Hvad kan en robot? Hvad moderne robotter kan

Så robotter er systemer, der er i stand til at erstatte mennesker i forskellige aktivitetsområder på grund af deres evner til at "tænke" og "gøre" (naturligvis er forholdet mellem "tænk" og "gør" forskelligt for forskellige robotter). Robotternes anvendelsesområde er allerede ekstremt forskelligartede lige fra lægehjælp, hvor de fungerer som sygeplejersker og plejer syge, til forskning, hvor robotter kan erstatte mennesker i havets dyb og på andre planeter.

I denne bog vil vi begrænse os til at overveje robotter, der bruges i maskinteknik, instrumentfremstilling og den radio-elektroniske industri, og vil ikke berøre dem, der er nødvendige for landbrug, let og mineindustri osv.

Hvad er industrirobotter til? Svaret på dette spørgsmål ser ud til at være enkelt: de er nødvendige for at erstatte en person i hans produktionsaktiviteter, det vil sige at udføre forskellige typer grundlæggende og hjælpeteknologiske operationer. Dog ikke alt så enkelt.

Overvej for eksempel den teknologiske proces med bearbejdning ved fremstilling af en hammer. I princippet kan moderne industrirobotter nemt gøre dette ved hjælp af en fil. Men er dette rationelt i produktionen? Det viser sig ikke. Når alt kommer til alt er der allerede skabt metalskæremaskiner med numerisk kontrol (CNC), som i automatisk tilstand, uden menneskelig indblanding i forarbejdningsprocessen, kan løse dette og andre, meget mere komplekse problemer, herunder dem, som en person ikke længere kan håndtere manuelt, og meget hurtigere og med højere kvalitet.

Det er klart, at ingen robot kan konkurrere med sådan en maskine. Men dette er ikke nødvendigt. CNC-bearbejdningsmaskiner er designet til, ved at fjerne overskydende materiale fra emnet (godtgørelse), at opnå en del af den nødvendige form og størrelse, det vil sige at automatisere skæreprocessen. De er universelle, det vil sige, at de kan behandle en lang række dele, der adskiller sig i form, størrelse, materiale osv. Men indtil nu har folk installeret disse dele på maskinen og fjernet dem. Der er et paradoks her i en vis forstand. Den mest komplekse ting, der bestemte kvalifikationerne hos arbejderen bag den universelle drejebænk, dvs. processen med at behandle selve delen, blev automatiseret ved hjælp af en CNC drejebænk, men de enkleste opgaver med at installere delen i maskinens borepatron, som enhver studerende kan nemt klare turner, var det ikke muligt at automatisere (vi taler selvfølgelig ikke om automatiske linjer i masse- og storskalaproduktion, som behandler den samme del; der udføres disse operationer for eksempel af biloperatører ). Og dette er forårsaget af de mange forskellige former, størrelser, bevægelsesbaner for dele og gælder naturligvis ikke kun for bearbejdningsudstyr.

Operationer med lastning og losning af teknologisk udstyr er hjælpemidler. Men anvendelsesområdet for robotter i produktionen er ikke kun begrænset til dem.

For eksempel under den elektriske svejseproces er det nødvendigt, at enden af ​​elektroden bevæger sig med en vis hastighed i forhold til samlingen af ​​de dele, der svejses. Hvis bevægelsesbanen er enkel, for eksempel lige, så kan denne proces automatiseres. Men oftest har de dele, der svejses, en kompleks form og derfor en kompleks samlingskonfiguration, hvorfor en så stor mængde svejsearbejde blev udført manuelt. Robotter erstatter med stor succes mennesker i disse processer.

Det samme kan siges om sprøjtemaling ved hjælp af sprøjtepistoler (der er andre malingsmetoder, især dypning, men vi vil ikke dvæle ved dem). Enkelt formede dele, såsom paneler, males ved hjælp af malingstransportører, hvor delene bevæger sig med konstant hastighed forbi sprøjtepistoler. For dele af mere komplekse former er denne metode ikke egnet, da det for ensartet maling er nødvendigt, at afstanden fra sprøjtepistolen til overfladen, der skal males, og bevægelseshastigheden er konstant. Nå, hvad nu hvis delen har form som et skab eller en ramme, som også skal males indefra? Robotter kan også med succes løse disse problemer.

Hvad er fælles i disse teknologiske processer med læsning af dele, svejsning, maling, som giver os mulighed for at tale om muligheden og nødvendigheden af ​​at bruge robotter til at udføre dem? Det generelle er, at det i alle tilfælde er nødvendigt at sikre, at delen bevæger sig i forhold til ethvert arbejdsværktøj langs en ret kompleks bane (i princippet er det ligegyldigt, om robotten flytter delen i forhold til udstyret, som ved læsning, eller svejsehovedet, som ved svejsning). Kompleksiteten af ​​den bane, som en robot kan levere, opnås ved at øge kompleksiteten af ​​aktuatorernes kinematik.

Formålet med industrirobotter er således at flytte en del i rummet, eller et arbejdsværktøj (svejsehoved, sprøjtepistol) i forhold til delen, eller dele i forhold til hinanden (som f.eks. i en samling). Det er naturligvis nødvendigt at sikre, at visse betingelser er opfyldt, og at teknologiske regimer overholdes. For eksempel er det under montering ofte nødvendigt at udøve kraft til at forbinde dele.

Hvad er kompleksiteten af ​​teknologiske operationer af denne art, og hvorfor kunne kun mennesker udføre dem? Der er to hovedårsager: den første er mangfoldigheden af ​​geometriske former og størrelser af dele og de baner, som disse dele skal flyttes langs, og den anden grund, som opstår fra den første, er den store mængde information, variationen og kompleksiteten af ​​opgaverne i dens behandling under operationer.

Lad os nu definere, hvad en industrirobot er. Ifølge State Standard er en industrirobot "en omprogrammerbar automatisk maskine, der bruges i produktionsprocessen til at udføre motoriske funktioner, der ligner menneskelige funktioner, når man flytter produktionsgenstande og (eller) teknologisk udstyr."

Da robotten påtager sig en række menneskelige produktionsfunktioner, er det interessant at sammenligne deres funktionalitet, men dette kræver et system af kriterier for deres evaluering. Her er de vigtigste tekniske egenskaber ved robotten, så du kan bedømme, hvad den kan.

Den første ting af interesse er, hvilken slags vægte han kan løfte. Den nominelle belastningskapacitet af en industrirobot bestemmer den maksimale masse af industrielle objekter, som den kan manipulere, og ikke kun skal den være i stand til at gribe og holde, men også de etablerede værdier af andre operationelle egenskaber. Baseret på deres belastningskapacitet er robotter opdelt i grupper: fra ultralette, designet til at arbejde med dele, der vejer op til 1 kg, til supertunge, løftende produktionsobjekter, der vejer mere end 1000 kg.

En anden kritisk egenskab er den nøjagtighed, hvormed robotten kan flytte en del eller et værktøj til en given position i rummet. Det kaldes positioneringsfejlen for manipulatorens arbejdslegeme og karakteriserer afvigelsen af ​​positionen af ​​arbejdslegemet til manipulatoren af ​​en industrirobot fra den, der er angivet under dens programmering. Den tilladte positioneringsfejl afhænger af de operationer, som robotten bruges til. Hvis han maler en del med en sprøjtepistol, så har en positioneringsfejl på få millimeter stort set ingen indflydelse på produktets kvalitet. Men ved buesvejsning, med en sådan fejl, kan robotten muligvis ikke engang få elektroden til delenes samling. Her må den tilladte positioneringsfejl ikke overstige tiendedele af en millimeter. Hvad angår montering af ur, er mikron præcision generelt påkrævet.

En vigtig egenskab er de geometriske egenskaber af arbejdsområdet for en industrirobot. Arbejdsområdet er det rum, hvori manipulatorens arbejdsdel kan placeres; med andre ord, dette er summen af ​​alle de punkter, hvortil arbejdselementet kan flyttes. Afhængigt af industrirobottens design kan arbejdsområdet have en anden form, for eksempel et rektangel. Arbejdsområdet er karakteriseret ved lineære eller vinkeldimensioner, tværsnitsareal og volumen.

Men konceptet om et arbejdsområde karakteriserer ikke i tilstrækkelig grad en robots teknologiske muligheder. For eksempel har en montagerobot af Skilam-typen et arbejdsområde vist i fig. 2. Men kan han udføre enhver monteringsoperation inden for arbejdsområdet? Det viser sig ikke. "Skylam" er i stand til at udføre montageoperationer, hvor arbejdsbevægelsen for at implementere grænsefladen kun udføres lodret fra top til bund. Hvis du har brug for at bevæge dig i en vinkel, så vil "Skilam" ikke klare denne opgave. Hans hånd er ikke fleksibel nok, så han kan ikke flytte dele i rummet langs en vilkårlig bane. Disse muligheder afhænger af antallet af mobilitetsgrader af industrirobotten. Antallet af mobilitetsgrader refererer til antallet af frihedsgrader i manipulatorens kinematiske kæde. I praksis er det lig med antallet af kinematiske par, roterende og translationelle. Fra forløbet af analytisk geometri er det kendt, at for at udføre enhver bevægelse i tredimensionelt rum, er tre translationelle og tre rotationsbevægelser tilstrækkelige. Det er antallet af grader af mobilitet, der hovedsageligt bestemmer robottens kinematiske redundans og bredden af ​​dens funktionalitet.

Ris. 2. Specialiseret montagerobot "Skilam" (Japan) (a) og konfigurationen af ​​dens arbejdsområde (b)

Begrebet arbejdsområde, det rum, hvor aktuatoren af ​​en industrirobot kan placeres, adskiller sig fra konceptet med et arbejdsområde.

Der er stationære og mobile robotter. Stationære robotter er designet til at arbejde i én arbejdsposition. Mobile robotter tjener flere stillinger. Det drejer sig for eksempel om robotter af portaltypen, såsom M-33 (fig. 3), der kan bevæge sig langs en monorail og servicere flere drejebænke, samt transportrobotter, der transporterer emner og dele fra lageret til maskinerne og bagside, overførsel af dele fra maskine til maskine.

Når man taler om industrirobotters ydeevneegenskaber, kan man ikke undlade at nævne deres pålidelighed. Desværre, jo bredere funktionaliteten er, jo mindre pålidelig er robotten på grund af dens større kompleksitet. Robotters pålidelighed vurderes ved middeltid mellem fejl. Det er vigtigt at forbedre pålideligheden af ​​robotter. Når alt kommer til alt, bliver produktionslinjen serviceret af flere robotter (og nogle gange flere dusin), og hvis nogen af ​​dem fejler, stopper hele linjen.

På trods af at der er gået meget lidt tid siden oprettelsen af ​​de første industrirobotter, er der allerede tre generationer af dem. Første generation er softwarerobotter, anden generation er adaptive robotter og tredje generation er såkaldte intelligente robotter.

Hvordan adskiller robotter af forskellige generationer sig? De adskiller sig på mange måder, men deres største forskel er fleksibilitet, evnen til at tilpasse sig, ændre deres adfærd, når produktionsmiljøet ændrer sig. Denne fleksibilitet (naturligvis inden for grænserne af funktionalitet afhængig af robottens kinematik) bestemmes hovedsageligt af information om det ydre miljø, som robotten kan opfatte, og evnen til at behandle det af robottens styresystem, som genererer kontrolhandlinger for aktuatorerne.

Man skal dog ikke tro, at én generation af robotter konsekvent erstatter en anden. Dette forklares ved, at når man bruger robotter, er det nødvendigt at overholde princippet om minimal funktionel redundans, dvs. afhængigt af arten af ​​den teknologiske opgave, som robotten skal udføre, bør man vælge niveauet for dens funktionelle redundans nej højere end det, der kræves af en specifik opgave.

Vi har allerede sagt, at robotteknologiens historie ikke begyndte "fra bunden." Forgængerne for industrirobotter var stift indbyggede manipulatorer (autooperatorer), som nogle gange kaldes nulgenerationsrobotter og nu med succes bruges i automatiske linjer. Automatiske linjer skabes i masse- og storskalaproduktion for at producere den samme del i store mængder og over en længere periode (flere år). Biloperatører arbejder i samme cyklus med alt andet teknologisk udstyr på linjen og udfører hjælpeoperationer med at læsse og losse det. Da delen altid er den samme, er der ingen grund til at genopbygge autooperatøren.

Den første generation af robotter - software - er kendetegnet ved, at deres adfærd kan ændre sig som følge af ændring af programmet. Overvej for eksempel en robot, der læser dele ind i patronen på en CNC-drejebænk fra en palle (dette er en enhed til transport af dele, hvori de opbevares strengt orienteret i specielle reder). Robotten tager emnerne fra pallen et efter et og placerer dem i maskinpatron og de færdige dele i de frigjorte spalter. Når alle delene i pallen er behandlet, kan en palle med andre dele afleveres. Derefter skal der indtastes et styreprogram i CNC-maskinen for at behandle den nye del. Det nye program introduceres også i robottens styresystem. Robotten er således omkonfigureret til at indlæse andre dele, mens den opererer i et strengt deterministisk miljø.

Al information om ændringer i produktionsmiljøet kommer ind i robottens styresystem under dens programmering. Oplysninger om ændringer i miljøet modtaget under driften af ​​robotten er yderst ubetydelige. En robot, der ikke er udstyret med en speciel sensor, vil, hvis der ikke er nogen del i nogen spalte på pallen, forsøge at "tage" det tomme rum og installere det i patronen. Hvis robotten er udstyret med taktile sensorer, der kan registrere fraværet af en del, vil den stoppe og ringe til en person, der skal finde ud af årsagerne til stoppet og eliminere dem. En softwarerobot kan ikke tilpasse sig et nyt program eller tilpasse sig de ændringer, der er sket uden menneskelig hjælp. Oplysninger om uplanlagte ændringer i produktionsmiljøet, der kommer ind i robottens kontrolsystem, kan kun forårsage én type reaktion - standse dens drift og tilkalde servicepersonale. Samtidig har softwarerobotter, takket være deres evne til hurtigt at tilpasse sig til at udføre nye opgaver, fundet bred anvendelse inden for forskellige industriområder, og de udgør nu størstedelen af ​​robotter, der bruges i industrien.

Anden generations robotter er i stand til at reagere på ændringer i det ydre miljø. De kaldes adaptive. Hvilken slags ændringer i det ydre miljø menes her? Når alt kommer til alt, ser det ud til, at alt i produktionen kan organiseres på en sådan måde, at en robot kun behøver at udføre et givet program, og dette vil sikre dets pålidelige funktion. Dette er dog ikke altid muligt.

Overvej for eksempel lysbuesvejseprocessen. Antag, at du skal svejse en sidevæg til taget på den hviderussiske traktorførerhus. De dele, der skal svejses, har en kompleks form, og samlingen har en kompleks konfiguration. En robot udstyret med et svejsehoved skal flytte den ad en passende vej, og denne bevægelse kan programmeres. Hvad sker der i praksis, når en svejseoperation udføres af en softwarerobot? I stedet for gode produkter ender vi ofte med defekte produkter. Dette skyldes det faktum, at delene, som vi allerede har sagt, har en kompleks form, betydelige dimensioner, og kravene til nøjagtigheden af ​​deres fremstilling er ikke særlig høje, da mindre afvigelser i dimensioner ikke har en væsentlig effekt på kabinens operationelle egenskaber; under transport kunne dele lavet af metalplader deformeres lidt, men længden af ​​leddet er ret betydelig. Som et resultat vil robotten placere en søm nogle steder godt, andre kun på en af ​​delene, der svejses, og nogle steder "koger den endda luft".

En adaptiv svejserobot, der udfører denne operation ved hjælp af de sensorer, den er udstyret med, overvåger konstant elektrodens position i forhold til delenes samling. Information om forskydningen kommer ind i robottens kontrolsystem, som behandler den i realtid, genererer kontrolhandlinger og sender dem til robottens udøvende organer, som korrigerer bevægelsesbanen.

Adaptive robotter har således et udviklet system til at opfatte information om det ydre miljø under deres drift, hvilket softwarerobotter ikke har. Denne information skal ikke kun opfattes, men også konverteres til kontrolinformation, hvorfor adaptive robotter har et informationsbehandlingssystem. Da en computer er en universel maskine til behandling af information, skabes styresystemer til adaptive robotter på grundlag af ret kraftige computersystemer baseret på mikroprocessorteknologi. Selvfølgelig skal robottens reaktion på ændringer i det ydre miljø være helt bestemt. Algoritmer til at bearbejde information om ændringer i det eksterne miljø til kontrolhandlinger er programmeret og udgør en meget vigtig del af softwaren. Perfektionen af ​​en adaptiv robots software sikrer hovedsageligt bredden af ​​dens funktionalitet og driftseffektivitet. Andengenerationsrobotter bliver allerede brugt i industrien, men antallet er stadig relativt lille.

Tredje generations robotter er intelligente. De er endnu ikke produceret af industrien og bruges ikke i produktionen. Og deres anvendelsesområde er... produktionen er endnu ikke klarlagt. Forskere i vores land og i udlandet udfører intensiv forskning, ikke så meget i retning af at skabe intelligente robotter, men forsøger snarere at løse den nemmere opgave med at skabe nogle elementer af kunstig "intelligens." Hvordan adskiller intelligente robotter sig fra andre? Som tredjegenerationsrobotter er de naturligvis udstyret med alle de samme evner som førstegenerations (software) og andengenerations (adaptive) robotter. Intelligente robotter, ligesom software, er i stand til målrettet aktivitet og kan udføre en række handlinger, der er strengt specificeret af programmet. Ligesom adaptive robotter er de i stand til at opfatte information om det ydre miljø, bearbejde det og ændre deres adfærd i overensstemmelse med ændringer i det ydre miljø. Den største forskel mellem intelligente robotter er, at de er i stand til at planlægge deres aktiviteter. Det er nok at sætte en opgave for en tredje generations robot: klart formulere et mål, kriterierne for, hvordan den skal evaluere måder at nå målet på, sætte begrænsninger, inden for hvilke den kan handle, og den kan selv udvikle mange metoder, måder at løse opgaven, vurdere dem ud fra de givne kriterier, vælge den bedste vej under specifikke forhold og løse problemet. Således er det vigtigste, der adskiller robotter fra forskellige generationer, mængden og kompleksiteten af ​​informationsbehandlingsopgaver, der opstår under deres drift.

1.Introduktion………………………………………………………..1

2. Hvad er en robot…………………………………………...9

3. Robotter er ikke robotter…………………………………..10

4. Robotikkens oprindelse…………………………………...10

5. Robothånd…………………………………………………..14

6. Klassificering af robotter…………………………………………15

7. Hvad kan moderne robotter gøre……………….17

8. Liste over brugt litteratur………………………18

Introduktion

I lang tid eksisterede to uens produktionstyper side om side i forskellige produktionsgrene, næsten uden at blande sig eller påvirke hinanden.

Den første type er højautomatiseret og højeffektiv masseproduktion, som er baseret på højtydende produktion og automatiske linjer, multipositions- og multiværktøjsteknologisk udstyr. Storstilet automatisering af automobil-, traktor-, leje-, urindustrien og andre industrier, som begyndte tilbage i 50'erne, førte overalt til oprettelsen af ​​"ubemandede" industrier på størrelse med steder og endda værksteder. Men indtil for nylig var en sådan produktion hovedsagelig baseret på specialudstyr, som ikke havde "fleksibilitet", evnen til at blive omkonfigureret til at producere en række produkter. Som følge heraf blev langt størstedelen af ​​procesudstyr, værktøj og værktøjer ved ændring af produktionsfaciliteter afskrevet uanset deres fysiske tilstand.

Den anden type er ikke-automatiseret serie- og individuel produktion, som altid har været baseret på universelt teknologisk udstyr med manuel styring, manuel eller mekaniseret montage, kontrol, transport og opbevaring af produkter. En sådan produktion har høj "fleksibilitet" med hensyn til at producere en bred vifte af produkter, men er lavproduktiv og kræver direkte menneskelig deltagelse i alle elementer af produktionsprocessen, hovedsageligt på niveau med manuelt arbejde.

Nu er denne "sameksistens" ved at være slut, da ingen af ​​de nævnte produktionstyper kan eksistere i de eksisterende traditionelle former.

Revolutionære transformationer af masseproduktion er dikteret af det høje tempo i videnskabelige og teknologiske fremskridt og den hurtige omsætning af produktionsfaciliteter. At udvide produktionstidsfristerne for en specifik model af en bil, traktor eller elmotor til en periode, der kan sammenlignes med det maksimale slid på produktionsudstyr, betyder en forsinkelse i den tekniske udvikling. Og afskrivning af en enorm mængde specialudstyr efter flere år eller måneders drift er skadeligt for økonomien.

Derfor kræver højautomatiseret "ubemandet" masseproduktion "fleksibilitet", dvs. muligheden for periodisk mobil tilpasning til storskalaproduktion af andre produkter.

Serie- og individuel produktion skal undergå ikke mindre væsentlige radikale transformationer, og de drivende faktorer her er primært sociale faktorer.

Den hurtige vækst i arbejdernes uddannelsesmæssige, kulturelle og materielle niveau, når det overvældende flertal af arbejdere har mindst en ungdomsuddannelse, har væsentligt ændret vores krav til arbejdsforhold og indholdet af arbejdsprocesser.

Manuelt arbejde, især lavtuddannede, monotone og

tung, bliver mere og mere uattraktiv, ikke prestigefyldt,

uønsket, især for unge. Derfor vil det tekniske arsenal af ikke-automatiserede produktionsmidler, som nu danner dets grundlag, i en overskuelig fremtid blive socialt uacceptabelt, socialt umuligt. Med andre ord kræver nytilpasset produktion automatisering og "ødehed", når man udfører både teknologiske og hjælpeprocesser.

Til de to traditionelle produktionstyper er det således nødvendigt at tilføje en tredje - fleksibel automatiseret produktion, som er designet til at sikre produktionen af ​​en bred vifte af produkter, både på universelle maskiner, men uden menneskelig indgriben, og på automatiske linjer.

Der er al mulig grund til at tro, at det kommende årti vil blive et vendepunkt i udviklingen af ​​produktionsteknologi, en historisk grænse mellem epoker med dominans af manuel og automatiseret produktion. For lige nu er der på den ene side et påtrængende socialt behov for dette, og på den anden side de nødvendige videnskabelige og tekniske forudsætninger forbundet med fremkomsten og udviklingen af ​​mange nye automatiseringsværktøjer.

Disse omfatter først og fremmest automatiske styresystemer baseret på computerteknologi og industrirobotter, som er designet til at revolutionere produktionen og løfte den til et kvalitativt højere niveau.

Fremkomsten og udviklingen af ​​industrirobotter er uden tvivl en af ​​de største resultater inden for videnskab og teknologi i de senere år. De gjorde det muligt at udvide omfanget af arbejdet med automatisering af teknologiske og hjælpeprocesser og åbnede brede muligheder for at skabe automatiske maskinsystemer til fleksibel, rekonfigurerbar produktion.

Industrirobotter har undgået perioden med mistillid og undervurdering og vanskelighederne ved dannelsen. Tværtimod har ikke et eneste teknisk middel fået så meget begejstret ros selv på forhånd, ikke et eneste har fået så meget opmærksomhed. Du kan i det mindste få en idé om dette ud fra materialerne i denne bog. I vores land er der på kort tid blevet skabt et helt netværk af specialiserede virksomheder og organisationer for robotteknologi i mange maskinbyggeri oger. Hvis der i den tiende femårsplan blev produceret omkring 6 tusind, i den ellevte - næsten 50, så er det i den tolvte femårsplan planlagt at producere omkring 100 tusinde industrirobotter.

Det ser ud til, at kombinationen af ​​ubetinget progressivitet og øget opmærksomhed skulle have sikret robotternes triumferende march, deres væsentlige bidrag til at løse problemerne med at intensivere produktionen, reducere manuelt arbejde osv. Det sker dog ikke endnu.

Jeg vil tage mig den frihed at hævde, at robotiseringen af ​​produktionen nu oplever en alvorlig krise, som kommer til udtryk i en klar uoverensstemmelse mellem udgifterne til indsats og ressourcer på den ene side og deres reelle virkning på den anden side. Og krisen er ikke forårsaget af nogle pludselig opdagede mangler ved industrirobotter, men af ​​fejlberegninger i implementeringen af ​​teknisk politik inden for robotisering.

Forfatteren af ​​bogen giver nogle data om dette. Ifølge en analyse i England annoncerede 44% af de virksomheder, der beskæftigede sig med robotisering af produktionen, fejl, og dette tal ser ud til at være ret undervurderet, fordi ikke alle virksomheder tør indrømme deres fiaskoer. Halvdelen af ​​disse virksomheder meddelte, at arbejdet med robotisering af produktionen indstilles.

Efter vores opfattelse skyldes den nuværende situation et kompleks af objektive og subjektive faktorer.

En grundlæggende ny videnskabelig og teknisk retning er ved at blive udviklet, og vanskeligheder og fiaskoer er uundgåelige. Industrirobotter har en for kort historie til at have nogle fordele og ingen mangler i design og praksis.

Der er dog mere i det end det. I lang tid blev industrirobotter ikke betragtet som et effektivt middel til at øge produktionseffektiviteten, men kun som en slags tilsvarende erstatning for mennesker i produktionen, designet til at befri dem fra monotont og vanskeligt, uattraktivt manuelt arbejde. Det er netop dette koncept om en robot som en "jernmand" med muskler af stål og en kraftig elektronisk hjerne, der ikke springer over eller strejker, men arbejder utrætteligt døgnet rundt og året rundt, der løber som en rød tråd gennem hele P. Scotts bog.

Naturligvis viste denne smukke legende, som lovede at frigøre arbejdere fra manuelt arbejde i ét hug, og ledere fra mange bekymringer og vanskeligheder, hvis robotter straks blev købt og brugt i stort antal, at være usædvanligt attraktiv på et bestemt tidspunkt. Det blev dygtigt stimuleret af industrivirksomheder, som investerede mange penge i at organisere produktionen af ​​industrirobotter, og blev drevet af medierne. Og for tiden druknede ædru stemmer i denne kraftfulde "robothype".

Naturligvis spillede konceptet med at "humanisere" industrirobotter en vis positiv rolle i de tidlige stadier af robotteknologi på grund af dets enkelhed og klarhed, især for dem, der ikke dybt kendte produktionens forviklinger, men havde ret til at bestemme. Dette hjalp med at danne en ny retning, fjernede mange forhindringer fra de få entusiasters vej på det tidspunkt og fremskyndede udviklingen og skabelsen af ​​de første generationer af designs.

Men senere, da industrirobotter begyndte at trænge ind i det brede produktionsområde, var det konceptet "en robot erstatter en person", isoleret fra de afsluttende opgaver og resten af ​​arsenalet af tekniske produktionsmidler, der var kilde til mange vanskeligheder og fiaskoer i dag.

Først og fremmest er det dybt fejlagtigt i det væsentlige. En robot kan ikke erstatte en person. En person kan kun erstattes af en anden person, helst en stærkere, mere kvalificeret, samvittighedsfuld.

I de mange forskellige funktioner og muligheder, der er underlagt mennesker, herunder inden for produktionsområdet, er robotter kun i stand til at påtage sig nogle få funktioner, som i mange tilfælde ikke overstiger mulighederne for så traditionelle mekaniserings- og automatiseringsmidler som bælte transportører, vibrerende læsseanordninger, konventionelle manipulatorer med cyklisk styring, som har været kendt i årtier. Desuden er alle de karakteristiske egenskaber sammenlignet med mennesker, som vi entusiastisk tillægger industrirobotter, faktisk almindelige egenskaber ved ethvert teknisk produktionsmiddel. Transportbåndet erstatter også en person og befrier ham for hårdt manuelt arbejde; forestil dig en armada af læssere med tasker på skuldrene, der traver gennem hele værkstedet. En båndtransportør ryger ikke, pjækker ikke og kræver ikke en lejlighed til en familie eller en plads i en børnehave, men det faldt aldrig ind for nogen at retfærdiggøre brugen af ​​disse bånd med sådanne argumenter, f.eks. kædetransportører.

Den idealiserede idé om robotter, der har udviklet sig blandt brede dele af befolkningen under påvirkning af medierne, som angiveligt er i stand til fuldstændig at erstatte folk i produktionen og gøre det muligt at gennemføre en "teknologisk revolution" på kortest mulig tid , genopbygge grundlaget for industriel produktion osv., afspejler ikke tingenes virkelige tilstand. I virkeligheden har den hurtige masseintroduktion af robotsystemer stort set destabiliseret industriel produktion og skabt mange alvorlige problemer. Dette skete, fordi robotternes reelle kapacitet var overdrevet, og nogle eksemplariske eksempler blev præsenteret som typiske. Dette forenklede og unøjagtige syn på robotter er skadeligt, om ikke andet fordi det maskerer de problemer, man støder på i praksis, og kan få forbrugerne til at træffe uinformerede valg.

En misforståelse af robotisering, der ikke sigter mod at løse fundamentale problemer med at øge produktionseffektiviteten (kvalitet, produktivitet, omkostninger), men kun mod at simulere nogle manuelle menneskelige handlinger i håb om, at alt andet vil følge efter, er heller ikke så harmløst, som det kan se ud til. .

For det første er det herfra kun et skridt til robotisering af hensyn til selve robotiseringen. Og som følge heraf skuffelse og miskreditering, fordi produktionen med sine skrappe love uundgåeligt afviser dyre, langsomt bevægende og upålidelige designs. For det andet begynder udviklerne selv, der handler efter princippet "hvis kun robotten kan manipulere", at lede efter de nemmeste, snarere end de mest effektive, måder.

Ud fra et synspunkt om mulighederne for at øge produktionseffektiviteten er forskellige typer robotter nemlig langt fra ligeværdige. Således kan deres anvendelse i svejse-, malings-, galvaniserings- og rengøringsoperationer forbedre produktkvaliteten væsentligt, primært på grund af stabiliseringen af ​​teknologiske forhold. Produktiviteten af ​​udstyret øges her på grund af "multi-handedness", driftshastighed, øget belastningskapacitet, personen fjernes helt fra arbejdsområdet og slipper af med arbejdskraft i et ugunstigt miljø.

Samtidig påvirker industrirobotter ikke produkternes kvalitet, når de læsser metalskæremaskiner. Med hensyn til udstyrsproduktivitet er der som regel et tab, da manuel belastning af dele, der vejer op til 3-5 kg, udføres af en person flere gange hurtigere. Gevinsten kan derfor kun hentes fra lønfonden, og selv da er den ubetydelig, eftersom én arbejder driver 2-3 CNC-maskiner uden robotter. Hvorfor er langt de fleste udviklinger så ikke rettet mod svejsning, maling, galvanisering, men til læsning af metalskærende maskiner eller presser, dvs. mindst lovende områder? Der er kun ét svar - hvis du nærmer dig robotisering som en opgave med at simulere menneskelige handlinger, så er det enklere, nemmere, mere bekvemt.

I lang tid blev de fleste industrirobotter skabt som gulvstående strukturer, hvilket var resultatet af frivillig eller ufrivillig efterligning af en person, der står og servicerer en maskine.

Ifølge vores data udgør gulvmonterede industrirobotter 53 % af totalen, yderligere 39 % er monteret på basisudstyrsenheder, og kun 8 % er ophængte strukturer (portal osv.).

I mellemtiden er gulvmonterede strukturer de mest irrationelle og uøkonomiske, da de kræver betydelig ekstra plads, forårsager psykologisk stress under opsætning og vedligeholdelse og har minimale "multimaskine" servicemuligheder.

Men industrirobotter kan arbejde "på hovedet", og endnu bedre!

Robot er anderledes end robot! Og selvom forfatteren udtrykker denne åbenlyse idé, er der i resten af ​​bogens indhold ikke noget skelnen mellem transport-loading og teknologiske robotter; industrirobotternes udsigter og effektivitet betragtes som en slags universel og generelt konfliktfri kategori.

Dagens praksis fjerner sådanne illusioner. I dag er de mest potentielt effektive robotter til punkt- og sømsvejsning, herunder i bilindustrien. Men også her taler implementeringserfaringen om en vanskelig og kompleks proces med at øge robotternes mobilitet, deres hastighed og driftssikkerhed, som skal gennemføres, indtil de potentielle muligheder bliver til virkelighed.

Sammenlignet med traditionelle flow- og automatiske svejselinjer i bilindustrien skulle robotkomplekser i teorien give en væsentlig større fleksibilitet i betjeningen af ​​udstyret: når man går over til produktion af enhver ny bilmodel, er det i princippet nok at introducere de nødvendige ændringer af det program, som robotten styres med. I virkeligheden eksisterer sådanne fleksible systemer dog ikke endnu. I dag er robotsystemer tilpasset til at producere et meget begrænset antal typer produkter. Hvis f.eks. en faglært medarbejder praktisk talt kun har brug for et par sekunder til at flytte fra en produktionsoperation til en anden, så omprogrammering af robotterne eller, hvis det nødvendige program er tilgængeligt, omkonfigurering af dem i forbindelse med overgangen til produktion af en bil med en anden type krop, omend af samme model, er en ret vanskelig proces. Virkelige ændringer på dette område vil kun ske med introduktionen i produktionen af ​​nye generationer af industrirobotter, som har en væsentlig større mængde "hukommelse", og med udviklingen af ​​mere avancerede programmeringssprog. Den mindste funktionsfejl i en af ​​robotterne er nok, og arbejdet på hele linjen stopper automatisk. Udstyret er således inaktivt, og ofte, når de bestemmer årsagen til fejlen og alvorligheden af ​​fejlen, foretager reparationsservicerepræsentanter unøjagtige konklusioner og prognoser, overvurderer eller undervurderer den anslåede tid, der kræves for at eliminere fejlen.

Det er ikke tilfældigt, at der i mange industrivirksomheder for enden af ​​hver transportlinje installeres ekstra udstyr, der gør det muligt manuelt at udføre de operationer, som en eller anden fejlbehæftet robot ikke kunne udføre. Sådanne handlinger, som et resultat af, at andelen af ​​manuelt arbejde i robotområder på kort tid stiger til 30-40 °/o, bliver ofte årsagen til alvorlige problemer.

Hidtil har myten om industrirobotters ufejlbarhed og almagt, ifølge hvilken automatisering af produktionen kommer ned til dens robotisering, udskiftning af arbejdere i produktionen med industrirobotter, kun bragt skade. Dette koncept indebærer, at teknologiske processer, design og layout af maskiner forbliver i det væsentlige på samme niveau, men er frigjort fra den nødvendige menneskelige tilstedeværelse. Det er ikke sandt. Indholdet af enhver produktionsproces var og bliver de teknologiske processer til at opnå materialer, deres forarbejdning, kontrol og samling af produkter, materialiseret i design og layout af maskiner, apparater og deres systemer. Det er i dem, at alle de potentielle muligheder for kvalitet og kvantitet af produkter og den økonomiske effektivitet af produktionen er fastlagt. Ingen automatisering eller robotteknologi kan give mere end det, der er iboende i teknologien.

I mellemtiden har alle teknologiske processer i ikke-automatiseret produktion lavt potentiale på grund af lav intensitet, manglende koncentration af operationer og deres kombination i tid. Ensidig udskiftning af menneskelige funktioner i systemer, der er blevet udviklet gennem årtier i relation til handicap, er nyttesløst.

En betydelig mængde automatiseret robotudstyr, designet af højt kvalificerede udviklere, viste sig kun at være mislykket, fordi alle udviklernes indsats var rettet mod at "udrydde" manuelle operationer, og spørgsmål om produktkvalitet, maskinhastighed og deres pålidelighed blev overset. Med andre ord forstås korrekte generelle slogans som "manuelt arbejde på maskinernes skuldre" nogle gange formelt og ligetil, og de forsøger at reducere automatisering til skabelsen af ​​tekniske midler, der efterligner manuelle menneskelige handlinger, når man manipulerer eller kontrollerer maskiner. Som et resultat dukker der nyt udstyr op, der fungerer, som det nu er på mode at sige, ved hjælp af "ubemandet teknologi", men som er omfangsrigt og dyrt, lavt produktivitet og upålideligt og i sidste ende økonomisk ineffektivt.

Automatisering af produktion er en kompleks design- og teknologisk opgave med at skabe nyt udstyr, der er fundamentalt forskelligt fra det tekniske arsenal af ikke-automatiserede produktionsmidler.

Den generelle retning for kompleks automatisering af produktionsprocesser er ikke at erstatte mennesker, når de servicerer velkendte maskiner og enheder, men at skabe meget intensive teknologiske processer og højtydende produktionsmidler, hvilket generelt ville være umuligt med direkte deltagelse af mennesker.

En korrekt forståelse af essensen af ​​automatisering og hovedfokus for arbejdet på dette område er en nødvendig forudsætning for dannelsen af ​​videnskabelige principper og videnskabelige grundlag for teknisk politik inden for robotiseringsområdet på produktionsniveau.

Et træk ved det moderne stadium af videnskabelige og teknologiske fremskridt er, at den afgørende faktor i udviklingen af ​​ny teknologi er begrænsningen af ​​materielle og menneskelige ressourcer. Det er nødvendigt at udvælge et begrænset antal udviklingsobjekter på en sådan måde, at der ved reelle muligheder kan opnås de største samfundsøkonomiske resultater.

Rent strategisk betyder det en drejning til den prioriterede tekniske omudstyrning af netop de dele af produktionen, hvor vi kan opnå resultater gennem brug af avanceret teknologi, nye metoder og processer - koncentration af operationer, multipositions- og multi-værktøjsbehandling eller montering.

Rent taktisk betyder det, at man undgår replikering af de tekniske robotiseringsmetoder, der ikke giver høje endelige resultater, eller disse resultater er ensidige, for eksempel at reducere tiden for manuel vedligeholdelse. I dette tilfælde, under specifikke produktionsforhold, bør man, sammen med velkendte metoder til beregninger og begrundelse, ledes af en række principper for teknisk politik.

Det første princip er princippet om at opnå endelige resultater: Robotteknologi skal ikke bare efterligne eller erstatte menneskelige handlinger, men udføre produktionsfunktioner hurtigere og bedre, først da vil de være virkelig effektive. At ændre antallet af en hvilken som helst kategori af arbejdere eller erstatte manuel manipulation med automatisk en er ikke målet og ikke resultatet.

En analyse af automatiseringsarbejde viser, at 60-70 % af den økonomiske effekt opnås på grund af automatiseret udstyrs højere produktivitet sammenlignet med ikke-automatiseret udstyr; 15-20 % - på grund af stigende eller stabiliserende kvalitet og kun 10-15 % på grund af besparelser i lønfonden. Når man planlægger og begrunder arbejdet med robotisering, er det derfor nødvendigt først at analysere, hvordan de planlagte aktiviteter kan påvirke kvaliteten og kvantiteten af ​​fremstillede produkter; antal servicepersonale.

Det er disse faktorer, der har sikret den prioriterede udvikling af teknologiske industrirobotter, som gør det muligt at opnå fordele fra alle kilder til effektivitet ved at forbedre kvaliteten af ​​produkterne, øge maskinproduktiviteten og reducere antallet af produktionspersonale, der arbejder i vanskelige og skadelige produktionsforhold.

Det andet princip for teknisk politik i robotiseringen af ​​produktionen er princippet om en omfattende tilgang. Alle de vigtigste komponenter i produktionsprocessen - produktionsfaciliteter, teknologier, hoved- og hjælpeudstyr, styrings- og vedligeholdelsessystemer, personale, bortskaffelse af affald - skal overvejes og i sidste ende løses på et nyt, højere niveau. Nogle gange er det nok at miste synet af mindst en komponent i produktionsprocessen, for eksempel design af et produkt, og hele systemet med automatiseringsforanstaltninger viser sig at være ineffektivt. Så meget desto mere lovende er forsøg på at reducere automatisering kun til transformation af individuelle komponenter, f.eks. skabelsen af ​​komplekse og dyre mikroprocessorstyringssystemer, samtidig med at baglæns teknologi opretholdes, og der er mange sådanne eksempler. Både industrirobotter og automatiserede styresystemer skal udvikles og implementeres under hensyntagen til teknologiens og designs fremskridt og integreres for at tilpasse sig produktionskravene – først da vil de være effektive.

Det tredje princip for teknisk politik i produktionsautomatisering er nødvendighedsprincippet: robotiseringsværktøjer, herunder de mest lovende og progressive, bør ikke bruges hvor de kan tilpasses, men hvor de ikke kan undværes.

Betydningen af ​​moderne elektronik og computerteknologi er ikke kun og ikke så meget i udskiftningen af ​​menneskelige funktioner ved servicering af velkendte maskiner, men primært i de nye muligheder for at skabe på deres basis produktionsmidler, som ikke kunne skabes før.

Langt de fleste universelle metalskæremaskiner, presser og svejseinstallationer er enkeltpositions- og enkeltværktøj. De behandler kun ét produkt ad gangen med ét værktøj. Dette forklares af de begrænsede evner hos en person, der ikke kan administrere flere processer eller objekter samtidigt. Brugen af ​​moderne elektronik gør det muligt at skabe udstyr med en høj grad af koncentration af den teknologiske proces, med mange samtidigt opererende mekanismer og værktøjer. Derfor bør teknisk politik, især når der skabes robotproduktionssystemer til masseproduktion, primært være rettet mod design og implementering af multiværktøjs- og multipositionsmaskiner med differentiering og koncentration af operationer, som er titusind gange mere produktive end konventionelle enkeltmaskiner. -positionsudstyr og hvor manuelle, ikke-robotiske operationer er umulige. Der er ingen grund til at konkurrere med en person, hvor han er "rodfæstet"; Man bør tålmodigt lede efter prioriterede robotiseringsmål for dem, hvor en person parret med eksisterende mekanismer ikke vil være i stand til at konkurrere med robotten.

Endelig er det fjerde princip princippet om aktualitet: introduktion og replikering af utilstrækkeligt modne tekniske løsninger er uacceptabel.

Desværre, ofte beruset af robotiseringens brede udsigter, stræber vi efter hurtigt at kopiere designet af robotter, der knap er blevet bragt til niveauet "i stand til at fungere."

I sidste ende fører indførelsen af ​​dyre, upålidelige og langsomtkørende systemer og automatiseringsmidler kun til deres miskredit.

Udviklingen af ​​robotisering som en ny videnskabelig og teknisk retning var utvivlsomt påvirket af, at skabelsen af ​​industrirobotter oprindeligt begyndte at blive udført af specialister i computerteknologi, teknisk kybernetik osv., som ikke tidligere havde beskæftiget sig med produktionsautomatiseringsspørgsmål. og helt oprigtigt troede, at det vigtigste - 370 skabe et robotdesign, først og fremmest dets kontrolsystem og et sæt kontrolprogrammer til manipulationsprocesser, der efterligner menneskelige handlinger, og resten, som de siger, vil være et spørgsmål af teknologi. Bogens forfatter tilhører også denne gruppe af robotspecialister. Tilsyneladende er det slet ikke tilfældigt, at forfatteren, der citerer mange navne og adresser på udviklere af strukturer, kredsløb og software, ikke overvejer et enkelt specifikt eksempel på produktion, værkstedsimplementering af industrirobotter, idet han kun begrænser sig til generelle bestemmelser. og anbefalinger.

Industrirobotter er ikke noget overnaturligt. Deres implementering kan være effektiv eller urentabel, reducere personalemangel eller forværre dem - det hele afhænger af specifikke forhold.

Betydningen af ​​industrirobotter er ikke at erstatte mennesker ved servicering af velkendte maskiner. De var det manglende led, der gjorde det muligt at kombinere forskelligartet teknologisk udstyr til komplekse fleksible automatiserede produktionssystemer af maskiner og enheder. Fremtiden tilhører sådanne systemer. Derfor vil industrirobotter fortsætte med at udvikle og erobre nye positioner, uanset hvor hårdt vi forsøger at miskreditere dem med forhastede og uovervejede handlinger. Man bør dog ikke forveksle udsigter med nutidens reelle muligheder. Det er meget kontroversielt på grund af designets ufuldkommenhed og manglen på beredskab i produktionen samt de begåede fejl, at industrirobotter i den nærmeste fremtid vil kunne påvirke det overordnede niveau af manuelt arbejde i produktionen, især på niveau med arbejdsproduktivitet i alle mulige anvendelser.

Ikke desto mindre tilhører fremtiden industrirobotter. Tiden kommer, hvor det bliver lige så svært at forestille sig både produktion og hverdag uden industrirobotik, som det er i dag uden bil eller fjernsyn.

Nu vokser industrirobotternes tekniske niveau i et hastigt tempo. Robotteknologiens fremskridt i dag som nøglen til robotiseringens succes i morgen - dette er bogens ledemotiv, som man ikke kan andet end at være enig i. At afsløre fremtiden for industrirobotter ud fra et synspunkt om ikke længere science fiction, men specifik videnskabelig analyse og prognose er en meget vigtig, spændende opgave.

Hvad er en robot?

1 Arket skæres med et håndværktøj.

BIOGRAFI AF ROBOTIK

Hvad handler al balladen om? Grundlæggende om robotteknologi

Robotter, ikke robotter

Denne bog handler om det potentielt brede felt inden for robotteknologi, ikke kun om de robotter, der allerede eksisterer. Med andre ord, denne bog blev skrevet på et tidspunkt, hvor lidenskaberne rasede omkring skabelsen og brugen af ​​robotter, og hvis den kun var viet til de eksempler, der var tilgængelige i skrivende stund, så ville det, du læser nu, være håbløst. forældet.

Tempoet i udviklingen af ​​robotteknologi er forbundet med succeser inden for forbedring af computere. De hyppigt citerede statistikker vedrørende dem er som følger. Hvis bilindustrien havde udviklet sig lige så hurtigt som computerteknologi, ville en Rolle Royce-bil for tredive år siden nu koste 2 £, fylde hele sit liv med en halv liter benzin og have trækkraft nok til at forcere stejle bakker. Dette eksempel viser en vis måde, hvor hurtigt robotteknologien bevæger sig fremad. Men selvom teknologien bliver mere kompleks i en stadigt stigende hastighed, ændres principperne bag den hurtige udvikling forholdsvis langsomt. At mestre disse principper er nøglen til at frigøre hemmelighederne bag den kraftfulde nye "eksplosion" af robotteknologi.

Robotikkens oprindelse

Menneskeheden søgte at skabe en mekanisk version af sig selv længe før det første arbejde i denne retning blev påbegyndt, hvilket i sidste ende førte til den succesrige brug af industrirobotter i begyndelsen af ​​60'erne.

Gennem historien har menneskeheden fantasifuldt skabt maskiner med evnen til at føle (i hvert fald delvist). I oldgræske myter blev ildguden Hefaistos ledsaget, og hjalp ham, af to levende statuer lavet af rent guld. Senere byggede han bronzegiganten Talus for at beskytte øen Kreta mod fjendens invasion. For mere end to tusinde år siden beskrev Helte fra Alexandria i sin Afhandling om Pneumatics mange automater, såsom bevægende figurer og syngende fugle – ligesom det antikke græske Disneyland. Interessant nok forblev disse vidunderlige legetøj den eneste reelle brug af pneumatik.

Omkring 1500 byggede Leonardo da Vinci en mekanisk løve til Ludvig XII, som, da kongen kom ind i Milano, rykkede frem, rev hans bryst med kløerne og viste Frankrigs våbenskjold. Sådanne stadigt mere komplekse mekaniske automater forblev moderne i løbet af de næste fire århundreder. Men ordet "robot" kom først ind i det engelske sprog i begyndelsen af ​​det tyvende århundrede, efter Karel Capeks skuespil ".R U.R." (Rossum Universal Robots). I stykket blev "robotterne" dyrket biologisk og kunne ikke skelnes fra mennesker undtagen ved deres mangel på følelser. Selve begrebet blev afledt af det tjekkiske ord "arbejde", der betyder tvunget

arbejde, og fra ordet "arbejder", der betyder slave. Selvom disse væsner i stykket i dag ville blive kaldt "androider" snarere end "robotter" (som nu antages at være mekaniske), er misbrug af ordet blevet udbredt.

Ordet "robotics" (robotics) blev opfundet af master of science fiction-forfatteren Aizik Azimov. I historien "The Wanderer", som dukkede op i marts 1942 i samlingen "Astounding Science Fiction", fremsatte A. Asimov først de tre berømte love for robotteknologi.

1. En robot kan ikke forårsage skade på en person eller, gennem passivitet, tillade skade på en person.

2. En robot skal udføre ordrer givet af et menneske, medmindre sådanne ordrer ville overtræde den første lov:

3. En robot skal beskytte sig selv, medmindre det overtræder den første eller anden lov.

Selvom A. Azimov ikke var klar over det på det tidspunkt, var det dengang, at ordet "robotics" først dukkede op på tryk. Joe Engelberger, grundlægger af Uni-mation, der betragtes som faderen til moderne industriel robotik, bemærkede, at A. Asimovs tre love forbliver den dag i dag de standarder, som robotspecialister skal følge, når de designer.

Hvad er en robot"

Til dato er der ikke udviklet et enkelt koncept for, hvad en robot består af. Selv med hensyn til det relativt nyligt opståede begreb "industriel robot", er der ingen international enighed om definitionen af ​​det, grænserne for begrebet er sat ganske vilkårligt. For eksempel i Japan er en robot en enhed, der fungerer efter princippet om pick-up og put-down, det vil sige en simpel mekanisk arm, hvis bevægelser er begrænset af mekaniske stop. Men i Vesten betragtes en sådan enhed, som ikke har fleksibilitet (medmindre nogen flytter stopperne), som en speciel type stiv automat og ikke en robot.

Så hvornår har vi at gøre med et robotsystem, og hvornår har vi bare at gøre med en traditionel form for automatisering?

For eksempel er opgaven sat: at skære et stykke fra en stor metalplade. Lad os overveje både selve skæreoperationen og manipulationen af ​​arket. Muligheder for at løse dette problem i overensstemmelse med kompleksitetsniveauet af de anvendte tekniske midler kan præsenteres i følgende rækkefølge.

1. En person bøjer pladen frem og tilbage med hånden, indtil et stykke af metalpladen brækker af.

2. Arket skæres ved hjælp af et håndværktøj.

3. Arket skæres ved hjælp af et værktøj med en form for kraftdrev.

4. Arket skæres ved hjælp af specialudstyr under menneskelig kontrol.

5. Skæremaskinen udfører automatisk den forudindstillede skæresekvens, som ikke kan ændres; Arket indlæses af en person eller en produktionslinje.

6. Pick-and-place-anordningen tager arket fra en enkelt fast position og indlæser det i maskinen, som derefter skærer arket i en bestemt rækkefølge. Positionen af ​​det ark, der skal tages op, og rækkefølgen af ​​skæreoperationer kan ændres ved mekanisk omskiftning af maskinen.

7. En simpel robot med et positionskontrolsystem opfanger et ark fra en vilkårlig position og indlæser det i en maskine, som skærer en af ​​flere mulige profiler og konfigurationer (muligt afhængigt af hvor robotten tager arket fra).

8. En robot med kontinuerlig banestyring opfanger forsigtigt et af mange ark og læsser det med kontrolleret acceleration ind i en maskine, der skærer en af ​​mange komplekse profiler.

9. Hele robotsystemet er en del af et meget større computerstyret system. Profiltyper kan variere afhængigt af produktsortimentet.

10. Hele robotsystemet bruger en betydelig mængde visuel og taktil information, for eksempel til at finde et blad.

Niveau et til seks anses (i Vesten) for at være hård (eller specialiseret) automatisering, selvom det er klart, at der på niveau seks allerede er opnået betydelig fleksibilitet. Det syvende niveau er det enkleste robotsystem, da evnen til at ændre manipulatorens programmerede bevægelser gør det muligt at klassificere den som en robot. Ydermere kan metalskæremaskinen udstyres med en computer numerisk kontrol (CNC) enhed. Denne automatiske maskine styres af en mini- eller mikrocomputer ved hjælp af en forudindspillet sekvens af bearbejdningsoperationer. Men selvom den kan omprogrammeres, kan en CNC-maskine ikke klassificeres som en robot, da den f.eks. kun kan skære i metal. Niveau 9 og 10 enheder har allerede begrænset brug på fabrikker, men deres udbredte anvendelse er begrænset af behovet for at løse en række problemer.

Forskellige definitioner af robotter er nu accepteret. Som regel kaldes robotter mekanismer, der helt eller delvist efterligner en person - udseende, handlinger, nogle gange begge dele. Hvad angår definitionerne af en industrirobot, er de forskellige i graden af ​​generalitet. For eksempel inddeler Japan Industrial Robot Association robotter efter deres kompleksitetsniveau i seks klasser: manuelle manipulatorer; pick-up og drop-down enheder; programmerbare manipulatorer; manuelt trænede robotter; robotter styret i et programmeringssprog; robotter, der kan reagere på deres omgivelser.

I Europa og USA omfatter udtrykket "industrirobot" ikke de to første klasser af den japanske fortolkning. British Association of Robotics (BRA) definerer en robot som "en omprogrammerbar enhed designet til at håndtere og transportere dele, værktøjer eller specialiseret udstyr gennem variable, programmerbare bevægelser for at udføre specifikke produktionsopgaver." Den definition, der bruges af American Robotics Institute, svarer stort set til den for en BAR og karakteriserer en robot som "en omprogrammerbar multifunktionel manipulator designet til at flytte materialer, dele, værktøjer eller andre specialiserede enheder gennem programmerbare bevægelser for at udføre en række opgaver."

Begrebet "robot", som det fortolkes i Vesten, dækker således ikke enheder som fjernstyrede manipulatorer (teleoperatorer), kunstige lemmer baseret på bioniske principper eller proteser, da disse enheder styres af mennesker, selvom de er baseret på samme teknologi som robotter. Den japanske klassificering af pick-and-place-enheder og manuelle manipulatorer som robotter komplicerer for alvor sammenligningen af ​​produktionsstatistikker og brugen af ​​robotter i Japan, Vesteuropa og USA. Men for at overvinde denne forvirring foreslog japanerne

eller begrebet mekatronik, som understreger forholdet mellem mekanik og elektronik som hovedtræk ved alle typer af denne teknologi.

Robot hånd

Det er sandsynligt, at mobile robotter en dag vil blive udbredt, men på nuværende tidspunkt er det udviklingsniveau, industrirobotter har nået, bedst kendetegnet ved konceptet om en "mekanisk arm", der er fastgjort til gulvet, væggen, loftet eller maskinen, udstyret med en speciel sluteffektor , som kan være en griber eller en slags værktøj, såsom en svejse- eller malerpistol. Armen drives hydraulisk, elektrisk og nogle gange pneumatisk i en forudprogrammeret sekvens af bevægelser under styring af en controller, som typisk er mikroprocessorbaseret og er i stand til at bestemme armens position gennem feedback-anordninger ved hver knude.

Robotter programmeres typisk af operatører ved at bevæge en arm i en ønsket rækkefølge eller ved at gengive denne sekvens ved hjælp af en fjernbetjeningsenhed. Nogle komplekse robotter kan programmeres direkte med stemmen, hvilket giver ordre om at bevæge sig en given afstand og i en given retning. De nyeste robotter er udstyret med sensorisk feedback og er i stand til at reagere på, hvad der sker i deres umiddelbare nærhed. For at øge omfanget af det arbejdsrum, hvor hånden kan agere, monteres robotter på styr eller rammer og giver dem derved begrænset mobilitet. Udvalget af størrelser er ret stort - fra miniature-samlerobotter, der er i stand til at manøvrere i et rum på omkring ti kubikcentimeter, til robotter skabt af Lamberton Robotics i Skotland, som kan flytte smedegods, der vejer op til 1,5 ton. i et rum på flere kubikmeter.

Ikke desto mindre kan langt de fleste industrirobotter sammenlignes med en person, der er blind, døv, stum, enarmet, med fødderne bundet og dækket af beton. Men på trods af disse "utrolige skader" har robotten allerede ydet et fremragende bidrag til produktionen. Dette blev dog kun muligt på grund af det faktum, at det miljø, hun arbejder i, indtil vores tid, var specielt "bygget" til hende og ikke er identisk med det miljø, hvor en person udførte det samme arbejde.

Klassificering af robotter

Ud over at klassificere robotter efter armkonfiguration, er andre klassifikationsprincipper meget brugt.

Robotter med stiv og variabel rækkefølge af bevægelser. Enheder af denne type, der fungerer efter "hent og læg"-princippet, selvom de strengt taget ikke tilhører robotter, kaldes ikke desto mindre ofte robotter med en stiv sekvens af bevægelser. Slaget i hver bevægelsesretning langs aksen bestemmes af monteringen af ​​mekaniske stive stop, og sensorerne er normalt repræsenteret af endestopkontakter, som kun kan registrere endepunkter og ikke mellemliggende. Sådanne enheder kan ikke omprogrammeres til at udføre en ny opgave. De skal nulstilles og fejlfindes som traditionelle automatiske mekanismer.

Robotter med variabel sekvens kan udføre forskellige opgaver eller sekvenser af operationer i henhold til det nye program. Men i øjeblikket er "tag-og-sæt"-enheder blevet skabt, der inkluderer forskellige hårde stop i henhold til det relevante program. Eksempelvis har MXU Senier-robotten fra ACEA syv stop installeret på hver akse, som hver kan styres efter sit eget program, hvilket gør det muligt at udføre komplekse sekvenser. Derudover er der selvfølgelig i industrien altid en fristelse til at klassificere eventuelle manipulationsanordninger af "tag-og-sæt"-typen som robotter.

. Robotter med og uden sporingssystem. Robotter med variabel sekvens skal være i stand til at stoppe en enkeltarmsenhed på ethvert punkt langs dens bane. Der er to tilgange til at løse dette problem. I den enkleste tekniske løsning sender controlleren simpelthen energi til noden, så snart den modtager et signal om, at hånden skal tage den ønskede position. Ved brug af nogle specielle elektriske motorer (trinmotorer osv.). Denne tilgang er acceptabel, men generelt er åben-sløjfekontrol uden feedback vedrørende information om den faktiske position af en bestemt knude meget unøjagtig - robottens arm kan sætte sig fast et sted og stoppe helt med at bevæge sig. Derfor bruger de i alle robotter, undtagen uddannelsesmæssige, en anden løsning på problemet, som involverer at placere en servomekanisme på hver knude, der effektivt styrer den faktiske position af knudepunktet og den position, som controlleren "ønsker" at knudepunktet skal indtage, og bevæger derefter armen, indtil positionerne passer sammen. Robotter, der bruger lukket sløjfestyring kaldes servorobotter eller blot servorobotter.

Robotter med positionerings- og kontursystemer(agerer fra punkt til punkt og langs en kontinuerlig kontrolbane). De to typer controllere, der bruges i industrirobotter, har følgende egenskab. Mange robotter af de første generationer havde nok computerhukommelse til kun at huske diskrete punkter i rummet, langs hvilke hånden skulle bevæge sig. Banen for håndbevægelsen mellem disse punkter var ikke specificeret, og den var ofte svær at forudsige. Sådanne positionskontrollerede robotter er stadig udbredte og ganske velegnede til arbejde som punktsvejsning. Efterhånden som prisen på lagerenheder er faldet, er det blevet muligt at øge antallet af lagrede point. Mange producenter bruger udtrykket multipunktskontrol, når et meget stort antal diskrete punkter kan lagres i computerens hukommelse.

Nogle typer arbejde (spraymaling og buesvejsning) kræver, at robotarmen styres kontinuerligt langs en sti. Disse konturstyrede robotter opdeler faktisk en kontinuerlig bane i et stort antal individuelle punkter, der er tæt adskilt fra hinanden. Punkternes positioner registreres under programmering eller beregnes under faktisk bevægelse ved interpolation, for eksempel mellem to punkter for at danne en ret linje. Disse robotter kan ses som en naturlig udvikling af positionskontrollerede systemer. Faktisk er der en "gråzone", hvor flerpunktsstyringssystemer kan tilnærme sig en kontinuerlig systembane, hvis robottens arm ikke stopper ved hvert diskret punkt, men jævnt passerer gennem dem.

Robotter af første, anden, tredje generation. Den første generation af robotter omfatter normalt "døvstumme og blinde robotter", som er meget udbredt i virksomheder. Anden generations robotter, som for nylig dukkede op i laboratorier, kan nu findes på fabrikker. Anden generations robotter minder meget om første generations robotter. De bruger forskellige sensoriske oplysninger om miljøet til at justere deres adfærd, når de udfører en produktionsoperation (hvilket svarer til den mest komplekse sjette klasse i den japanske klassifikation af robotter, der er nævnt tidligere). Sensoriske systemer omfatter synsenheder og taktile sensorer, der giver "følelsen af ​​berøring."

Nogle anden generations robotter kaldes intelligente robotter. Men dette udtryk skal tilskrives tredje generations robotter, som endnu ikke engang er i laboratorier. Forskning i at skabe robotter udstyret med "sund fornuft" er netop begyndt. Ikke desto mindre vil sådan forskning faktisk føre til skabelsen af ​​såkaldte intelligente robotter, som vil være udstyret med "følelser" og evnen til at genkende objekter i omverdenen og dermed; De vil således i fremtiden til en vis grad have evnen til at handle selvstændigt.

På trods af al mangfoldigheden af ​​klassificeringskriterier er der "grå områder". For eksempel gør én simpel sensor ikke enheden til en andengenerationsrobot. Det er nødvendigt, at sensoren har væsentlig indflydelse på robottens handlinger. Men hvad betyder "væsentligt"? Desuden adskiller selv accepterede definitioner sig fra hinanden. Nogle eksperter klassificerer pick-up og put-down-enheder som den første generation af robotter, så alle andre typer robot-enheder flyttes en generation op.

Det er meget muligt, at kun andengenerationsrobotter i sidste ende kan betragtes som rigtige robotter, idet den første generation klassificeres som programmerbare enheder, almindelige manipulatorer osv.

Hvad moderne robotter kan

Brugen af ​​moderne industrirobotter øger udstyrets produktivitet og produktoutput, forbedrer produktkvaliteten, erstatter mennesker i monotont og tungt arbejde og hjælper med at spare materialer og energi. Derudover er de fleksible nok til at blive brugt i mellem- og småproduktioner, områder hvor traditionelle automatiseringsværktøjer ikke er anvendelige. Små produkter har et stort marked. Forskning viser, at langt de fleste dele købt, selv af militæret, blev produceret i mængder på mindre end 100, og i Storbritannien anslås det, at cirka 75% af alle metaldele blev produceret i mængder på mindre end 50.

Robotter besidder endnu ikke mange af de vigtigste egenskaber, der er iboende i mennesker, for eksempel er de ikke i stand til intelligent at reagere på uforudsete situationer og ændringer i arbejdsmiljøet, selvlære baseret på deres egne erfaringer og bruge fin koordinering af hånd-øje system. Griberobotter eller lignende robotter bruges til håndtering af operationer som afgratning, støbning, ingotrensning, smedning, varmebehandling, præcisionsstøbning, maskinhåndtering, formning, emballering, palletering og oplagring.

I stedet for gribere kan robotarme udstyres med en række værktøjer til at udføre opgaver lige fra spraymaling, påføring af klæbemiddel og isolerende belægninger til boring, forsænkning, tilspænding af møtrikker, slibning og sandblæsning. Derudover kan robotter bruges til punkt- og lysbuesvejsning, varmebehandling og skæring med flamme eller laser samt rengøring med vandstråler. Det skal bemærkes, at de indledende illusioner om muligheden for at skabe en universel robot, der er i stand til at udføre næsten ethvert arbejde - fra montage til punktsvejsning - nu stort set er blevet fordrevet. Robotter er nu ved at blive specialiserede, bliver til malerrobotter, svejserobotter, montagerobotter mv.

Endelig, hvad angår den potentielle udskiftning af stålkravearbejdere, skal det huskes, at en robot kun kan erstatte en person, der "fungerer som en robot." Tiden er dog ikke langt væk, hvor robotter vil være i stand til at erstatte mennesker, ikke kun i kedelige, gentagne eller anstrengende job, men også i job, som man tidligere mente at krævede færdigheder opnået gennem erfaring. Derfor er det forståeligt, at mange mennesker er bekymrede over spredningen af ​​robotter på grund af en mulig stigning i arbejdsløsheden.

Med fremkomsten af ​​sofistikerede robotanordninger kan det ikke længere siges, at robotter blot vil erstatte folk i uattraktive job, men menneskeheden står over for nedbrydning, hvis den fortsætter med at

Bibliografi :

Bog af V.I. Zakharov og M.P. Vasilyeva "Industrielle robotter"

Hvordan blev en medicinsk robot skabt, der overgår den berømte Da Vinci i mange henseender? Direktøren for Institut for Design og Teknologisk Informatik ved Det Russiske Videnskabsakademi, Doctor of Technical Sciences Sergei Sheptunov, fortalte RG-korrespondenten om dette.

TV-reportager om en unik operation udført af vores medicinske robot blev en sensation. Sandt nok er Rose stadig på grisen. Historien om robotten blev ledsaget af højlydte epitet. Er der efter din mening ingen journalistisk overdrivelse her?

Sergey Sheptunov: For at være ærlig bryder jeg mig ikke om hverken højlydte eller stille epitet. Men jeg forstår, at journalister gør deres arbejde. Ja, en række indikatorer er bedre end Da Vinci-robottens, men jeg har altid gentaget, at det var ham, der i sin tid blev en revolution, en pioner inden for kirurgi.

På hvilke måder og hvorfor formåede denne NASA-kommissionerede robot at overgå de mest virtuose kirurger?

Sergey Sheptunov: Selv den mest fremragende kirurg er begrænset af fysiologi. For eksempel tillader størrelsen af ​​dine hænder dig ikke at nå nogle områder af operationen med maksimal komfort. Hånden ryster altid let, hvilket kan påvirke nøjagtigheden af ​​arbejdet. Det vil sige, at udviklingen af ​​kirurgi har ramt loftet af menneskelige evner, det er nødvendigt at lede efter nye teknologier, at overføre operationer til et nyt niveau, mindre afhængig af mennesker. Et sådant gennembrud var Da Vinci-kirurgiske robotten. Dette er ikke en traditionel automatisk robot. Han gentager bevægelserne af kirurgens hænder, men kun på mikroniveau. Instrumentet bevæger sig millimeter i patientens krop.

Efter at have akkumuleret erfaring med operationer, vil robotten lære meget og vil være i stand til at rette lægen, for eksempel foreslå, at han pegede nålen det forkerte sted. Foto: RIA Nyheder

Fordelene ved en sådan maskine er indlysende. Lad os sige, abdominal kirurgi på prostatakirtlen er meget vanskelig, fordi det er svært at nå, patienten mister op til 1,5 liter blod. Og robotten laver kun 3-4 punkteringer med en diameter på flere millimeter, hvorigennem instrumenter og et 3D-kamera indsættes. Blodtab er kun 20-50 milliliter. Det vil sige, at operationen er meget skånsom.

Yderligere. I nogle tilfælde varer abdominal operation 1,5-2 timer, og robotten hjælper med at gennemføre den på 30 minutter. Patienten kan udskrives på tredje dag. Det betyder, at klinikkens effektivitet øges, og den kan betjene mange flere patienter. Kort sagt, alt ville være fantastisk, men Da Vinci akkumulerede, ud over rosende anmeldelser, efterhånden mange alvorlige klager.

Det ser ud til at være sådan en perfekt maskine. Rundt om i verden udføres hundredtusindvis af operationer årligt med dens hjælp. Og alligevel er lægerne utilfredse...

Sergey Sheptunov: Du vil altid have det bedste. For eksempel beder læger om at forbedre nøjagtigheden af ​​deres arbejde. Men hovedklagen over prisen er omkring to millioner dollars. Forresten vidner en veltalende figur om, at alt ikke er så godt. Sammenligner man antallet af operationsrobotter i verden med antallet af operationer, de udfører, får man én operation hver anden dag. Det ser ud til, at den for at kunne betale sig selv skal "pløje" døgnet rundt, men den sidder mere stille end den virker. Derfor er det svært for en robot at passe ind i forsikringssystemet. Udgifterne til operation vil altid være meget mere, end forsikringsselskabet kan betale. Og dette er efter min mening det vigtigste, der holder masseadoptionen af ​​sådanne teknologier tilbage.

Var alt dette grunden til at skabe en russisk billig medicinsk robot?

Sergey Sheptunov: Ikke kun billigt. Vi indså sammen med en gruppe kirurger ledet af sundhedsministeriets chefurolog, Dmitry Yuryevich Pushkar, at det var meningsløst at følge den allerede slagne vej, modernisere og i det væsentlige gentage principperne i Da Vinci. Og generelt betyder det at konkurrere om et lille russisk institut med så gigantiske virksomheder som forfatterne af Da Vinci inden for deres felt naturligvis at tabe. Derfor er den eneste acceptable mulighed for os at gå vores egen vej, at skabe noget fundamentalt nyt, som er radikalt anderledes end Da Vinci. Under hensyntagen til og overvinde dens mangler, de begrænsninger, som jeg talte om. Som følge heraf er der udviklet en platform, hvorpå det er muligt at skabe robotter til forskellige typer operationer: lunge, hjerne, urologisk, gynækologisk mv. Det er helt forskellige opgaver; deres implementering kræver helt andre robot-enheder.

Om Rosa kan lide at være en side i den russiske kirurgis historie er uvist. Og jeg kan bestemt godt lide sukker. Foto: RIA Nyheder

Det grundlæggende krav til læger er maskinens mobilitet. Da Vinci er et monster, der vejer mere end et ton, med imponerende dimensioner. Vi har et kæmpe land, mange klinikker, selvfølgelig, ingen Da Vinci er nok til dem alle. At transportere sådan en kolos fra sted til sted er urealistisk. Da han reflekterede over den fremtidige robot, sagde Dmitry Pushkar: "Det var fantastisk at komme til en by med en kuffert med en robot, udføre en operation og tage afsted med den samme kuffert."

Derudover bad lægerne om at øge nøjagtigheden af ​​operationen. Da Vincis værktøj bevæger sig med en nøjagtighed på 500 mikron. Dette er ikke længere tilfredsstillende.

Vores robot er meget mindre og billigere end Da Vinci, og den er i størrelsesordener overlegen i nøjagtighed

Hvordan lykkedes det dig at løse alle disse problemer?

Sergey Sheptunov: Sammenlignet med Da Vinci er vores robot designet helt anderledes, og den har en fundamentalt anderledes arkitektur. Dette gjorde det muligt at øge nøjagtigheden af ​​værktøjsbevægelsen til 10 mikron, hvilket er størrelsesordener bedre end Da Vinci. Derudover er vores robot 5 gange lettere, mange gange mindre og billigere. En anden vigtig ting er, at dette er en helt digital maskine. Dette vil gøre det muligt at genopbygge det til at fungere inden for forskellige operationsområder. Men det er ikke nok. Robotten kan "tilpasses" til en specifik kirurg. Skab de mest behagelige arbejdsforhold for ham.

Sergey Sheptunov: Og robotten kan "tilpasses" til en bestemt kirurg. Foto: RIA Nyheder

Når han arbejder for Da Vinci, mærker lægen ikke med hænderne, for eksempel med hvilken kraft han trækker i vævet, og risikerer endda at rive det i stykker. Han kan kun stole på og styre operationen med øjnene og se alt, hvad der sker på skærmen. Vores maskine har feedback; lægen mærker alle hans bevægelser med hænderne, hvilken indsats han gør. Desuden vil robotten, efter at have akkumuleret erfaring med operationer, lære meget og gradvist være i stand til at analysere lægens handlinger og endda rette ham, for eksempel foreslå, at han sætter nålen på det forkerte sted. Disse er allerede elementer af kunstig intelligens.

For nylig så hele landet, hvordan din robot blev testet i Penza, hvor professor Pushkar foretog en operation på grisen Rosa. Hvordan vurderer du dette eksperiment?

Sergey Sheptunov: Der blev sat meget ambitiøse mål i Penza. Vi kørte bevidst os selv ud i tidspres. Om natten, med kufferter med dele af robotten, tog vi til Penza og tilbagelagde 700 kilometer. Der samlede de bilen på cirka to timer. Næste dag ankom Dmitry Pushkar, udførte en alvorlig operation og gik. Det var således muligt at påvise, at robotten på så kort tid kan leveres til operationsstedet, samles, lanceres, og lægen kan med succes udføre operationen. Dette er den vigtigste fase, der bringer os og læger tættere på operationer på mennesker. Ifølge alle regler for oprettelse af medicinsk udstyr vil dette ske om 1,5-2 år.

Hjælp "RG"

Hvordan fungerer en medicinsk robot? Kirurgen er placeret væk fra operationsbordet. På hans arbejdsplads er der controllere, som han styrer med hænderne og udfører operationen. På monitorskærmen ser lægen et tredimensionelt billede af det operationsfelt, der er opnået fra et 3D-kamera. Den føres ind i patientens krop gennem små huller. Gennem de samme punkteringer leveres miniværktøj til operationsområdet: pincet, saks, nåleholder mv. De aktiveres af en manipulator, som behandler de kommandoer, der modtages fra lægen.

Science fiction-forfattere opfandt robotter for årtier siden, men smarte metalfolk dukkede aldrig op på vores gader. Mange ting står i vejen for at gøre dine drømme til virkelighed. Inklusiv manden selv

Ikke-universelle hjælpere

Søde væsner lavet af den nyeste plastik og legeringer skal ifølge folk gøre hårdt eller kedeligt arbejde: gå i butikken, vaske op, støvsuge, lave lektier med børn og snakke med bedstemor om vejret. Om nødvendigt tager de kvitteringerne med til banken og tager ejeren med på arbejde.

Hver af disse handlinger i sig selv kræver ikke meget indsats, men sammen tager de meget tid, så husholdningsrobotter skal være universelle.

”I dag er der i laboratorier robotter, der kan løse flere opgaver parallelt, men for det første har de i hvert øjeblik kun travlt med én af dem, og for det andet kan de ikke selvstændigt vælge, hvilken opgave de vil foretrække. Desuden forstår robotter slet ikke, hvad de ikke skal gøre i en bestemt situation.""forklarer lektor ved Birmingham School of Computer Science og kunstig intelligens-specialist Nick Hawes.

For at støvsuge en lejlighed har en robot brug for en algoritme, for at gå til butikken - en anden, og begge skal være registreret i dens elektroniske "hjerne". En lille ændring i parametre, hvis det ikke var angivet i første omgang, for eksempel er fødevaresektioner i en butik blevet byttet om, gør opgaven umulig. Maskinen udfører kun forudindstillede kommandoer og kan ikke "indse", at alt i butikken faktisk forbliver det samme. "En løsning på problemet er at skabe en slags socialt netværk for robotter, hvor de vil uploade data opnået i nye situationer, og andre robotter vil være i stand til at downloade det.", siger Nick.

Begrænset sind

En anden egenskab, som fremtidige forfattere tillægger robotter, sammen med alsidighed, er fantastisk intelligens. Siden den blev oprettet IBM computer Dyb blå slog en af ​​de største skakspillere på planeten, Garry Kasparov, tror mange mennesker, at maskiner har overgået mennesker med hensyn til intelligens. Supercomputere og processorer i mobiltelefoner, der udfører tusindvis af operationer i sekundet, forstærker denne tro. Men i virkeligheden har folk intet at frygte.

Nao udstyret med en processor Intel Atom, som simple netbooks

Robotters sind er begrænset af det såkaldte meningsproblem. "Dette er et stort problem inden for robotteknologi, siger Hoz. - Robotter forstår ikke, hvad "blomst" eller "himmel" eller noget betyder. Endnu værre, folk ved ikke selv, hvad mening er - de forstår det bare, det er alt.". Maskinen kan lære, at en genstand med fire ben med sæde og ryg er en stol, men betydningen af ​​begrebet "stol" er utilgængelig for den. Derfor er det usandsynligt, at en robot genkender en designerstol uden ben og med en delt ryg, på trods af at en person ikke vil have nogen problemer med dette.

”Folk laver enorme databaser, hvor de registrerer alle mulige betydninger af ord. Men dette er kun en delvis løsning: Hvis det, du taler om, er i databasen, vil robotten forstå dig. Hvad hvis ordet ikke er der? Der er en anden tilgang, hvor robotter læres mening gennem erfaring. Men igen, de vil kun lære betydningen af ​​de begreber, som de personligt er stødt på.", siger Nick Hawes.

VANSKELIGHEDER Næsten, men ikke helt... Antropomorfisme- en lumsk ting. Hvis en robot ligner et menneske meget, men nogle funktioner stadig er anderledes, begynder folk at føle væmmelse. Dette fænomen kaldes "uhyggelig dal" (uhyggelig dal ). Udtrykket blev opfundet i 1970 af den japanske robotiker Masahiro Mori. Til at begynde med blev afvisningsreaktionen forklaret med den menneskelige psykes særegenheder, men i 2009 viste videnskabsmænd fra Princeton, at aber opfører sig på nøjagtig samme måde. Det betyder, at frygten for tilsyneladende de samme, men lidt forskellige skabninger, har alvorlige evolutionære grunde. Hjernen opfatter disse forskelle som et tegn på dårligt helbred og søger at begrænse kontakten med en potentielt farlig genstand. På billedet: Søde robotter er meget korte - deres højde er 58 cm

Mangel på ønsker

Måske mest af alt er folk bange for, at robotter en dag bliver trætte af at adlyde mennesker, og at de vil overtage verden. Udsigten er usandsynlig, ikke kun fordi robotter ikke forstår betydningen af ​​ordene "overtage" og "verden." En meget mere overbevisende grund er, at ingeniører hidtil ikke har været i stand til at give robotter bevidsthed. Dette vanskeligt definerede begreb giver folk valgfrihed og lyst, herunder verdensherredømme.

”Vi forstår endnu ikke, hvordan bevidsthed dannes i mennesker, hvilket betyder, at vi ikke kan reproducere den i robotter. Efter min mening er pointen, hvordan præcis de forskellige dele af hjernen er forbundet med hinanden. Hvis vi nogensinde finder ud af dette, vil vi måske være i stand til at replikere hjernens struktur og give robotter bevidsthed.", mener Hoz.

ØVE SIG Mere er bedre Mange handlinger, der ikke kræver indsats fra en person, er umulige for robotter. Mekaniske væsner har svært ved at beregne styrken af ​​deres greb, når de giver hånd eller tager noget skrøbeligt, de går meget dårligt og kan slet ikke løbe. Ved det årlige mesterskab i robofodbold RoboCup spillere bevæger sig med en hastighed på omkring 3 m/s (10,8 km/t), og de bedste fodboldspillere har hjul eller spor i stedet for ben. Det er meget svært for tobenede robotter at opretholde balancen; når de går, beregner processoren hvert trin og bestemmer præcis, hvordan vægten skal fordeles. De mest stabile i bevægelse var robotter med fire lemmer, for eksempel skabt af virksomheden Boston Dynamics i samarbejde med Jet Propulsion Laboratory NASA"stor hund", Stor hund (på billedet). Væsenet på fleksible poter kan gå på flad jord, sand, sne og lavvandede vandmasser, klatre op og ned af bjerge og trækker samtidig op til 150 kilo vægt på sin "ryg". Det er ikke så let at slå den til jorden: I demovideoer sparker ingeniører robotten med fødderne, men den forbliver stadig på alle fire.

Maskiner, der ikke forstår ordenes betydning og ikke har bevidsthed, vil ikke kunne erstatte mennesker, hvor det er nødvendigt at handle uden for skabelonen, selvom det er komplekst. For eksempel, selvom robotter ikke kender frygt, er de ikke bange for smerte, kan eksistere uden ilt og vand og modstå ekstreme temperaturer – de laver meget dårlige astronauter. "De oplysninger, som en rover tager tre måneder at indsamle, vil en person modtage på tre timer, forklarer Nick. "Folk fra Jorden ser på telemetrien og sender enheden instruktioner om, hvor mange centimeter der skal rejses, hvilken sten der skal nærme sig, hvilket værktøj der skal bruges. En person ville træffe alle disse beslutninger på et splitsekund.". I gennemsnit rejser et signal fra Mars til Jorden på cirka 15 minutter (og det samme beløb tilbage), men kommunikation er ikke altid mulig på grund af interferens. Derfor ville "udstødningen" fra selv en kort menneskelig tur til Mars være hundredvis af gange større end adskillige robotmissioner, som hver varede i årevis. Rekordholderen blandt Mars-hundredårerne, Opportunity-roveren, har kun rejst 40 kilometer på mere end 10 år på den røde planet.

Ja, robotter tæller godt, de er stærke, robuste og arbejder uden afbrydelser til søvn og mad. Men paradoksalt nok vil maskiner ikke dukke op som universelle assistenter, før de bliver mere humane og opnår bevidsthed (eller måske en sjæl).

Foto: Diomedia (x6), PAL Robotics SL (x2), DARPA

Den type robot, der typisk er afbildet i film og tegnefilm, med humanoide træk og adfærd, har meget lidt til fælles med robotterne, der bliver konstrueret i ingeniørlaboratorier rundt om i verden.

Denne uoverensstemmelse skyldes to årsager: Den optimale form for arbejde ligner sjældent en menneskelig fysik, og menneskelig adfærd er for kompleks til at blive oversat til et computerprogram, der er egnet til at styre en robots handlinger.

Det er dog lykkedes ingeniører at udvikle en robot, der kan efterligne visse menneskelige funktioner. Som vist på illustrationen kan en robots mekaniske arme, kaldet manipulatorer, holde og dreje genstande på nogenlunde samme måde, som menneskehænder kan. Elektroniske øjne tillader robotten at opfatte omgivende genstande og interagere med dem.

En simpel robothånd, kaldet en manipulator, består af to fingre, der åbner og lukker for at gribe en genstand. En manipulator forbundet til roterende led kan flytte genstande op og ned og rotere dem i alle retninger. En elektronisk sensor gør det muligt for manipulatorens fingre at justere kompressionskraften.

Specialforskere har endnu ikke skabt en fuldt fungerende humanoid robot. Men specialiserede robotter kan efterligne mange begrænsede menneskelige funktioner.

Digital vision

Robottens øje består af et fjernsynskamera, der optager visuelle billeder, og en mikroprocessor, der konverterer disse billeder til elektriske signaler.

Når robottens øje fokuserer på et objekt (nederst), producerer mikroprocessoren et elektrisk billede (til højre).

Robot sjæl

I stedet for en hjerne styres robotten af ​​et computerprogram. Programmet modtager data fra sensoren og behandler derefter informationen for at bestemme, hvordan robotten skal reagere på den.

Kravler, løber ikke

Forskere har endnu ikke skabt en rigtig mobil robot. Hjul giver robotter de enkleste bevægelsesmidler, men er ikke velegnede til robotter, der skal håndtere ujævne overflader, såsom trapper. En mulig mulighed kunne være tusindben, som vil hjælpe robotten med at bevare stabiliteten på en ustabil overflade.