Глава 4. Дистанционно управляемые манипуляционные роботы

4.1. Общие положения

Дистанционно управляемые манипуляционные роботы, предназначенные для выполнения работ в недоступных или опасных для здоровья человека условиях, явились первыми техническими средствами, относящимися к классу робототехнических систем. Именно экстремальные среды с их недетерминированными условиями работы и широким кругом разнообразных операций потребовали проведения интенсивной разработки и создания манипуляционных устройств, управляемых человеком-оператором. Это объясняется тем, что в подобных средах, как правило, выполняются сложные нетиповые операции исследовательского, монтажно-сборочного или ремонтного характера. Использование современных средств автоматического управления исполнительными манипуляционными механизмами требует в этих условиях неоправданного усложнения аппаратуры наблюдения, анализа обстановки, принятия решения и формирования управляющих воздействий.

Интеллект человека с его способностью быстрой ориентации в обстановке и принятия решений в непредвиденных ситуациях делает метод дистанционного управления более предпочтительным в условиях аварийных ситуаций, режимах обучения и т. п. Поэтому наличие человека-оператора в контуре управления манипуляционным роботом позволяет сделать его более универсальным. Последний фактор существен и в расширении функциональных возможностей промышленных роботов, представляющих собой манипуляционные устройства с автоматическим управлением. Действительно, возможность выполнения в автоматическом режиме лишь заранее запрограммированных действий исключает использование робота в непредвиденных ситуациях без специальных средств адаптации и очувствления, которые могут оказаться слишком сложными и сделают робот дорогим и нерентабельным. Поэтому в экстремальных условиях представляются перспективными комбинированные системы дистанционно-автоматического управления, которые обеспечивают сочетание автоматических режимов работы при выполнений заранее запрограммированных операций и дистанционного управления в сложных ситуациях. Дистанционный режим управления является также весьма полезным при записи программы в режиме обучения промышленного робота выполнению повторяющихся операций. При этом исполнительное устройство, находящееся в рабочей зоне, дистанционно обучается человеком без его непосредственного присутствия в экстремальных условиях.

Наличие человека-оператора в системе дистанционного управления манипуляционным роботом определяет целый ряд специфических требований, предъявляемых при проектировании как отдельных подсистем, так и всей системы управления. Одним из основных требований является обеспечение удобства и естественности работы оператора в процессе управления. В связи с этим пульт управления оснащается многофункциональной информационной системой, позволяющей оператору воспринимать визуальную, тактильную, сило-моментную и другие виды информации об условиях в рабочей зоне, т. е. обеспечивающей оператору эффект присутствия в ней. Очевидно также, что непосредственное участие человека в процессе управления предъявляет определенные требования при проектировании задающих устройств и систем управления манипуляционных механизмов.