„то такое робот?

—тать€ из серии: "»стори€ роботехники".
07.05.2006, 15:27



–обот Ц это универсальный автомат, позвол€ющий выполн€ть механические действи€. ≈го принципиальной особенностью €вл€етс€ быстра€ оперативна€ перестройка с одной выполн€емой операции на другую. —ущуствует несколько разновидностей роботов и дл€ каждого из них имеетс€ своЄ определение. „аще всего говор€т о трЄх поколени€х роботов: промышленных роботах, адаптивных роботах и роботах с искусственным интелектом или как говорили раньше Ц интегральных роботах.

ѕервые шаги робототехники.  ибернетические игрушки.

 онец 19 и начало 20 столетий характеризуетс€ выдающимис€ открыти€ми в области науки и техники. ѕо€вились и начали широко примен€тьс€ различные электрические устройства, генераторы тока, электрические двигатели, аккумул€торы, были изобретены телеграф и телефон. Ёлектрическа€ энерги€ начала использоватьс€ всЄ шире и шире. ¬ начале 20 столети€ начали интенсивно развиватьс€ новые науки Ц радиотехника, электроника. Ќовые научные открыти€ и изобретени€ позволили проблему создани€ роботов перевести на новый, более совершенный фундамент. ѕо€вились реальные возможности оснастить робот зрением Ц фотоэлементами, слухом Ц микрофонами, речью Ц громкоговорител€ми.

¬ то же врем€ начали по€вл€тьс€ первые плоды науки, котора€ позже стала называтьс€ кибернетикой. ”чЄные и инженеры начали разрабатывать устройства, которых, хоть и скромно называли кибернетическими игрушками, создавали отнюдь не дл€ развлечени€. ќни служили примером практического воплощени€ идей автоматического управлени€, моделировали поведение живых организмов в простейших ситуаци€х. Ѕольшую известность среди этих кибернетических игрушек приобрели устройства, напоминающие черепах, жуков, белок, собак и др. ѕервые простейшие схемы таких устройств, способных двигатьс€ в направлении света, разработал основатель кибернетики Ќ. ¬инер.

Ќаибольшую известность приобрели три УчерепашкиФ, созданные английским биофизиком и нейрофизиологом √. ”олтером в 1950 Ц 1951 гг. Ёти устройства представл€ют собой самодвижущиес€ электромеханические игрушки, способные ползти на свет или от него, обходить преп€тстви€, заходить в УкормушкуФ дл€ подзар€дки разр€дившихс€ аккумул€торов и тому подобное. У„ерепашкиФ привод€тс€ в движение с помощью двух электродвигателей, питаемых от аккумул€торов. ѕервый двигатель обеспечивает поступательное движение устройства, второй, расположенный на рулевой колонке, измен€ет направление движени€. „увствительными элементами первых двух УчерепашекФ √. ”олтера €вл€ютс€ фотоэлемент, расположенный на рулевой колонке, и механический контакт, замыкаемый при наезде на преп€тствие. ”правление поведением осуществл€етс€ с помощью несложной электронной схемы с обратной св€зью. Ќесмотр€ на очень простое устройство, УчерепашкиФ демонстрируют забавные свойства. ¬ темноте или при слабом свете они беспор€дочно ползают, как будто что-то ищут. Ќатыка€сь на преп€тствие, они сворачивают и пытаютс€ их обойти. ≈сли имеетс€ достаточно сильный источник света, они его скоро УзамечаютФ и решительно направл€ютс€ в его сторону (положительный тропизм). ќднако подойд€ к свету слишком близко, они от него отворачиваютс€ (отрицательный тропизм). “еперь они двигаютс€ вокруг источника света, наход€ дл€ себ€ оптимальные услови€ и непрерывно поддержива€ их (гомеостазис). ћежду двум€ источниками света УчерепашкиФ совершают путешестви€ от одного к другому наподобие бурдианова осла, который, как известно, умер от голода, наход€сь между двум€ одинаковыми копнами сена, не будучи в состо€нии выбрать, какой из них вкуснее. ƒве черепашки Увид€тФ и УузнаютФ друг друга по зажжЄной лампочке и ползут друг другу навстречу.

—тенфордский интеллектуальный робот

–обот УЎейкиФ был создан в 1969 году в —тенфордском исследовательском институте (—Ўј) и называлс€ тогда интегральным роботом или мобильным автоматом с использованием принципов искусственного интеллекта. Ётот робот состоит из подвижной части, Ё¬ћ SDS-940 и соответствующего програмного обеспечени€.

ѕодвижна€ часть робота приводитс€ в движение с помощью двух шаговых двигателей, имеющих независимые приводы к колЄсам на каждой стороне тележки. ¬ верхней части роьота, котора€ может поворачиватьс€ вокруг вертикальной оси, установлены телевизионна€ камера и оптический дальномер. ¬ центре расположен блок управлени€, который распредел€ет команды, поступающие от Ё¬ћ к механизмам и устройствам, реализующим соответствующее действие. »меютс€ специальные приводы, которые управл€ют фокусным рассто€нием телевизионной камеры, еЄ диафрагмой и углом поворота верхней части робота. ѕомимо телевизионной камеры и дальномера по периметру робота установлены специальные тактильные датчики Ц сенсоры в виде УусовФ дл€ получени€ информации о столкновении с преп€тствием.  оманды от вычислительной машины к роботу и информаци€ от робота к Ё¬ћ подаютс€ по двум специальным радиоканалам.

–обот создан дл€ изучени€ процессов управлени€ в сложной окружающей среде в реальном масштабе времени. ¬се функции, которые должен выполн€ть робот, можно разделить на три класса: решение задачи, воспри€тие, моделирование. ѕод решением задачи понимаетс€ выполнение определЄнной последовательности элементарных действий, например, вращение колЄс или поворот верхней части и осмотр пространства перед ним. ѕеред началом определЄнных действий обычно осуществл€етс€ процесс планировани€ их. „тобы правильно спланировать элементарные действи€, робот с искусственным интеллектом должен УзнатьФ конечную цель этих действий. ¬оспри€тие робота осуществл€етс€ с помощью сенсорных систем-датчиков внешней информации об окружающей среде. Ќаибольшее количество информации робот получает по зрительному каналу. ћоделирование предусматривает создание модели внешней среды робота. —истема управлени€ робота, осуществл€юща€ решение задач, использует записанную в модели информацию дл€ планировани€ ирасчЄта последовательности действий. ѕо мере изменени€ внешней среды активными действи€ми самого робота или по другим причинам модель должна преобразоватьс€ с целью запоминани€ этих изменений.  роме того, в модель должна добавл€тьс€ нова€, текуща€ информаци€ о внешней среде, которую робот приобретает в процессе еЄ познани€.

–обот может выполн€ть различные операции, степень сложности которых мен€етс€ от простого изменени€ направлени€ движени€ до сборки нескольких предметов в определЄнное место комнаты. –обот не имеет манипул€тора Ц руки, и поэтому перемещение предметов осуществл€етс€ простым их толканием по полу. –обот может перемещатьс€ по кратчайшему пути в заданное место помещени€, вычисленному таким образом, чтобы избежать столкновени€ с окружающими предметами. –обот УживЄтФ в реальной среде простых объектов: коробок различной формы, дверных проЄмов, стен и т. д. ≈го зрительна€ система выдел€ет информацию о такой среде из стандартного телевизионного изображени€. »скусственный интеллект робота находитс€ отдельно от подвижной части. Ёто объ€сн€етс€ большими размерами Ё¬ћ того поколени€. ¬ насто€щее врем€ установка бортовой Ё¬ћ (не контроллера) не €вл€етс€ проблемой.

 осмические роботы. ѕланетоходы.

¬ период до 1989 года человечеству было известно три модели планетоходов. Ёто советские самоходные исследовательские аппараты УЋуноход-1Ф, УЋуноход-2Ф и американские типа LRV. ќни €вл€ютс€ выдающимис€ образцами инженерного творчества. ќпыт их создани€ и эксплуатации на Ћуне дал богатый материал по принципам проектировани€, изготовлени€ многих элементов конструкции и управлени€. Ёти планетоходы €вл€ютс€ важнейшим этапом в создании космических роботов. УЋуноход-1Ф представл€ет собой круглый специальный контейнер круглой формы, установленный на самоходном шасси. √ерметический контейнер €вл€етс€ основной частью конструкции, в нЄм размещена аппаратура бортовых систем и защита еЄ от воздействи€ внешней среды. Ќа УЋуноход-1Ф размещены научные приборы, антенны, телекамеры и телефотометры, радиатор системы терморегулировани€, теплоизолирующей крышки с установленными на ней с внутренней стороны солнечными батаре€ми. Ўасси УЋуноход-1Ф предназначено дл€ перемещени€ аппарата по поверхности Ћуны. ¬ состав его вход€т следующие агрегаты и системы: ходова€ часть, включающа€ восьмиколЄсный движитнль и индивидуальную эластичную подвеску колЄс; электрическа€ трансмисси€ с индивидуальным приводом колЄс; тормозна€ система; блок автоматики шасси; комплект информационно-измерительной аппаратуры. —истема электропитани€ лунохода, выполненна€ по схеме генератор Ц буфферна€ аккумул€торна€ батаре€, обеспечивает питание всех бортовых систем посто€нным током.


 лючевые слова:
„то такое робот?
ќбзоры роботов
робот
робототехника




≈сли вы хотите видеть на нашем сайте больше статей то кликните ѕоделитьс€ в социальных сет€х! —пасибо!
—мотрите также:

ќбратите внимание полезна€ информаци€.