Николай Глухов - Беседы о физике и технике

В настоящее время задача стоит несколько шире: не только сократить применение тяжелого и монотонного ручного труда, но и сделать труд более содержательным, безопасным, привлекательным.

Известно, что один станок с числовым программным управлением позволяет высвободить 3–4 рабочих, комплексно-автоматизированная линия — до 30, автоматизированный участок — до 60 человек. Вот почему поставлена задача: в двенадцатой пятилетке перейти от производства отдельных машин к созданию технологических линий и комплексов с высокой степенью автоматизации. Они способны коренным образом изменить материальную основу производства: в энергетике — за счет преимущественного строительства АЭС; в металлургии — с помощью метода прямого восстановления железа, плазменной плавки, горизонтальной разливки стали; в машиностроении — за счет обработки взрывом, за счет использования лазерной, электрохимической и роторной техники, матричной сборки, промышленных роботов…

ЧТО ТАКОЕ РОБОТ?

Промышленный робот, или автоматический манипулятор, — это агрегат, состоящий из исполнительного многозвеньевого механизма (например, механической руки), каждое звено которого приводится в движение управляемым приводом, и из системы управления, включающей в себя аппаратуру совместного управления приводами всех звеньев, программное устройство с блоком памяти и ЭВМ.

КОГДА ПОЯВИЛИСЬ ПЕРВЫЕ РОБОТЫ?

Прообразом современных механических роботов можно считать оборонительную машину Архимеда, которая «хватала» приблизившийся к крепостной стене вражеский корабль и опрокидывала его. Механические руки начали применять в промышленности с конца XIX в.: ковочные манипуляторы, механические лопаты экскаваторов…

Мощный толчок к созданию и совершенствованию манипуляторов дало в середине 40-х годов развитие атомной техники. В машиностроении распространены шарнирно-балансирные манипуляторы для переноса тяжелых деталей в пределах рабочего места. Манипуляторы устанавливают на машины лесной промышленности, строительные, транспортные, горные.

В настоящее время манипулятор является составной частью робота.

Роботы с автоматическим управлением промышленного назначения делят на три поколения: программные, адаптивные и интеллектные .

Термин «поколение» здесь звучит чисто условно. Эти три поколения роботов исторически не сменяют друг друга. Новые поколения появляются постепенно по мере накопления достижений науки и техники. Первое же поколение при этом продолжает существовать и приобретает все более широкое массовое применение. Но оно все время совершенствуется конструктивно, повышая свои качественные показатели и эффективность действия.

Различные виды роботов каждого поколения имеют свои области применения.

ДАВАЙТЕ РАССМОТРИМ ВСЕ ТИПЫ РОБОТОВ ПО ПОРЯДКУ. НАЧНЕМ С ПРОГРАММНЫХ.

Первое поколение — программные роботы — характеризуется действием системы управления по многократно повторяемой жесткой программе (взять деталь с определенного места, перенести ее под пресс, вынуть из-под пресса, перенести в другое место, возвратить в исходную позицию). Программный робот легко переналаживается на различные программы действия. Но после каждой переналадки он способен только повторять многократно одни и те же жестко запрограммированные движения. Роботы первого поколения могут перемещать груз массой от десятков граммов до нескольких тонн, а закладываемые в их запоминающие устройства программы могут включать более 1000 движений.

ТЕПЕРЬ ПЕРЕЙДЕМ К АДАПТИВНЫМ РОБОТАМ.

Второе поколение — адаптивные роботы — отличаются тем, что они обладают простейшими видами «органов чувств» манипулятора: тактильное (осязание), силовое (реакция на значение рабочего усилия), локационное (реакция на расстояние до предмета и скорость приближения к нему), световое (реакция на попадание предмета в луч света), тепловое (реакция на изменение температуры по пути движения). Сигналы от датчиков очувствления обрабатываются во встроенной ЭВМ и используются ею для формирования сигналов управления на приводы звеньев манипулятора, чтобы робот в результате выполнил заложенную в его память задачу в соответствии с данной обстановкой, зафиксированной датчиками очувствления.

Другими словами, робот в своих действиях приспосабливается (адаптируется) к незапрограммированной обстановке: при неопределенном положении деталей, при движении их, при сборке, сварке и т. п.

По сравнению с роботами первого поколения адаптированные роботы обладают повышенной маневренностью и возможностью хранить в запоминающем устройстве большее число более сложных программ. Работа промышленных роботов второго поколения с высокой степенью точности синхронизируется с работой основного технологического и другого оборудования, повышенная надежность системы числового программного управления обеспечивает длительную бесперебойную эксплуатацию.

И НАКОНЕЦ, ИНТЕЛЛЕКТНЫЕ РОБОТЫ…

Третье поколение — интеллектные роботы — располагает более богатыми средствами очувствления, распознавания обстановки, отработки информации для принятия решения и его реализации с помощью приводов, т. е. обладает определенной долей «искусственного интеллекта». Особое значение приобретают здесь зрительное очувствление и цифровое моделирование обстановки на этой базе в ЭВМ робота, а также комплексирование различных средств очувствления.

Надо иметь в виду, что термин «искусственный интеллект» в такой же мере условен, как и широко применяемые уже термины «память машины», «техническое зрение». Он отражает лишь внешнее сходство функционирования робота с действиями человека в процессе трудовой деятельности.

Кроме приведенной выше классификации промышленные роботы отличаются друг от друга по типу привода (гидравлические, пневматические, электрические), по количеству степеней подвижности в манипуляторе (от трех до восьми), по грузоподъемности (от граммов до сотен килограммов), по областям применения (машиностроительное, приборостроительное и другие производства).

ГДЕ СЕЙЧАС ПРИМЕНЯЮТ РОБОТЫ?

Уже сегодня, когда роботизация делает лишь первые шаги, можно смело говорить о ее эффективности. Так, на часовых заводах роботы успешно применяют на сборке механизмов часов, на автозаводах роботы сваривают кузова автомобилей, а в Орловском объединении «Промприбор» с их помощью изготовляют терморегуляторы для бытовых холодильников и др.

Современные промышленные роботы успешно используют вместо человека в основных процессах литейного производства — от подготовки исходных материалов до операций очистки и термообработки.