Глава первая. Информационные роботы

1. Типы роботов

В современном понятии робот представляет собой сложную автоматическую кибернетическую систему, способную выполнять разнообразные операции, относящиеся к сфере человеческой деятельности, и сочетающую в различных отношениях подражательную способность физической и умственной деятельности человека.

Роботы как автоматы существенно различаются, если перед ними стоит задача подражания той или иной стороне деятельности. В настоящее время наметилось несколько направлений в развитии роботов. Хотя сейчас не представляется возможным установить строгие границы, подразделив все роботы на окончательно сформированные группы или классы, однако в соответствии с основными направлениями можно выделить несколько характерных групп.

1. Собственно роботы - кибернетические автоматы, отличающиеся значительной мобильностью и разнообразием выполняемых операций, которые в основном относятся к сфере физической деятельности человека. Для этой группы роботов типично наличие автоматических исполнительных устройств. Эти устройства устанавливаются на подвижных платформах и передвигаются в пространстве с целью как выполнения операций, так и принятия определенного положения (ориентации). В зависимости от степени сложности управления исполнительными органами система управления роботом имеет запоминающие и программирующие устройства, схемы управления электроприводами и сервомеханизмами, датчики положения и др.

2. Управляющие роботы - большей частью предназначенные для решения сложных вычислительных и логических задач. Анализирующие блоки этих роботов включают в ряде случаев самоорганизующиеся системы. Часто этой же цели служат специальные электронные вычислительные машины, снабженные соответствующими устройствами для ввода программ и механизмами для отработки полученных команд. Такие устройства имеют элементы для сбора или приема внешней информации по каналам управления, а также элементы внутреннего контроля (самоконтроля) по цепям обратных связей. Обработка информации, поступившей по каналам приема и удерживаемой в запоминающем устройстве, и преобразование ее в форму управляющих сигналов осуществляются в блоке преобразования, основой которого являются счетно-решающее устройство и логические схемы. И, наконец, имеются исполнительные устройства, которыми отрабатываются команды, поступающие от блока преобразования.

3. Управляемые роботы - системы, предназначенные для выполнения с помощью подвижного автомата операций на некотором удалении от командного пункта, откуда производятся контроль и управление.

4. Информационные роботы - автоматические мобильные системы, предназначенные для поиска, сбора, переработки и передачи информации о состоянии разнообразных параметров исследуемых объектов. Информационные роботы снабжаются комплексом разнообразных датчиков, измерительными системами, логическими и программными устройствами, телеаппаратурой, каналами связи и средствами пространственного перемещения. Они призваны выполнять широкий круг операций, связанных с поиском, обнаружением, накоплением, переработкой и передачей информации; помимо этого, информационные роботы могут также выполнять и ряд вспомогательных исполнительных функций. Управление частью действий информационных роботов, как правило, производится дистанционно.

Необходимо отметить, что при дистанционном управлении работой существенно удаленных автоматических устройств имеются большие трудности, обусловленные скоростью распространения радиоволн. Так, например, прохождение радиосигнала между Землей и Луной длится 1,3 сек, и поэтому радиосвязь с автоматическим устройством, расположенным на Луне, будет происходить с ощутимой временной задержкой между моментом подачи команды с Земли и временем ее выполнения.

Вследствие этого подача команды и ее исполнение могут легко оказаться несогласованными по фазе. Рассогласование становится еще более ощутимым при исследовании даже близких к нам планет, когда время передачи сигналов достигает нескольких минут.

Возникающая в этой связи проблема заключается не в четкой отработке роботом поступающих команд, а в достижении эффективной работоспособности путем прогнозирования событий и программного либо логического управления его действиями. Поэтому управление информационными роботами производится не только дистанционно (например, с Земли), но и непосредственно входящими в его состав автономными автоматическими логическими или программными системами.

В настоящей работе не ставится задача осветить проблему создания роботов в том общем плане, который вытекает из вышеприведенной классификации. Вопросы автоматического управления роботами, применения вычислительных машин, логических устройств, запоминающих устройств и т. д. являются предметом изучения специальных областей техники и здесь не рассматриваются. В настоящей работе рассмотрен комплекс общих вопросов, освещающих некоторые области применения информационных роботов. На ряде примеров показаны возможные пути инженерно-технического решения задач, возникающих в этой области.

В связи с рассмотрением информационных роботов представляют также интерес и некоторые вопросы бионики, восприятия информации и взаимодействия человека и автомата, которые необходимо учитывать при разработке информационных систем. Процессы оптимального восприятия информации тесно связаны с пространственными перемещениями информационных роботов. Поэтому средства пространственного перемещения информационных автоматов также рассмотрены в настоящей работе.