Робот-манипулятор первого поколения глух и слеп. Область применения таких машин-автоматов весьма ограничена: они могут брать строго ориентированные детали, ставить их на станок или под пресс, снимать после обработки.
Так как ни ученых, ни практиков подобные автоматы во многих случаях не удовлетворяют, ведутся интенсивные работы по созданию более совершенных, «чувствующих» машин. Так родились роботы второго поколения. Они гораздо «умнее» своих предшественников, обладают некоторыми «органами чувств», например, «осязанием» и «зрением» (обычно телевизионным). Эти автоматы уже могут применяться на некоторых видах сборочных операций. Сейчас в нашей стране создаются и отрабатываются образцы «чувствующих» роботов-манипуляторов.
И все же возможности «чувствующих» автоматов тоже весьма невелики. Это подталкивает ученых к созданию автоматов высшего класса — «думающих» машин, роботов-«интеллектуалов». Это уже третье поколение. К нему и принадлежит тот исследовательский робот, с которым мне удалось сыграть в кубики. Его особенность в том, что наряду с усовершенствованной лапой и телевизионным зрением он обладает довольно мощным электронным мозгом, роль которого выполняет электронно-вычислительная машина. Это дает возможность непрерывно совершенствовать «умственные способности» робота и развивать его «трудовые навыки».
Когда-то этот робот мог ощупью находить предметы и переносить их из одной точки в другую. Затем он научился обходить препятствия. Потом на его руке появились оптические локаторы, и теперь, поднося руку к предмету, он может рассмотреть его. Современный робот издалека видит сложившуюся ситуацию на рабочем столе, он заранее строит план своих действий, выбирает наиболее целесообразный маневр.
Упростилась и улучшилась его связь с человеком. Оператор может прямо на экране телевизора указать нужный предмет, и его координаты сразу же передадутся в электронный мозг. Главное, благодаря развитию «умственных способностей» робота, он в более обобщенном виде воспринимает обстановку и может приспосабливаться к изменяющимся условиям, — например, брать предметы неопределенной формы и неориентированные в пространстве, без подсказок оператора обходить препятствия. Ему отдаются по телетайпу только такие, например, команды: «взять предмет», «перенести его в точку А». Робот сам решает, как выполнить ту или иную задачу, и «просит помощи» у человека лишь в случае серьезных затруднений и неожиданностей.
Сейчас ведутся исследования, направленные на дальнейшее усовершенствование этой машины. Конечная цель — максимально повысить профессиональную подготовку роботов.
Область применения роботов широчайшая, возможный экономический эффект — огромен. Они могут выполнять многие неквалифицированные, однообразные и утомительные работы, причем обеспечивать очень высокую производительность труда. Следовательно, придя в заводские цеха, роботы высвободят громадную армию рабочих. «Умная» машина не утомляется, не требует того комфорта, который необходим человеку. Поэтому ее использование открывает возможности создания принципиально новых технологических процессов, например, для выпуска сверхминиатюрных изделий. Дело в том, что при определенном уровне микроминиатюризации деталей человек уже не может выполнять ряд трудовых операций: чуть заметные движения его пальцев оказываются слишком размашистыми и грубыми. Робот же лишен этих недостатков.
Возникновение комплексных автоматизированных производств, где место людей займут рукоподобные механизмы, дело не столь далекой перспективы. Уже сконструировано первое трудовое семейство промышленных роботов, именуемых автоматическими манипуляторами. Они будут работать коллективно, дополняя действия друг друга. Один автомат — рабочий-станочник. Он станет трудиться у прессов и штампов. Его рука способна поднимать детали весом до пятнадцати килограммов и с большой точностью устанавливать их на станке за время не более пятнадцати секунд. Второй робот — транспортник. Он будет помогать первому: приносить заготовки, забирать детали и передавать их на дальнейшую обработку или укладывать в тару. Эти автоматы станут обслуживать целые линии металлорежущих и других станков.
Исследования, направленные на создание железных «существ» — и первого, и второго, и третьего поколений, — развертываются в нашей стране широким фронтом. Завершается разработка целого ряда конструкций промышленных и исследовательских роботов с гидравлическим, пневматическим и электрическим приводом. Некоторые из них уже находятся в опытной эксплуатации на заводах. По сути дела, создается новая отрасль народного хозяйства — роботостроение.
Предстоит преодолеть немало трудностей научно-технического и организационного, даже психологического характера. Но, несомненно, они будут преодолены. Чтобы приблизить это время, мой знакомый лабораторный робот «учится» строить домики и пирамиды. Пока игрушечные.
— В вузе авиационного профиля занимаются созданием роботов? Это действительно актуально? Но разве есть что-нибудь общее у роботов и самолетов?
Подобные вопросы часто задают специалистам Ленинградского института авиационного приборостроения (ЛИАП). Отвечая на них, ученые вуза говорят, что умные и проворные автоматы действительно необходимы в авиации. Впрочем, простейшие роботы давно уже числятся в штате воздушного флота — достаточно вспомнить устройство, именуемое автопилотом.
Должностей, на которых целесообразно заменить человека машиной, великое множество. Скажем, почему бы роботам-манипуляторам не взять на себя сортировку багажа в аэропортах, погрузку его в самолеты, выполнение трудовых операций у конвейеров и станков на авиационных и других заводах? К сожалению, таких автоматических помощников людей пока очень мало.
Между тем целая рать их готова появиться на свет.
…Дверь с табличкой «Лаборатория роботов», пропустив нас, захлопнулась. В центре помещения, среди стеллажей с приборами, столов, кульманов, блоков электронно-вычислительной машины стоял, настороженно расставив голенастые, чуть согнутые в суставах ноги, огромный дюралевый «паук». Его шестиугольное туловище, начиненное какими-то трубками, шлангами, проводами, приборами (потом мне объяснили, что там — «мозг» паука, его «сердце» и «мышцы», то есть авиационная бортовая вычислительная машина и гидравлический привод), возвышалось едва ли не на метр от пола. За «пауком», у стены, виднелась могучая металлическая рука, поднявшая вверх, словно приветствуя вошедших, свою массивную кисть-клешню.
— Это два наших действующих робота. Но в лабораторных условиях показать все их способности трудно. Придется кое-что вообразить, — говорит заведующий кафедрой вычислительных машин Ленинградского института авиационного приборостроения профессор М. Б. Игнатьев. — Представьте, например, что мы сейчас находимся в одном из цехов завода турбинных лопаток, что здесь не стеллаж с деталями, а нагревательная печь, загруженная этими деталями. Они уже нагрелись до нужной температуры (тысяча и более градусов по Цельсию). Рабочий достает их из печи и опускает в ванну с маслом. Жара, дым. Работа утомительная, трудная. Но, может быть, еще хуже то, что она монотонная, однообразная, неинтересная… Кадров у нас и так не хватает, и найти работника для выполнения подобных операций — большая проблема. Вот мы и создали автомат, который заменит рабочего у печи и масляной ванны. Но сделать такой автомат вовсе нелегко. Оказывается, за этим элементарнейшим действием — взять какой-либо предмет и переложить на другое место — на самом-то деле стоит довольно сложный интеллектуальный процесс. Надо, чтобы автомат, во-первых, увидел и опознал, скажем, ту же турбинную лопатку, во-вторых, определил, как удобнее всего ее взять, в-третьих, подвел точно к этому месту свою руку, затем ощутил соприкосновение с деталью и только после того сжал клешню или, как мы ее называем, схват. Далее идут тоже весьма трудные задачи. Надо осторожно вынуть деталь из печи, не задеть по пути за другое оборудование и препятствия, аккуратно опустить груз в масляную ванну. Обычному автомату все это не под силу. Здесь нужен «думающий» автомат-манипулятор, управляемый электронно-вычислительной машиной, то есть робот. Именно такое устройство создано коллективом кафедры, и в частности, группой конструирования роботов для автоматизации ручных и вспомогательных работ, которой руководит наш главный механик.
