Поколения роботов

Первое поколение

Проблематика робототехники нашла отражение в классификации промышленных роботов, приведенной Японской ассоциацией по промышленным роботам:

● манипуляторы с ручным управлением;

● роботы с фиксированной последовательностью выполнения операций;

● роботы с изменяемой последовательностью выполнения операций;

● роботы с обучением по первому циклу;

● роботы с числовым управлением;

● интеллектуальные роботы.

За пределами Японии к промышленным роботам относят (и статистически учитывают) только роботы первых четырех категорий. Таким образом, по международной классификации под промышленными роботами нижнего уровня понимают роботы четвертой и пятой категорий.

Роботы с обучением по первому циклу (четвертая категория) являются основой современной технологии и немногим отличаются от обрабатывающих станков с числовым программным управлением. Практически, как сказал автору один из разработчиков промышленных роботов, технические узлы и элементы, используемые в широко известных многозвенных манипуляторах фирмы Cincinnati Melacron, применяются и в станках с числовым программным управлением, выпускаемых этой фирмой.

Общая характерная черта роботов всех пяти категорий - монотонное повторение заранее заданных определенных движений - роднит их и с существующими автоматическими машинами и станками с числовым программном управлением. Единственное, что дает основание называть их роботами, - это определенная степень подобия руке человека подвижного стержнеобразного вытянутого механизма, передний конец которого с захватным приспособлением имеет возможность перемещения. Роботы, предназначенные для циклического повторения одинаковых операций, называются промышленными роботами первого поколения (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Прогнозируемое развитие промышленных роботов. 1 - роботы с циклическим повторением заданных операций (роботы для складирования, роботы для нанесения покрытий, роботы для точечной сварки); 2 - адаптивные роботы (роботы для дуговой сварки, функциональные простые сборочные роботы); 3 - роботы с обучением (универсальные сборочные роботы; мобильные роботы, самообучающиеся роботы); 4 - неизвестно

Почти все существующие (и эксплуатируемые) в настоящее время промышленные роботы относятся к роботам первого поколения. В этой связи следует отметить, что великолепные технико-эксплуатационные показатели японских промышленных роботов обусловлены в основном их простотой, надежностью в работе и безопасностью в эксплуатационном отношении.

Роботы второго поколения

В отличие от роботов первого поколения роботы второго поколения имеют определенный набор датчиков, информация от которых позволяет им корректировать (до некоторой степени) свои движения. Их называют роботами с распознаванием или адаптивными роботами. За прошедшее десятилетие в университетах и исследовательских организациях было проведено большое число научно-исследовательских разработок роботов второго поколения, в результате которых были определены методологические и технологические основы их технического воплощения. При этом следует учесть, что область применения промышленных роботов непрерывно расширяется, причем в нарастающем темпе, а тематические направления разработок по применению роботов второго поколения являются практически неограниченными. Уже актуальными становятся комплексные исследования по различным направлениям, касающимся методов и технологии роботов второго поколения. В этой связи можно назвать такие направления, как создание приемлемых для промышленной эксплуатации и рентабельных систем технического зрения, систем управления манипуляторами, средств дистанционного контроля, сбора данных и управления, а также ряд других. Уровень научно-исследовательских разработок по проблематике роботов второго поколения приблизительно одинаков во всех ведущих странах. Состояние этих разработок можно кратко охарактеризовать как "преодоление трудностей"^*.

^* (По субъективной точке зрения автора, ведущей в мире страной в этой области является США, за которой среди других следует и Япония. В целом высокий уровень разработок по роботам второго поколения наблюдается в странах с интенсивно развитыми отраслями промышленности, для которых характерен большой удельный вес "наукоемкой продукции", в частности в космических и военных отраслях производства.)

Роботы третьего и следующих за ним поколений

Очень трудно с позиций современных представлений предсказать, какими будут характерные черты промышленных роботов третьего и следующих за ним поколений. Объясняется это в основном тем, что подлинная важность значительных изобретений и открытий в области технологии роботов осознается, к сожалению, только ретроспективно. Попытаемся представить себе промышленный робот третьего поколения, сформулировать его основные характеристики и определить степень его способности к обучению. Считается, что роботы второго поколения (преимущественно второй половины) должны иметь довольно высокий уровень потенциальных возможностей. Однако в процессе составления программы работы робота нельзя заранее предвидеть все ситуации, которые могут иметь место в производственных условиях, и потребовать проявления сложных функциональных возможностей робота. Следовательно, способность к обучению, т. е. способность развития на основе собственного опыта, имеет тем более важное значение, чем выше уровень и разнообразнее функциональные возможности робота. При этом способность к обучению на первых этапах создания роботов этого поколения может быть сравнительно примитивной, упрощенной. По мере совершенствования роботов усложняется и расширяется процесс обучения (самообучения). Достижение уровня насыщения при разработке основных принципов и алгоритмов означает переход к новым принципам структурной организации, обработки данных и управления. Насыщение означает, что сдерживающим фактором дальнейшего развития роботов являются сами исходные положения и основные принципы его функционирования, включая и те, которые определяют границы возможностей обучения робота. Это свидетельствует о необходимости, перехода к новым принципам функционирования и организации работы робота, которые в настоящее время невозможно отчетливо представить, другими словами, о необходимости перехода к промышленным роботам четвертого поколения.