|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Робот. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Робот – автоматичний пристрій, створений за принципом живого організму. Діючи по заздалегідь закладеної програмі і отримуючи інформацію про світ від датчиків (аналогів органів чуття живих організмів), робот самостійно здійснює виробничі та інші операції, зазвичай виконувані людиною (чи тваринами). У цьому робот може і мати зв'язок з оператором (одержувати від нього команди), і діяти автономно.
Роботом називають автоматичний пристрій, що має маніпулятор – механічний аналог людської руки – та систему управління цим маніпулятором. Обидві ці складові можуть мати різний пристрій - від дуже простого до надзвичайно складного. Маніпулятор зазвичай складається з шарнірно з'єднаних ланок, як рука людини складається з кісток, пов'язаних суглобами, і закінчується охопленням, яке є чимось на кшталт кисті людської руки.
Ланки маніпулятора рухомі один щодо одного і можуть здійснювати обертальні та поступальні рухи. Іноді замість схвату останньою ланкою маніпулятора служить якийсь робочий інструмент, наприклад, дриль, гайковий ключ, фарборозпилювач або зварювальний пальник. Переміщення ланок маніпулятора забезпечують звані приводи - аналоги м'язів у руці людини. Зазвичай як такі використовуються електродвигуни. Тоді привід включає ще редуктор (систему зубчастих передач, які знижують число оборотів двигуна і збільшують обертальні моменти) і електричну схему управління, що регулює швидкість обертання електродвигуна.
Крім електричного, часто застосовується гідравлічний привід. Дія його дуже проста. У циліндр 1, в якому знаходиться поршень 2, з'єднаний за допомогою штока з маніпулятором 3, надходить під тиском рідина, яка пересуває поршень в ту чи іншу сторону, а разом з ним і "роботу". Напрямок цього руху визначається тим, яку частину циліндра (у простір над поршнем чи під ним) потрапляє в даний момент рідина. Гідропривід може повідомити маніпулятор і обертальний рух. Так само діє пневматичний привід, тільки замість рідини тут застосовується повітря. Таке загалом пристрій маніпулятора. Що стосується складності завдань, які може вирішувати той чи інший робот, то вони багато в чому залежать від складності та досконалості керуючого пристрою. Взагалі, прийнято говорити про три покоління роботів: промислові, адаптивні та роботи зі штучним інтелектом. Найперші зразки простих промислових роботів було створено 1962 року у США. Це були "Версатран" фірми "АМФ Версатран" та "Юнімейт" фірми "Юнімейшн Інкорпорейтед". Ці роботи, а також ті, що пішли за ними, діяли за жорсткою, не змінною в процесі роботи програмою і були призначені для автоматизації нескладних операцій при постійному стані навколишнього середовища.
Як керуючий пристрій для таких роботів міг служити, наприклад, "програмований барабан". Діяв він так: на циліндрі, що обертається електродвигуном, розміщувалися контакти приводів маніпулятора, а навколо барабана - струмопровідні металеві пластини, що замикали ці контакти, коли їх торкалися. Розташування контактів було таким, щоб при обертанні барабана приводи маніпулятора включалися в потрібний час і робот починав виконувати запрограмовані операції в потрібній послідовності. Так само управління могло здійснюватися за допомогою перфокарти або магнітної стрічки. Очевидно, що навіть найменша зміна навколишнього оточення, найменший збій у технологічному процесі, веде до порушення дій такого робота. Однак вони мають і чималі переваги - вони дешеві, прості, легко перепрограмуються і можуть замінити людину при виконанні важких одноманітних операцій. Саме на таких роботах і були вперше застосовані роботи. Вони добре справлялися з простими технологічними операціями, що повторюються: виконували точкове і дугове зварювання, здійснювали завантаження і розвантаження, обслуговували преси і штампи. Робот "Юнімейт", наприклад, був створений для автоматизації контактного точкового зварювання кузовів легкових автомобілів, а робот типу "SMART" встановлював колеса на легкові автомобілі. Однак принципова неможливість автономного (без втручання людини) функціонування роботів першого покоління дуже ускладнювала їхнє широке впровадження у виробництво. Вчені та інженери наполегливо намагалися усунути цей недолік. Результатом їхньої праці стало створення набагато складніших адаптивних роботів другого покоління. Відмінна риса цих роботів у тому, що можуть змінювати свої дії залежно від навколишнього оточення. Так, при зміні параметрів об'єкта маніпулювання (його кутової орієнтації або розташування), а також навколишнього середовища (скажімо, з появою якихось перешкод на шляху руху маніпулятора) ці роботи можуть відповідно спроектувати свої дії. Зрозуміло, що, працюючи в середовищі, що змінюється, робот повинен постійно отримувати про неї інформацію, інакше він не зможе орієнтуватися в навколишньому просторі. У зв'язку з цим адаптивні роботи мають значно складнішу, ніж роботи першого покоління, систему управління. Ця система розпадається на дві підсистеми: 1) сенсорну (або відчуття) - до неї входять ті пристрої, які збирають інформацію про довкілля та про місцезнаходження у просторі різних частин робота; 2) ЕОМ, яка аналізує цю інформацію і відповідно до неї та заданої програми управляє переміщенням робота та його маніпулятора. До сенсорних пристроїв відносяться тактильні датчики дотику, фотометричні датчики, ультразвукові, локаційні та різні системи технічного зору. Останні мають особливо важливе значення. Головне завдання технічного зору (власне "очі" робота) у тому, щоб перетворити зображення об'єктів довкілля на електричний сигнал, зрозумілий для ЕОМ. Загальний принцип систем технічного зору у тому, що з допомогою телевізійної камери в ЕОМ передається інформація про робочому просторі. ЕОМ порівнює її з наявними в пам'яті "моделями" та вибирає відповідну обставинам програму. На цьому шляху одна з центральних проблем при створенні адаптивних роботів полягала у тому, щоб навчити машину розпізнавати образи. З багатьох об'єктів робот повинен виділити ті, які необхідні для виконання якихось дій. Тобто він повинен уміти розрізняти ознаки об'єктів та класифікувати об'єкти за цими ознаками. Це завдяки тому, що робот має у пам'яті прототипи образів необхідних об'єктів і порівнює із нею ті, що потрапляють у його зору. Зазвичай завдання "впізнавання" потрібного об'єкта розпадається на кілька більш простих завдань: робот шукає в навколишньому середовищі потрібний предмет шляхом зміни орієнтації свого погляду, вимірює дальність до об'єктів спостереження, автоматично підлаштовує чутливий відеодатчик у відповідність до освітленості предмета, порівнює кожен предмет "моделлю", яка зберігається у його пам'яті, за декількома ознаками, тобто виділяє контури, текстуру, колір та інші ознаки. Внаслідок цього відбувається "впізнавання" об'єкта. Наступним етапом роботи адаптивного робота зазвичай є якісь дії із цим предметом. Робот повинен наблизитися до нього, захопити і переставити на інше місце, причому не абияк, а певним чином. Щоб виконати всі ці складні маніпуляції, одних знань про довкілля недостатньо - робот повинен точно контролювати кожен свій рух і як би "відчувати" себе в просторі. З цією метою крім сенсорної системи, що відображає зовнішнє середовище, адаптивний робот оснащується складною системою внутрішньої інформації: внутрішні датчики постійно передають ЕОМ повідомлення про розташування кожної ланки маніпулятора. Вони ніби дають машині "внутрішнє почуття". Як такі внутрішні датчики можуть використовуватися, наприклад, високоточні потенціометри.
Високоточний потенціометр є приладом типу добре відомого реостата, але відрізняється більш високою точністю. У ньому контакт, що обертається, не перескакує з витка на виток, як при зміщенні ручки звичайного реостата, а слід уздовж самих витків дроту. Потенціометр кріпиться всередині маніпулятора, так що при повороті однієї ланки щодо іншої рухомий контакт теж зміщується і, отже, опір приладу змінюється. Аналізуючи величину його зміни, ЕОМ судить про місцезнаходження кожної з ланок маніпулятора. Швидкість переміщення маніпулятора пов'язана зі швидкістю обертання двигуна в приводі. Маючи всю цю інформацію, ЕОМ може виміряти швидкість руху маніпулятора та керувати його переміщенням. Яким чином робот " планує " свою поведінку? У цій можливості немає нічого надприродного - " кмітливість " машини повністю залежить від складності складеної нею програми. У пам'яті ЕОМ адаптивного робота зазвичай закладено стільки різних програм, скільки може виникнути різних ситуацій. Поки ситуація не змінюється, робот діє за базовою програмою. Коли ж зовнішні датчики повідомляють ЕОМ про зміну ситуації, вона аналізує її та вибирає ту програму, яка більше відповідає цій ситуації. Маючи загальну програму " поведінки " , запас програм кожної окремої ситуації, зовнішню інформацію про довкілля і внутрішню інформацію про стан маніпулятора, ЕОМ керує усіма діями робота. Перші моделі адаптивних роботів з'явилися фактично одночасно з промисловими роботами. Прообразом для них послужив маніпулятор, що автоматично діє, розроблений в 1961 році американським інженером Ернстом і названий згодом "рукою Ернста". Цей маніпулятор мав захоплюючий пристрій, з різними датчиками - фотоелектричними, тактильними та іншими. З допомогою цих датчиків, і навіть управляючої ЕОМ він шукав і брав задані йому довільно розташовані предмети. 1969 року в Стенфордському університеті (США) було створено складніший робот "Шийки". Ця машина також мала технічний зір, могла розпізнавати навколишні предмети і оперувати ними за заданою програмою.
Робот рухався за допомогою двох крокових електродвигунів, що мають незалежний привід до колес на кожній стороні візка. У верхній частині робота, яка могла повертатися навколо вертикальної осі, було встановлено телевізійну камеру та оптичний далекомір. У центрі розташовувався блок управління, який розподіляв команди, які від ЕОМ до механізмів і пристроїв, реалізуючим відповідні дії. По периметру встановлювалися сенсорні датчики отримання інформації про зіткненні робота з перешкодами. "Шийки" міг переміщатися по найкоротшому шляху задане місце приміщення, обчислюючи у своїй траєкторію в такий спосіб, щоб уникнути зіткнення (він сприймав стіни, двері, дверні отвори). ЕОМ через свої великі габарити знаходилася окремо від робота. Зв'язок між ними здійснювався по радіо. Робот міг вибирати потрібні предмети та переміщати їх "штовханням" (маніпулятора у нього не було) у потрібне місце. Згодом з'явилися інші моделі. Наприклад, у 1977 році фірмою "Quasar Industries" був створений робот, який умів підмітати підлогу, витирати пил з меблів, працювати з пилососом і видаляти воду, що розтеклася по підлозі. У 1982 році фірма "Міцубісі" оголосила про створення робота, який був настільки спритний, що міг запалювати сигарету та знімати телефонну трубку. Але найпрекраснішим був визнаний створений того ж року американський робот, який за допомогою своїх механічних пальців, камери-оча та комп'ютера-мозку менш ніж за чотири хвилини збирав кубик Рубіка. Серійний випуск роботів другого покоління розпочався наприкінці 70-х років. Особливо важливо те, що їх можна успішно використовувати на складальних операціях (наприклад, при складанні пилососів, будильників та інших нескладних побутових приладів) - цей вид робіт досі з великими труднощами піддавався автоматизації. Адаптивні роботи стали важливою складовою багатьох гнучких (які швидко перебудовуються на випуски нової продукції) автоматизованих виробництв. Третє покоління роботів - роботи зі штучним інтелектом - поки що тільки проектується. Їхнє основне призначення - цілеспрямована поведінка у складному, погано організованому середовищі, притому в таких умовах, коли неможливо передбачити всі варіанти її зміни. Отримавши якесь спільне завдання, такий робот повинен буде сам розробити програму її виконання для кожної конкретної ситуації (нагадаємо, що адаптивний робот може лише обирати одну із запропонованих програм). Якщо операція не вдалася, робот зі штучним інтелектом зможе проаналізувати невдачу, скласти нову програму і повторити спробу. Автор: Рижов К.В.
▪ тефлон
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Нові сенсори ISOCELL від Samsung ▪ Нашу галактику прошитиме хмара з магнітним щитом
▪ розділ сайту Заземлення та занулення. Добірка статей ▪ стаття Марія Склодовська-Кюрі. Знамениті афоризми ▪ стаття Яка із сучасних риб найбільша? Детальна відповідь ▪ стаття Седана. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Лакоткань. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Тракт АМ автомагнітоли Road Star. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page