Применение роботов в других областях

Применение роботов в других областях

Плодотворное использование роботов, конечно, не ограничивается промышленностью. Широчайшие возможности для их применения открываются в различных отраслях хозяйства, хотя в отличие от промышленности робототехника делает здесь лишь первые шаги.

Мы уже отмечали, что можно выделить три основные группы роботов: производственные, исследовательские и обслуживающие.

Из группы производственных роботов мы подробно рассмотрели промышленные. За пределами нашего рассказа остались роботы, используемые в горнодобывающей промышленности, строительстве, сельском хозяйстве и др.

Добыча полезных ископаемых с каждым годом становится все сложнее и дороже, так как старые и наиболее доступные месторождения истощаются, а разведку и добычу приходится вести в труднодоступных районах и в океанских глубинах. В этих условиях возможности применения роботов поистине безграничны. Автоматизированные добывающие комплексы, которые действуют уже во многих странах, представляют сложные многофункциональные мощные системы разнообразного оборудования, позволяющие выполнять весь цикл работ - от разведки пластов до первичной переработки сырья, например обогащения руды.

Для разведки полезных ископаемых в глубинах океанов и морей разработана серия глубоководных роботов с дистанционным управлением, способных работать на глубинах до 5-7 километров.

Толчком к появлению роботов-строителей послужило распространение технологии индустриального домостроения, при которой работы по сооружению зданий стали очень похожи на операцию сборки: изготовленные на заводе серийные блоки-модули на строительной площадке собираются в определенной последовательности. Эти функции может взять на себя строительный манипулятор с программным управлением. Наиболее широкое распространение строительные роботы получили в Японии. Уходя домой после смены, рабочие оставляют роботу набор блоков и программу, в которой закодирована последовательность сборки, а придя утром на работу, обнаруживают, что дом "подрос" на целый этаж. Так реализуются сюжеты волшебных сказок о построенных за ночь замках и дворцах.

Для сельского хозяйства необходимы адаптивные роботы - роботы второго поколения, которые смогут менять свое поведение в зависимости от постоянно меняющихся почвенно-климатических и погодных условий.

Попытка комплексно решить вопрос роботизации сельскохозяйственного производства предпринята в Московском институте инженеров сельскохозяйственного производства (МИИСП) имени В. П. Горячкина (см.: Техника молодежи, 1984, № 7, с. 30-35). Здесь разрабатываются модульные роботы на основе унифицированной базовой конструкции, предназначенные для замены человека на всех операциях сельского хозяйства - "от поля до прилавка". Перечислим лишь некоторые области, в которых предполагается использование разрабатываемых "роботов-аграриев": обслуживание и ремонт техники, чаеводство, виноградарство, обслуживание теплиц, садовые работы, стрижка овец, возделывание и уборка овощных культур, кормление и доение коров, сортировка, упаковка и продажа сельскохозяйственной продукции.

Конечно, работа в сельском хозяйстве - непростое дело для робота. Ему потребуется и мягкость рук виноградарей, и необыкновенное проворство пальцев хлопкоробов, и "наметанный" глаз агронома. Но и перспективы здесь самые захватывающие, тем более, что именно в сельском хозяйстве наиболее остро ощущается нехватка рабочих рук.

Интенсивные работы в области применения роботов в сельском хозяйстве ведутся в ГДР. Уже теперь там насчитывается более 60 типов роботов, предназначенных для работы в сельском хозяйстве, лесной и пищевой промышленности. Большая часть этих роботов - специализированные. По данным на конец 1983 г., в стране использовалось примерно 500 роботов в молочноперерабатывающей, мясной промышленности, на предприятиях сельхозтехники, при производстве сахара и крахмала, на комбинатах по выращиванию животных. Интересны экономические показатели внедрения роботов в сельское хозяйство ГДР: суммарные затраты на внедрение одного робота составляют в среднем 300 тыс. марок, каждый робот высвобождает не менее 2,5 единицы рабочей силы, а максимальный срок окупаемости не превышает трех лет.

Одним из наиболее перспективных специалисты ГДР считают применение роботов в птицеводстве, где на одной из основных операций - сборе, сортировке и упаковке яиц - занято примерно 60% персонала птицефабрик. Использование роботов позволяет более чем в два раза повысить производительность труда и высвободить много рабочих рук.

В Японии разработан и успешно эксплуатируется робот для стрижки овец. Он снабжен специальными датчиками, которые позволяют рабочему органу (машинке для стрижки) адаптироваться к форме тела животного и учитывать колебания тела при дыхании (само животное жестко зафиксировано в специальных зажимах). Применение одного робота позволяет высвободить семь человек. Для получения права на серийный выпуск такого робота разработчикам потребовалось специальное разрешение национального общества охраны животных.

Среди исследовательских роботов популярностью пользуются роботы для исследований космических (например, советский "Луноход", "Викинг" для изучения поверхности Марса, а также робот на американском космическом корабле многоразового использования "Шаттл" для выведения на орбиту искусственных спутников Земли), подводных (по работам в этой области СССР занимает ведущее место в мире), связанных с ядерной энергетикой (именно на первых атомных электростанциях и реакторах в 40-х и 50-х годах появились "предки" современных роботов - копирующие манипуляторы).

К обслуживающим относятся роботы, предназначенные для бытового обслуживания, а также медицинские и транспортные. Уже имеются многочисленные примеры их реализации.

Очень благоприятны возможности для использования роботов в медицине. Существует даже история, напоминающая известную сказку о царевне Несмеяне, которую никто не мог рассмешить.

После тяжелой травмы маленький мальчик потерял речь. Не помогало никакое, самое современное лечение, включая иглоукалывание и гипноз. Мальчик не отвечал на вопросы даже своих родителей. И тогда по совету психиатров родители заказали одной фирме, занимающейся производством роботов, говорящую куклу-робот. Расчет был такой: если у ребенка не возникает сильного стремления разговаривать (а только оно могло помочь преодолеть создавшийся психологический барьер) со взрослыми, то оно появится, может быть, если с ребенком станет говорить робот, напоминающий своим видом любимые его игрушки и друзей. Когда впервые робот был поставлен в комнате мальчика, тот и виду не подал, что его заинтересовала новая игрушка. Но, медленно двигаясь по комнате, робот время от времени тихо говорил: "Я робот. А ты кто?" Мальчик, казалось, ничего не слышал. Выражение его лица не менялось, и только в глазах застыл страх. Когда ребенок лег спать и взрослые вышли из комнаты, робот медленно подъехал к кровати и, покачивая головой, проговорил: "Я робот. Я умею говорить. Почему ты не отвечаешь? Разве ты не умеешь говорить?" В голосе его слышалась обида. Мальчик не отвечал, но лицо его напряглось (взрослые тайком наблюдали за этим), чувствовалось, что он мучительно хочет сказать что-то. А робот продолжал, с сожалением отвернувшись: "Ты не умеешь разговаривать. Ты кукла. Ты кукла. Я умею, а ты не умеешь. Ты просто кукла". И тут мальчика словно прорвало: "Я не кукла, я не кукла, - начал он говорить со слезами в голосе, - ты сам кукла, я не кукла".

Можно представить радость измучившихся родителей и понять мать, которая расцеловала робота, хотя она была образованной женщиной и понимала, что тот только выполнял введенную в него программу. Нельзя, конечно, безапелляционно утверждать, что ребенка не удалось бы со временем вылечить другими средствами, но робот ускорил выздоровление, вернул мальчику мир, а родителям ребенка, и уже одно это оправдывает любые усилия и затраты.

Кто знает, может быть, в будущем во дворе одной из больниц будет установлен памятник роботу-сиделке, как стоит в Англии памятник собаке-поводырю.

Роботы могут управлять системами жизнеобеспечения человека, например искусственными легкими или почками во время операций, следя по биотокам мозга за состоянием пациента и своевременно внося коррективы в работу искусственных органов.

Раздача питания больным - очень сложная организационная и хозяйственная задача. Ведь у каждого больного своя диета, одни - выписываются, другие - поступают, переводятся из палаты в палату, пища должна раздаваться в строго определенное время. Для решения этой задачи впору привлекать ЭВМ. Это и было сделано в одном из крупнейших токийских госпиталей. Доставку питания на этажи поручили специальным контейнерам-лифтам, которыми управляла ЭВМ. На каждом этаже продукты разводятся по палатам специальными роботами-нянями, которые движутся по скрытому в полу кабелю-индуктору. После еды роботы собирают посуду и загружают ее в контейнер. Конечно, внедрение такой системы потребовало существенной перестройки и больших капиталовложений, но специалисты полны оптимизма: ведь удалось высвободить более 200 человек самого "дефицитного" младшего медицинского персонала!

Отдельным направлением является создание так называемых биомеханических протезов, т. е. искусственных органов для инвалидов, которые приводятся в движение так же, как конечности манипуляторов, а управляются биотоками мозга, обработанными микроЭВМ. Обязательным условием создания таких медицинских роботов является чрезвычайно высокий уровень надежности - ведь речь идет о жизни людей. Здесь должны применяться дублированные и тройные системы, что уже, впрочем, используется в авиации и космических аппаратах.

Можно сказать, что в области обслуживающих роботов в последние годы наступил настоящий "бум".

В конце 1984 г. в одной из английских газет появилось сообщение о том, что фирма "Томи Когио" (Япония) сконструировала бытовой робот "Омниробот" и намерена до конца 1985 г. выпустить до 110 тыс. таких роботов. Этот робот высотой менее 60 см при передвижении способен ловко поворачиваться, разговаривать, петь и прислуживать за столом. Управляется он по радио с расстояния до 15 метров, а кассета с магнитной лентой позволяет вводить программу действий продолжительностью до 30 минут. Для дистанционного управления служит радиопульт с многофункциональной ручкой, которая поворачивается на 360 градусов. Внутри робота вмонтирована микроЭВМ, представляющая собой четырехразрядный микропроцессор, выполненный в виде микроузла с памятью 1000 байтов, а также кассетный магнитофон для регистрации рабочих программ и музыкальных передач, воспроизводимых через встроенный громкоговоритель.

Правый манипулятор служит для переноски подноса, а левый производит снятие с него предметов. Речевые команды, воспринимаемые микрофоном, находящимся на пульте радиоуправления, воспроизводятся через громкоговоритель, при этом одновременно включаются мигающие красные лампочки, имитирующие глаза.

Фирма изготовила два экспериментальных робота такого типа, один из которых реагирует на речевые команды, а другой самостоятельно обходит препятствия на пути движения.

Внедрению домашних роботов препятствует определенный психологический консерватизм: далеко не всякая мать доверит своего ребенка роботу-няне. Многие домохозяйки просто боятся того, что в их доме по комнатам "будет ходить кто-то еще", причем этот "кто-то" очень сильный и может выйти из повиновения. Есть, однако, масса более простых домашних дел, которые смело, без опасений можно "поручить" роботу, при условии, конечно, что его безопасность для окружающих будет гарантирована. В Японии многие дома заранее проектируются с учетом обслуживания их роботами (большие окна и панели небоскребов можно мыть только с помощью подвесного робота).

Широкое применение роботы найдут и в торговле. Здесь они просто явятся дальнейшим развитием разнообразных торговых автоматов. Даже самая привередливая покупательница останется довольна продавцом, который безропотно и безмолвно поможет примерить хоть весь ассортимент магазина. А память такого робота-продавца способна не только хранить информацию обо всех товарах, имеющихся на складе, но и принимать заказы на разработку новых моделей.

"Литературная газета" (1985, 31 июля, № 31) писала, что американская фирма "Хьюз Отомэйшн компани" собирается оборудовать один из ресторанов в Манхэттене роботом, способным заменить весь обслуживающий персонал. Шестирукий робот, производство которого обошлось в 100 тысяч долларов, будет двигаться по специальным рельсам. Он станет готовить пищу, подавать ее посетителям, подсчитывать стоимость и получать деньги. Обслуживание займет не больше 15 секунд, а при малейшей задержке механический официант обязан улыбаться и развлекать посетителей пением. Робот будет работать непрерывно 24 часа и при такой нагрузке, как считают, просуществует семь лет. Для контроля за работой механического "служащего" потребуется инженер-специалист по компьютерам.

Роботы на транспорте также можно отнести к сфере обслуживающих. Несколько лет назад в московском метрополитене была внедрена система управления движением поездов от ЭВМ. Правда, машинисты поездов метро пока еще водят поезда, но управление от ЭВМ позволило стабилизировать и оптимизировать расписание движения, тщательнее учесть пассажиропотоки. В результате в вагонах стало свободнее, а поездов потребовалось меньше.

Пройдет совсем немного времени, и автоматический внутрицеховой транспорт, который распространен уже очень широко, постепенно выйдет на улицы и автострады.