Электронные роботы

Требования к подвижным роботам. Робототехника

Бытовые роботы - Человекоподобные роботы

Традиционный робот в научно-фантастической литературе весьма человекоподобен и, следовательно, свободно передвигается. Однако большинство роботов, существующих в наши дни, полностью фиксированы и могут передвигаться только при вмешательстве человека. Немногие роботоподобные устройства, обладающие подвижностью, обычно ограничены фиксированными траекториями перемещения: либо рельсовыми путями, либо направляющими подземными кабелями. Те же роботы, которые были созданы полностью подвижными, всегда находились под непосредственным непрерывным наблюдением человека. Примером могут служить робототехнические устройства, сконструированные для манипулирования опасными взрывчатыми или радиоактивными материалами.

Серьезным ограничением некоторых робототехнических устройств, предназначенных для промышленных целей, было отсутствие у них подвижности. Например, было бы преувеличением ожидать, что промышленное загрузочное устройство сможет выполнять свою работу при полном отсутствии наблюдения со стороны человека, если только оно не построено как интегральная специализированная часть специализированной машины. Даже небольшое смещение номинально фиксированного погрузчика по отношению к загружаемой машине вызовет неправильное их взаимное расположение при условии, что применяется робот-погрузчик общего назначения, отделенный от загружаемой им машины.

Можно облегчить положение, снабдив закрепленный погрузчик каким-либо видом управления с обратной связью, что делается редко, а может быть, и вообще никогда не делается. Одна из причин этого состоит в том, что для погрузчика, закрепленного в некотором положении, потребовались бы очень длинные, очень гибкие и очень хорошо управляемые руки. Кроме того, потребовался бы какой-то датчик положения, предпочтительно визуальный. Будет показано далее, что для выполнения каких-либо непредусмотренных движений простой робот-погрузчик должен быть весьма усложнен. Одна из причин усложнения связана с возможностью причинения ущерба промышленной среде, который может быть вызван использованием подвижного роботоподобного устройства, находящегося в опасной близости к движущимся частям высокопроизводительного промышленного оборудования. Возможное повреждение станка может оказаться даже более нежелательным, чем повреждение подвижного робота, как из-за высокой начальной стоимости современных станков, так и из-за очень большой стоимости любого простоя, вызванного поломками оборудования. Робот-погрузчик в крайнем случае можно заменить человеком, а дорогостоящий станок - нельзя.

Из этих соображений, вероятно, в течение некоторого времени подвижные роботы будут нескольких ограниченных типов. Во-первых, наводимый робот для использования на заводах и складах в качестве транспортного средства и ограниченный железнодорожными путями робот-сцепка. Во-вторых, подвижный робот наверняка войдет в домашний обиход как логическое продолжение уже существующих неподвижных, но полностью автоматизированных бытовых механизмов. В-третьих, контролируемый робот, например, автопилот, используемый и в воздухе, и на море. Роботы этого типа максимально подвижные, но вовсе не ожидается, что они будут работать совершенно без наблюдения со стороны человека. В-четвертых, полуподвижный робот, названный так за то, что он связан с управляющей ЭВМ буксируемым электрическим кабелем. Еще один пример - подвижная сельскохозяйственная машина.

Возможно, наиболее показательным примером частично контролируемого робота является советское роботоподобное устройство Луна-16 , которое прилунилось, собрало образцы лунного грунта и затем благополучно возвратилось на Землю. Это большое достижение нельзя недооценивать, даже если робот управлялся людьми, ибо неизбежные задержки между передачей человеком команды и приемом этой команды роботом, между осуществлением действия и приемом йа Землю сообщения о результате его выполнения делают такое управление очень трудной задачей.

В настоящее время наблюдается непрерывный прогресс в создании аккумуляторных электрических транспортных средств для перевозки пассажиров и грузов. Некоторые достижения в этой области будут применяться и в подвижном роботе. Например, в ряде случаев электрические двигатели встраиваются прямо в колеса автопогрузчика с вилочным захватом; если при этом управляются также и ведомые колеса, то повышается маневренность.

Для таких задач, как исследование планет, очень привлекательна идея создания автономного подвижного робота, который может принимать команды от людей и передавать им информацию о своих находках, будучи независимым во всех других отношениях. Представляется, что советский подвижный аппарат Луноход - одно из устройств такого рода. Подобные устройства будут необходимы при исследовании отдаленных планет, когда неизбежны большие задержки в передаче сообщений. По мнению Катлера, в качестве подсистемы системы управления человек оставляет желать много лучшего. Он предлагает производить средства дальнего наблюдения и манипуляторы, работающие так, как работает человек на пределе своих возможностей, чтобы избавить астронавтов от необходимости работать в космосе и на других планетах. Советскую программу можно, по-видимому, отнести именно к этому направлению.

Полностью автономные роботы требуются даже для задач, возникающих гораздо ближе к нашей планете (например, работа на обратной стороне Луны, исследования последствий ядерных взрывов в воздухе или даже обследование изнутри канализационных и нефтяных труб).