Популярно о робототехнике
Оглавление
Введение
Глава 1. Возникновение автоматов
Глава 2. Человек-машина
Глава установление машин автоматического действия
Глава 4. Структура машин автономного действия
Глава 5. Механика роботов
Глава 6. Железные воротнички»
Глава 7. Искусственный интеллект
Глава 8. Машинное зрение
Глава 9. Эргатические системы
Глава 10. Комплексная автоматизация производства
Список рекомендуемой литературы
Предисловие, краткое описание
Человечество уже не раз подходило к необходимости интегрировать знания, накопленные в ряде смежных технических направлений. Так было в 30-е годы с автоматизацией производства, в которой были обобщены последние достижения в области сервопривода и электротехники, получившие широкое распространение в машиностроении и энергетике. То же самое повторилось с кибернетикой, становление которой произошло на основе теории регулирования, математики, теории информации, теории связи и других научных направлений. Бурный процесс ее развития, связанный с появлением высокопроизводительных ЭВМ, и оптимистические взгляды ученых, увидевших их совершенство в образах самообучающихся, самосовершенствующихся и даже самовоспроизводящихся машин, подготовил основу для следующего обобщения.
В 60-е годы вошла в нашу жизнь робототехника как одно из передовых направлений машиностроения. Именно она проложила новые пути совершенствования машин, помогла людям в освоении новых технологических процессов и в проникновении в новые сферы практической деятельности.
Прогресс в робототехнике понятен всем: рабочим и писателям, медикам и философам… Каждый может представить рядом с собой механического помощника, созданного гением человека. Такое упрощенное понимание роботизации порождает представления о безграничных возможностях нового класса машин. В то же время стихийное копирование первых вариантов промышленных роботов и многочисленные бессистемные исследования в области создания интеллектуальных машин во многих странах не дали ожидаемых результатов.
Поиски ведут к- разработке интегрированных безлюдных производств, к созданию человеко-машинных систем и формированию новых отношений человека с машиной. Уже поставлены вопросы совмещения систем синтетического разума с техническими, высокопроизводительными, надежными и точными исполнительными системами: манипуляторами, педипуляторами и другими средствами воздействия машин на объекты окружающего мира.
Сегодня робототехника — одна из самых модных тем. Ее изучают, о ней много пишут и говорят, с ее помощью создают новые технологии, ее используют в самых различных приложениях. Но науки робототехники пока нет.
В теоретических положениях робототехники, в неописуемом разнообразии приложений и их вариантов содержится весь современный философский и методологический запас знаний о машинах и их взаимоотношениях с природой и окружающей средой. Каждая наука прежде всего требует создания своей терминологии. В робототехнике же есть только корневое слово робот. Казалось бы, и объект исследования, определяемый этим словом, может и должен быть четко обозначен. Должен, но этого также пока нет. Со дня своего появления и до наших дней термин робот не имеет общепринятого значения. Даже определенный в 1983 г. Международной организацией стандартизации промышленный робот как позиционно управляемый, перепрограммируемый, многофункциональный манипулятор с несколькими степенями свободы, способный перемещать материалы, детали, инструменты и специальные приспособления и предназначенный для выполнения разнообразных задач в процессе осуществления различных программируемых движений не стал общепринятым понятием. В Японии и ГДР в понятие робот включаются также все виды манипуляторов, вплоть до ручных. Идет борьба мнений: нет четко выделенного объекта исследования, научные интересы роботологов относятся к чему-то общему, не вполне определенному, а порой и призрачному. Когда сравнивают различные модификации роботов и их атрибуты, то единственно общее, что можно выделить, — это определение робота как представителя наиболее совершенного класса машин. И космический, и глубоководный, и промышленный, и интеллектуальный, и стопоходящий, и многие, многие другие — все эти роботы будут наиболее совершенными техническими конструкциями в данном классе машин. Автономность, мобильность и многофункциональность, сочетающиеся с автоматизмом, становятся их отличительными чертами. С возрастанием роли каждого из этих факторов будет изменяться внешний облик робота как машины, его функциональные возможности, и таким образом будет осуществляться прогресс в машиностроении.
Многие термины, пришедшие в робототехнику из других наук, приобрели новые формы, но суть их осталась та же. Понятие искусственного интеллекта стало машинным вариантом решения вычислительных задач, а понятие машинного (технического) зрения преобразилось в обычную техническую систему распознавания и идентификации изображений. И сколько бы мы ни говорили о различных составляющих элементах роботов, все они останутся лишь вариантами технических, машинных конструкций, которые в конечном счете необходимо сконструировать из наличного материала.
И все же в руках оптимистов робот «оживает». Прошел кибернетический бум, но остались модели природы, о которых так красноречиво высказался известный американский невролог, психолог и физиолог У. Мак-Калок: «Мы используем слово «робот» в двух смыслах. В первом, менее важном — это машина, выполняющая отдельные изолированные функции, свойственные человеку. Во втором, более важном смысле — это описание жизни, применимое как к живому существу, так и к машине». Красной нитью прошло это определение через десятилетия развития робототехники и различных смежных с ней наук: физиологии и лингвистики, информатики и математики, химии и биологии, психологии и социологии...
Сегодня в короткие сроки происходит техническое перевооружение производства, создается новая машинная техника, рождаются многочисленные и чрезвычайно плодотворные открытия. Рядом с робототехникой на вооружении народного хозяйства имеются радиоэлектроника и автоматика, кибернетика и тончайшая измерительная аппаратура, электронные вычислительные машины и бесчисленный парк машинной техники. Одним словом, в машиностроении происходит коренная реконструкция, направленная на резкое повышение эффективности народного хозяйства. Немалая роль отводится в этом процессе про-мышленным роботам, гибким автоматизированным производствам, автоматизированным системам управления и другим перспективным направлениям.
Путешествие в мир машин увлекательно. И даже если машины не очень похожи по внешнему виду на нас или совсем не похожи, они помогают нам, бескорыстно служат, облегчают труд и содействуют отдыху. Самые благодарные слова можно обратить к создателям автоматов, воплощающих вершину творения человека.
Легенды об удивительных машинах уводят нас в глубокую древность. И на раннем этапе истории автоматов создавались андроиды, и впоследствии в них прослеживались человекоподобные, или антропоморфные, образы.
В наши дни представление о человекоподобном, антропоморфном, или, как его еще называют в робототехнике, совершенном роботе, бытует не только среди мечтателей и фантастов, но и в сфере научных и прикладных исследований и разработок. В некоторых институтах пытаются создать мышцеподобные приводы и антропоморфные модели отдельных элементов скелетной системы, разработать сенсорные системы в кожеподобных структурах и построить искусственные глаза, уши и другие органы человека.
Человекоцентрический подход в робототехнике включает моделирование производственной деятельности, анализ механики рабочих процессов и изучение различных функций человеческого организма для выявления более рациональных путей управления машиной. Эволюция частных задач робототехники, связанных с антропоморфным подходом, начиналась с самых наивных представлений. Первые попытки были связаны с созданием модели руки человека, затем в основу шагающих машин был заложен принцип кинематического сходства с двигательным аппаратом животных, а первые системы искусственного интеллекта н машинного (технического) зрения являлись упрощенными моделями мозга и зрительного аппарата. И сегодня, разрабатывая робототехнические комплексы, в них также закладывают элементарные, последовательные, чисто человеческие функции, связанные с переносом груза «в руках», визуальным контролем или обычной человеческой логикой.
Прошло время, и в качестве одного из возможных решений многих задач робототехники получил развитие машиноцентрический подход. Он нашел применение прежде всего при разработке обычных автоматов, различных датчиков, логических механических и электронных машин. Впервые открытый в механике и на протяжении длительного времени служивший ей феномен обратной связи за последнее столетие стал использоваться и при объяснении различных физиологических процессов, а затем — при создании человеко-машинных систем.
Новый этап очеловечивания техники ознаменовался появлением бионики и кибернетики, робототехники и механотроники, биокибернетики и даже психотроники. Оказалось, что чуть ли не все функции человека можно воссоздать в машине. И все же на этом пути существуют ограничения, наложенные физическими законами, особенностями биологической жизни и самой природой.
В 1982 г. в Одесском политехническом институте началась подготовка инженеров по специальности «механика роботов». Сделаны лишь первые шаги в организации учебного процесса, в становлении лабораторной базы и в осуществлении планомерного перевооружения народного хозяйства новыми кадрами, новыми машинами и новыми технологиями. В дальнейшем необходимо совершенствовать процесс становления специалистов по робототехнике и их правильное использование. В качестве напутствия им могут служить следующие слова: «Существует несколько непреложных заповедей, которые надо выполнять, чтобы внедрение робототехники не было лишь «галочкой» в плане. Во-первых, робототехнические комплексы (РТК) должны работать минимум в две смены, только тогда они будут эффективны. Во-вторых, РТК нужно поставлять в первую очередь на те предприятия, где можно организовать линию или участок в составе 5—6 комплексов. Ведь обслуживают их все те же два рабочих. А освобождается 8—10 человек!
Кроме того, резко увеличивается производительность труда. Хотя в среднем робот по скорости не превосходит рабочего-штамповщика, но он не делает перекуров, не ходит на обед, не болеет, не отвлекается — вот и набегает 20—30% увеличения производительности труда» (Елизаров А. Блеск и нищета робототехники//Техника и наука. — 1987. — № 5. — с. 29).
Да, в одних случаях робототехника повышает производительность труда, в других — обеспечивает безопасность работы, а в третьих — берет на себя новые, не известные ранее человеку функции. Пожалуй, нет необходимости подробно разбирать специфику различных приложений этой новой техники или делать обзор тех, кто внедрил или пытался использовать робототехнику на своем участке работы в горнодобывающей, металлообрабатывающей, легкой, пищевой или других отраслях промышленности, в исследовательской работе или просто в качестве досуга. До нас это сделали уже многие, и в качестве примеров можно будет обратиться к рекомендуемой по этим вопросам литературе.
Скачать книгу:
Популярно о робототехнике — Боголюбов А. Н. Никитин Д. А.
Категория:
- Войдите, чтобы оставлять комментарии