понятия "механическая работа" является способность робота самостоятельно передвигаться к рабочему месту.

^* (В зарубежной, и особенно в японской, специальной литературе по робототехнике термином рука часто обозначают звенья манипулятора робота, соответствующие плечу, предплечью и локтю человека, а кистью называют захватное Устройство. См., например: Асаи К. и др. Промышленные роботы: внедрение и эффективность/Пер. с япон. - М.: Мир, 1987. - Прим. перев.)

Современные исследования в области робототехники всецело посвящены проблемам построения манипуляторов и захватных устройств, а также распознаванию визуальной и речевой информации. Именно этим объясняется тот факт, что до сих пор не проводилось серьезного изучения характера влияния кинематических особенностей плечевого сустава и корпуса робота на его функциональные возможности. Вместе с тем, если тщательно проанализировать работу рук человека, то нетрудно убедиться в том, что большую помощь в выполнении движений оказывают плечевой сустав и вся верхняя половина туловища.

В книге основное внимание уделяется техническим системам, реализующим лишь самые необходимые для выполнения производственных операций функции промышленных роботов. Ниже рассматриваются теоретические основы и принципы построения: манипуляторов и захватных устройств промышленных роботов (их функции, устройство и управление); систем передвижения роботов; систем технического зрения, слуха, а также других систем очувствления; систем искусственного интеллекта.