РАЗВИТИЕ РОБОТОТЕХНИКИ

5.1.ОТРОЧЕСТВО

Хотя со временем для приведения в действие различных механизмов и стали использовать тепловые двигатели, это мало изменило суть применения машин на промышленных предприятиях как механических помощников человека. Чтобы родилась современная робототехника, потребовалось немало времени и научных поисков для развития других, совершенно не связанных с механикой областей науки и техники. В изобилии стали появляться разнообразные станки и приспособления.

В XIX веке был создан неизменные помощники человека спутники промышленного производства - станки различного назначения.

В 1815 году изобретателем Модели была создана первая автоматическая станочная линия, она служила для изготовления корабельных блоков.

Наступала эра электричества. После изобретения электродвигателя и динамо-машины электричество открыло новые возможности для автоматизации производства.

Получило развитие автоматическое регулирование и управление.

После изобретения в начале XX века регуляторов, электроэнергия активно заявила о себе в производстве. Электродвигатель закрутил станки, оживил автоматические устройства. В 30-х годах XX века появились многошпиндельные агрегатные станки, а в 40-х годах - целые автоматические линии из агрегатных станков. Теперь у механиков был двигатель, и они знали, как с помощью передаточной цепи из отдельных звеньев превратить вращение вала в любое сложное движение исполнительного механизма. Они постепенно начали создавать все больше и больше машин, способных своими руками-механизмами воспроизводить разнообразные рабочие движения людей во многих трудовых процессах.

Умели механики и передавать в автоматах команды для различных узлов. Использовали шпильки на барабане, картонные ленты с отверстиями, валики с кулачками. Это были программы работы автомата, но программа самая примитивная, жесткая, без всякой реакции на внешнюю среду. Творчество автоматчиков принесло много пользы. Оно помогло найти и практически проверить основные математические и технические средства для развития машиностроения и основ автоматики, когда начался повсеместный переход к машинному производству - знаменитый промышленный переворот.

Победно шагала техника. Машины появились в текстильной, металлообрабатывающей, горной и других отраслях промышленности. Повсюду шел бурный процесс механизации. Появились заводы, производящие приборы и аппаратуру для автоматизации производства. Впервые рука человека была освобождена от непосредственной обработки металла.

Увлечение андроидами мало-помалу сходило на нет, впечатляющие перспективы промышленной революции оказались куда увлекательнее, тем более что возможности механики были в общем-то исчерпаны.

5.2. КИБЕРЫ

В середине XX века крупные достижения электроники, физики и электротехники позволили вновь приступить к конструированию человекоподобных автоматов, но на более высоком уровне. Их стали называть роботами. Конец сороковых годов ознаменован появлением «усилителей интеллекта» - электронных вычислительных машин - и рождением «науки об управлении» - кибернетики, которая стала повивальной бабкой многих автоматических электронных устройств, в том числе и промышленных роботов. Окончательное формирование кибернетики как нового научного направления дало мощный стимул развитию роботов, появились многочисленные электронные «люди» и «животные». В отличие от андроидов роботы теперь обладают обратной связью, более гибки в действиях и более чувствительны к изменению внешней обстановки. У них появилось зрение - фотоэлементы, слух - микрофоны, речь - громкоговорители.

Один из первых роботов в СССР был построен в г.Новочеркасске школьником В.Мацкевичем, впоследствии известным изобретателем. Он демонстрировался на всемирной выставке в Париже в 1937 году. На всемирной выставке в Нью-Йорке в 1939 году можно было видеть шагающего робота «Электро» с собакой-роботом «Спарко». «Человек» беседовал с многочисленными посетителями, а «собака» лаяла и служила. В 1960 году огромным успехом пользовался выставленный на ВДНХ робот, сконструированный на Чкаловской станции юных техников Московской области, он выполнял 18 различных команд и назывался «СЮТ» Там же, на Чкаловской станции юных техников, в 1969 году создан кибернетический робот-гигант, успешно экспонировавшийся на всемирной выставке ЭКСПО-70 в Японии. Широкую известность получил робот «Сепулька», работавший экскурсоводом в Политехническом музее в Москве.

Однако эти устройства, несмотря на то, что назывались громко и эффектно роботами, являлись всего лишь игрушками, в задачу которых входило удивлять и забавлять. В то же время стали появляться первые зрелые плоды «кибернетического древа». Инженеры начали разрабатывать устройства, которые, хотя и скромно назывались кибернетическими игрушками, создавались отнюдь не для развлечения. Они служили примером практического воплощения идей кибернетического управления, моделируя весьма целесообразное поведение насекомых и животных.

Наибольшую известность среди кибернетическихигрушек приобрели представители так называемого «кибернетического зверинца» - устройства, воспроизводящие различные формы поведения и внешне несколько напоминающие животных - черепах, жуков, белок, собак и т. п. Первые простейшие схемы таких устройств, способных двигаться в направлении света-«моль» или удаляться от него - «клоп», разработал еще Н. Винер. Наибольшую известность приобрели три «черепахи», созданные английским биофизиком и нейрофизиологом Г. Уолтером в 1950-1951 годах. Эти простейшие игрушечные роботы представляли собой самодвижущиеся электромеханические устройства, способные воспроизводить следующие виды целесообразного поведения насекомых и животных: движение на свет или от него, обход препятствия, поисковые движения, заход в «кормушку» для подзарядки разрядившихся аккумуляторов и т. п.

Черепашка Грея - миниатюрная тележка на колесиках, которые вращаются электромоторчиком. Другой электромотор поворачивает руль. Тележка возит на себе аккумулятор, который служит источником питания. На тележке есть также фотоэлемент, электрический контакт, замыкающийся при столкновении с препятствием. «Мозгом» черепашки является несложная электронная схема. Несмотря на видимую простоту, черепашка ведет себя довольно «осмысленно». В полутемной комнате или при слабом рассеянном свете она ползает в разных направлениях, словно что-то ищет. Натыкаясь на препятствия, она пытается их обойти, чуть отходя назад и поворачивая вбок. Если в комнате зажигается достаточно яркая лампа, черепаха решительно направляется в ее сторону. Подойдя к источнику света, она поворачивается и, как бабочка, двигается вокруг него, находя и поддерживая оптимальные «условия существования».

Другой робот - белка Э. Беркли - имеет уже два фотоэлемента, две лапки, которые могут сдвигаться и раздвигаться на уровне пола, маленький металлический хвостик, который волочится по полу. Белка собирает орешки - разбросанные в беспорядке белые мячики для игры в гольф. Все они строились на принципах кибернетики, в связи с чем получили название киберов.

Таким образом отрабатывались идеи (и опять на игрушках) еще одной важнейшей составляющей робототехники - искусственного интеллекта.

5.3. ОТ МЕЧТЫ К РЕАЛЬНОСТИ

В средине XX века в мощном потоке автоматизации проиводства- у станка -втретились: копирующие человека автоматы - андроиды и киберы.

Фантастика, экзотика, реальность - вот путь, который прошло человечество к созданию промышленных роботов.

Теперь займемся роботами. В основном работающий робот представляет собой программно-управляемый многоцелевой манипулятор. В нем довольно сложная механическая конструкция (плечо, кисть, захватное устройство с исполнительным механизмом) сочетается с развитыми средствами контроля и управляющим устройством. Только с широким внедрением микропроцессоров в системы управления появилась возможность использовать роботы в промышленности. Одним из первых промышленных манипуляторов в США был поворотный механизм с захватом для удаления заготовок из печи. Его разработал Бэббит в 1892 г. Более прямыми предшественниками современных роботов можно считать краскораспылительные машины, разработанные в конце 30-х годов в США, например машины Полларда (1942 г.) и Розелунда (1944 г.).