Юревич - Основы Робототехники - 1. Основы робототехники
 Скачать 4.03 Mb.
|
1 2 Е.И. Юревич ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ Содержание Предисловие Введение Глава 1. История развития робототехники 1.1. Предыстория робототехники 1.2. Возникновение и развитие современной робототехники 1.3. Развитие отечественной робототехники Глава 2. Управление движением человека 2.1. Постановка задачи 2.2. Общая схема системы управления движением человека 2.3. Динамические уровни управления движением 2.4. Тактический уровень управления движением 2.5. Стратегический уровень управлени движением Глава 3. Устройство роботов 3.1. Состав, параметры и классификация роботов 3.2. Манипуляционные системы 3.3. Рабочие органы манипуляторов 3.4. Системы передвижения мобильных роботов 3.5. Сенсорные системы 3.6. Устройства управления роботов 3.7. Особенности устройства других средств робототехники Глава 4. Приводы роботов 4.1. Классификация приводов 4.2. Пневматические приводы 4.3. Гидравлические приводы 4.4. Электрические приводы 4.5. Комбинированные приводы 4.6. Рекуперация энергии в приводах 4.7. Искусственные мышцы Глава 5. Системы управления роботами 5.1. Классификация систем управления 5.2. Системы программного управления 5.2.1. Системы дискретного циклового управления 5.2.2. Системы дискретного позиционного управления 5.2.3. Системы непрерывного управления 5.2.4. Системы управления по силе 5.3. Системы адаптивного управления 5.4. Система интеллектуального управления 5.5. Особенности управления средствами передвижения роботов 5.6. Системы группового управления роботами Глава 6. Динамика роботов 6.1. Основные принципы организации движения роботов 6.2. Математические модели роботов 6.3. Особенности динамики и способы динамической коррекции систем управления роботов 6.4. Компьютерное моделирование робототехнических систем Глава 7. Проектирование средств робототехники 7.1. Постановка задачи проектирования средств робототехники 7.2. Особенности проектирования роботов 7.3. Методы проектирования средств робототехники Глава 8. Применение средств робототехники в промышленности 8.1. Классификация технологических комплексов с применением роботов 8.2. Компоновки технологических комплексов с роботами 8.3. Управление технологическими комплексами 8.4. Этапы проектирования технологических комплексов 8.5. Особенности роботизации технологических комплексов в действующих производствах 8.6. Гибкие производственные системы Глава 9. Применение промышленных роботов на основных технологических операциях 9.1. Классификация технологических комплексов с роботами на основных технологических операциях 9.2. Сборочные робототехнические комплексы 9.3. Сварочные робототехнические комплексы 9.4. Робототехнические комплексы для нанесения покрытий ГЛАВА 10. Применение промышленных роботов на вспомогательных операциях 10.1. Классификация роботизированных технологических комплексов 10.2. Роботизированные технологические комплексы механообработки 10.3. Роботизированные технологические комплексы холодной штамповки 10.4. Роботизированные технологические комплексы в кузнечно-штамповочном производстве 10.5. Роботизированные технологические комплексы литья под давлением ГЛАВА 11. Особенности применения средств робототехники в немашиностроительных и в непромышленных отраслях 11.1. Робототехника в немашиностроительных отраслях промышленности 11.2. Робототехника в непромышленных отраслях Глава 12. Экстремальная робототехника 12.1. Экстремальная робототехника в промышленности 12.2. Космическая робототехника 12.3. Подводные роботы 12.4. Военная робототехника Глава 13. Социально-экономические аспекты робототехники 13.1. Социально-экономическая эффективность применения средств робототехники 13.2. Техника безопасности в робототехнике Глава 14. Робототехника завтра Приложение Список литературы ПРЕДИСЛОВИЕ Настоящая книга является вторым переработанным изданием учебника «Основы робототехники». Ленинград. Машиностроение. Ленинградское отделение. 1985 год. Как и ее первое издание книга написана по материалам лекций, которые автор все эти годы читает в Санкт-Петербургском государственном техническом университете. Книга предназначена для студентов технических вузов как учебное пособие по общему курсу робототехники. Для студентов, специализирующихся в этой области, книга должна служить основным литературным источником для первой специальной дисциплины, за которой последует цикл спец.курсов, соответствующих основным ее главам. 1 ВВЕДЕНИЕ Предмет робототехники — это создание и применение роботов и других средств робототехники различного назначения. Возникнув на основе кибернетики и механики, робототехника в свою очередь породила новые направления развития и самих этих наук. Для кибернетики это связано прежде всего с интеллектуальным управлением, которое требуется для роботов, а для механики с – многозвенными механизмами типа манипуляторов. Робот можно определить как универсальный автомат для осуществления механических действий, подобных тем, которые производит человек, выполняющий физическую работу. При создании первых роботов и вплоть до сегодняшнего дня образцом для них служат физические возможности человека. Именно стремление заменить человека на тяжелых работах и породило сначала идею робота, затем первые попытки ее реализации (в средние века) и, наконец, обусловило возникновение и развитие современной робототехники и роботостроения. На рис.В.1 показана функциональная схема робота. Она включает исполнительные системы – манипуляционную (один или несколько манипуляторов) и передвижения, если робот подвижный, сенсорную систему, снабжающую робот информацией о внешней среде, и устройство управления. Исполнительные системы в свою очередь состоят из механической системы и системы приводов. Механическая система манипулятора – это обычно кинематическая цепь, состоящая из подвижных звеньев с угловым или поступательным перемещением, которая заканчивается рабочим органом в виде захватного устройства или какого-нибудь инструмента. Рис.В.1. Функциональная схема робота 2 Из данного определения следует, что робот – это машина автоматического действия, которая объединяет свойства машин рабочих и информационных, являясь, таким образом, принципиально новым видом машин. В достаточно развитом виде роботы аналогично человеку осуществляют активное силовое и информационное взаимодействие с окружающей средой и благодаря этому могут обладать искусственным интеллектом и совершенствовать его. Правда, пока еще роботы очень далеки по своим интеллектуальным возможностям от человека. При решении проблемы создания роботов одним из естественных путей является копирование человека и живой природы вообще. Однако не менее важен и поиск принципиально новых путей, определяемых возможностями современной техники. Пример первого подхода — создание механических рук шарнирного типа и захватных устройств со сгибающимися пальцами. Примеры второго подхода — использование электромагнитного поля для ориентации и взятия предметов и, наконец, колесный ход вместо шагания. Аналогичные примеры можно найти и применительно к сенсорным системам (создание «сверхчувственных» органов наряду с копированием органов чувств животных). От ранее известных видов машин роботы принципиально отличаются своей универсальностью (многофункциональностью) и гибкостью (быстрым переходом на новые операции). Под универсальностью понимается универсальность рабочих органов робота и их движений, хотя сегодня до универсальности руки человека роботам еще далеко. (Правда, это компенсируется возможностью быстрой смены рабочих органов робота в процессе выполнения операций). Универсальность роботов предполагает возможность выполнения ими целенаправленных действий, которые требуют определенных интеллектуальных способностей. Это открывает широкие возможности использования роботов в качестве как основного технологического оборудования (на сборке, сварке, окраске и т.п.), так и вспомогательного – для замены рабочих, занятых на обслуживании такого оборудования. Универсальность роботов дает возможность автоматизировать принципиально любые операции, выполняемые человеком, а быстрота перестройки на выполнение новых операций при освоении новой продукции или иных изменениях в производстве позволяет сохранить за автоматизируемым с помощью роботов производством по крайней мере ту же гибкость, которую на сегодня имеют только производства, обслуживаемые человеком. Роботы потому и появились лишь во второй половине XX столетия, что именно сейчас назрела необходимость в таких универсальных и гибких средствах, без которых невозможно осуществить комплексную автоматизацию современного производства с его большой номенклатурой и частой сменяемостью выпускаемой продукции, включая создание гибких автоматизированных производств. Термин «робот», как известно, славянского происхождения. Его ввел известный писатель К. Чапек в 1920 г. в своей фантастической пьесе «R.U.R.» («Россумовские универсальные роботы»), где так названы механические рабочие, предназначенные для замены людей на тяжелых физических работах. Название «робот» образовано от чешского слова robota, что означает тяжелый подневольный труд. Помимо роботов для тех же целей широкое применение получили манипуляторы с ручным управлением (копирующие манипуляторы, телеоператоры и т.п.) и с различными вариантами полуавтоматического и автоматизированного управления, а 3 также однопрограммные (не перепрограммируемые) автоматические манипуляторы (автооператоры и механические руки). Все эти устройства являются предшественниками роботов. Появились они главным образом для манипулирования объектами, непосредственный контакт с которыми для человека вреден или опасен (радиоактивные вещества, раскаленные болванки и т. п.). Однако хотя появление роботов существенно сузило сферу их применения, эти простые средства механизации и автоматизации не потеряли своего значения. Все они сегодня вместе с роботами входят в общее понятие средств робототехники. Как уже было отмечено, объективной причиной возникновения и развития робототехники явилась историческая потребность современного производства в гибкой автоматизации с устранением человека из непосредственного участия в машинном производстве и недостаточность для этой цели традиционных средств автоматизации. Поэтому задачей робототехники наряду с созданием собственно средств робототехники является разработка основанных на них систем и комплексов различного назначения. Системы и комплексы, автоматизированные с помощью роботов, принято называть роботизированными. Роботизированные системы, в которых роботы выполняют основные технологические операции, называются робототехническими. Наряду с внедрением в действующие производства роботы открывают широкие перспективы для создания принципиально новых технологических процессов, не связанных с весьма обременительными ограничениями, налагаемыми непосредственным участием в них человека. При этом имеется в виду как действительно очень ограниченные физические возможности человека (по грузоподъемности, быстродействию, точности, повторяемости и т. п.), так и требуемая для него комфортность условий труда (качество атмосферы, отсутствие вредных внешних воздействий и т. п.). Сегодня необходимость непосредственного участия человека в технологическом процессе зачастую является серьезным препятствием для интенсификации производства и создания новых технологий. Роботы получили наибольшее распространение в промышленности и прежде всего в машиностроении. Предназначенные для этой цели роботы называют промышленными роботами (ПР). Не менее широкие перспективы имеют роботы в горнодобывающей промышленности, металлургии и нефтяной промышленности (обслуживание бурильных установок, монтажные и ремонтные работы), в строительстве (монтажные, отделочные, транспортные работы), в легкой, пищевой, рыбной промышленности. Наряду с использованием в промышленности роботы применяются и в других областях народного хозяйства и человеческой деятельности: на транспорте (включая создание шагающих транспортных машин), в сельском хозяйстве, здравоохранении (протезирование, хирургия — стерильная, дистанционная, обслуживание больных и инвалидов, транспортировка), в сфере обслуживания, для исследования и освоения океана и космоса и выполнения работ в других экстремальных условиях (стихийные бедствия, аварии, военные действия), в научных исследованиях. Применение роботов наряду с конкретным технико-экономическим эффектом, связанным с повышением производительности труда, сменности работы оборудования и качества продукции, является важным средством решения социальных проблем, позволяя освобождать людей от тяжелого, опасного и монотонного труда. ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ РОБОТОТЕХНИКИ 1.1. Предыстория робототехники Корни робототехники уходят в глубокую древность. Уже тогда впервые возникли идеи и были предприняты первые попытки создания человекоподобных технических устройств, подвижных культовых статуй, механических слуг и т. п. Статуи богов с подвижными частями тела (руки, голова) появились еще в Древнем Египте, Вавилоне, Китае. В «Илиаде» Гомера божественный кузнец Гефест выковывает механических служанок. Аристотель упоминает о приводимых в движение с помощью ниток куклах-марионетках, из которых создавались целые механические театры. До нас дошли книги Герона Александрийского (I век н.э.), где описаны подобные и многие другие автоматы древности. В качестве источника энергии в них использовались вода, пар, гравитация (гири). В средние века большой популярностью пользовались различного рода автоматы, основанные на использовании часовых механизмов. Были созданы всевозможные часы с движущимися фигурами людей, ангелов и т. п. К этому периоду относятся сведения о создании первых подвижных человекоподобных механических фигур — андроидов. Так, андроид алхимика Альберта Великого (1193— 1280) представлял собой куклу в рост человека, которая, когда стучали в дверь, открывала и закрывала ее, кланяясь при этом входящему. Кстати, в средние века было высказано предположение о возможности создания гомункулуса — живого человечка средствами алхимии. Создание такого гомункулуса химическим путем в колбе описывает Гете в «Фаусте»: Нам говорят «безумец» и «фантаст», Но, выйдя из зависимости грустной, С годами мозг мыслителя искусный Мыслителя искусственно создаст. Работы по созданию андроидов достигли наибольшего развития в 18 в. одновременно с расцветом часового мастерства. Механиками-часовщиками были созданы андроиды-музыканты, рисовальщики, писцы. К ним относится, например, «флейтист» французского механика Жака Вокансона (1709 – 1789) — фигура в рост человека; с помощью подвижных пальцев «флейтист» исполнял заложенные в его программу 11 мелодий. Целый ряд человекоподобных автоматов был создан швейцарскими часовщиками Пьером-Жаком Дро (1721—1790) и его сыном Анри Дро (1752 – 1791). От имени последнего было образовано позднее и само название «андроид». Эти человекоподобные игрушки представляли собой многопрограммные автоматы с оперативно сменяемыми программами. Программы задавались с помощью сменных кулачков, устанавливаемых на вращающемся барабане, и других подобных механических устройств. Привод осуществлялся от часового механизма (рис. 1.1 и 1.2). Рис.1.1. Механический писец Анри Дро. Рис.1.2. Механический негр-флейтист (XIX в., Парижский национальный музей) Из отечественных устройств подобного типа назовем знаменитые часы «яичной» формы с театральным автоматом И. П. Кулибина (1735—1818). В 1820 г. в Петербурге был открыт «Храм очарований» А. И. Галулецкого, обслуживаемый механическими слугами. В 1866 г. И. Мезгин создал «астрономо-исторические» часы, которые помимо времени показывали четыре сценки из истории г. Томска. Идеи создания «механических» людей, начавшие было затухать вместе с ослаблением роли часового дела в дальнейшем развитии техники, вновь возродились в 20 в. на основе электроники и электротехники. Американский инженер Венсли построил управляемый на расстоянии с помощью свистка автомат «Телевокс», который мог не только выполнять ряд элементарных операций, но и произносить с помощью звукозаписывающей аппаратуры несколько фраз. Англичанин Гарри Мей в 1932 г. создал человекоподобный автомат «Альфа», который по командам, подаваемым голосом, садился, вставал, двигал руками, говорил. Несколько подобных автоматов под названием «Сабор» были построены в Австрии Августом Губером. Они имели управление по радио, могли ходить, Рис. 1.3. Горячая камера с копирующим манипулятором. Рис.1.4. Копирующий манипулятор Маскот фирмы «Телеробот» (Италия). В 1962 г. на рынке США появились первые роботы марки «Версотран» (фирмы «Америкэн мэшин энд фаундри»), предназначенные для промышленного применения (рис. 1.5). Рис. 1.5. Один их первых промышленных роботов «Весотран». Одновременно возник термин «промышленный робот», по-видимому, предложенный этой фирмой. В то же время в США появились роботы «Юнимейт- 1900», которые получили первое применение в автомобильной промышленности на заводах фирм «Дженерал моторс», «Форд» и «Дженерал электрик» (рис. 1.6). Рис. 1.6. Один их первых промышленных роботов «Юнимейт». Хронология дальнейшего развития производства роботов за рубежом такова: в 1967 г. начат выпуск роботов в Англии по лицензии США, в 1968 г. — в Швеции и Японии (тоже по лицензиям США), в 1971 г. — в ФРГ, в 1972 г. — во Франции, в 1973 г. — в Италии. Динамика роста парка роботов в мире выглядит следующим образом: год 1975 1980 1985 1990 1995 2000 Количество роботов (тыс.шт.) 8,5 30 90 400 800 1200 В среднем в год парк роботов возрастает на 20-30% и в 1998 году он впервые превысил 1 млн.шт. Первое место в мире по производству и применению роботов уверенно занимает Япония, где сосредоточена большая часть мирового парка роботов. Далее следуют США, Италия, Франция, Швеция. Большая часть этого парка используется в промышленности, примерно половина – на основных технологических операциях, где требуются наиболее сложные роботы. Доля таких роботов неуклонно растет. Технический прогресс в развитии роботов идет прежде всего в направлении совершенствования систем управления. Первые промышленные роботы имели программное управление, в основном заимствованное от станков с числовым программным управлением (ЧПУ). От них же были взяты приводы. Эти роботы получили название роботов первого поколения. Второе поколение роботов – роботы с адаптивным управлением. Это очувствленные роботы, т.е. снабженные сенсорными системами, главными из которых являются системы технического зрения (СТЗ). Первые промышленные роботы с развитым очувствлением, включая техническое зрение, и микропроцессорным управлением появились на рынке и начали получать практическое применение в 1980 – 1981 гг. прежде всего на сборке, дуговой сварке, контроле качества, для взятия неориентированных предметов, например, с конвейера. Это снабженные видеосистемами роботы «Пума», «Юнимейт», «Ауто-плейс», «Цинциннати милакрон», «Аид-800», сборочные робототехнические системы фирм «Хитачи», «Вестингауз» (система «Апас»), «Дженерал моторс» (система «Консайт»). Доля таких роботов в общем парке роботов неуклонно растет и приближается к 50% несмотря на то, что эти роботы в несколько раз дороже роботов с программным управлением и значительно сложнее в обслуживании. Однако это окупается неизмеримо большими функциональными возможностями, а, следовательно, и областями применения. Третье поколение роботов – это интеллектуальные роботы, т.е. с интеллектуальным управлением. Пока эти роботы – предмет исследований и опытных разработок. В 1967 г. в США (Станфордский университет) был создан лабораторный макет робота, снабженного техническим зрением и предназначенного для исследования и отработки системы «глаз — рука», способной распознавать объекты внешней среды и оперировать ими в соответствии с заданием [1]. В 1968 г. в СССР (Институтом океанологии Академии наук СССР совместно с Ленинградским политехническим институтом и другими вузами) был создан телеуправляемый от ЭВМ подводный робот «Манта» с очувствленным захватным устройством, а в 1971 г. — следующий его вариант с техническим зрением и системой целеуказания по телевизионному экрану (рис.1.7) [2]. Рис.1.7. Один из первых отечественных подводных роботов «Манта» с техническим зрением и манипулятором, управляемым от ЭВМ. В 1969 г. в США (Станфордский научно-исследовательский институт) в рамках работ по искусственному интеллекту был разработан экспериментальный макет подвижного робота «Шейки» с развитой системой сенсорного обеспечения, включая техническое зрение, обладавшего элементами искусственного интеллекта, что позволило ему целенаправленно передвигаться в заранее неизвестной обстановке, самостоятельно принимая необходимые для этого решения (рис. 1.8). Рис. 1.8. Лабораторный интегральный подвижный робот СРИ («Шейки») Станфордского научно- исследовательского института (США): 1 – привод колеса 9; 2 – ролик; 3 – датчик контакта; 4 – устройство управления телевизионной камерой; 5 – бортовое устройство управления роботом, связанное со стационарной ЭВМ; 6 – неподвижный оптический дальномер; 7 – антенна системы радиосвязи; 8 – подвижная телевизионная камера; 9 – одно из двух мотор-колес. В 1971 г. в Японии также были разработаны экспериментальные образцы роботов с техническим зрением и элементами искусственного интеллекта: робот «Хивип», способный самостоятельно осуществлять механическую сборку простых объектов по предъявленному чертежу (рис.1.9), и робот ЭТЛ-1 (рис.1.10). Рис. 1.9. Экспе- риментальный робот «Хивип» для механи- ческой сборки прос- тых объектов по чертежу Централь- ной научно-исследо- вательской лаборато- рии фирмы «Хитачи» (Япония). Рис.1.10. Экспериментальный Электромеханический робот ЭТЛ-1 электротехнической лаборатории ЭТЛ (Япония). В этот период и в ряде других стран создают подобные экспериментальные установки, так называемые интегральные роботы, включающие манипуляторы, управляющие ЭВМ, различные средства очувствления и общения с человеком- оператором, которые предназначены для проведения исследований в области создания роботов следующих поколений, а также искусственного интеллекта [1]. Одновременно развернулись работы в новой специфической области робототехники — шагающие машины как принципиально новое транспортное средство повышенной проходимости, образцом для которого являются ноги животных и человека. Были созданы экспериментальные образцы четырех- и шестиногих транспортных машин, протезов ног человека, так называемых экзоскелетонов, для парализованных и тяжелобольных (рис. 1.11) [3,4]. Как уже упоминалось во введении, одним из основных направлений применения роботов, которое в значительной мере определяет темпы и проблематику развития современной робототехники в целом, являются гибкие автоматизированные производства прежде всего в машиностроении. Роботы, как универсальное гибкое средство для выполнения манипуляционных действий – важный компонент таких производств. История гибкой автоматизации началась в 1955 г. с появлением станков с ЧПУ. Именно такого типа автоматическое технологическое оборудование с быстросменяемыми программами работы является основой для создания гибких, т.е. быстро перестраиваемых на выпуск новой продукции, производств. Однако для реализации идеи гибкой автоматизации, был необходим еще ряд условий. Этим и объясняется, что первые станки с ЧПУ распространялись очень медленно. За десять лет их доля в общем парке станков в технически передовых странах не 1 |
Любопытно напомнить, что в 1937 г. на Всемирной выставке в Париже демонстрировался радиоуправляемый подвижный робот, созданный советским восьмиклассником В.Машкевичем. К этому времени уже окончательно
«прижился» термин «робот», а идеи робототехники все более энергично использовались в научно-фантастической литературе.
1.2. Возникновение и развитие современной робототехники
Как уже было указано, современная робототехника возникла во второй половине XX столетия, когда в ходе развития производства появилась реальная потребность в универсальных манипуляционных машинах-автоматах, подобных
«механическим людям», описанным К. Чапеком, и одновременно были созданы необходимые для их создания научно-технические предпосылки и прежде всего кибернетика и вычислительная техника.
Современными предшественниками роботов явились различного рода устройства для манипулирования на расстоянии объектами, непосредственный контакт человека с которыми опасен или невозможен. Это манипуляторы с ручным и автоматизированным управлениями. Первые из них были пассивными, т.е. механизмами без приводов, и служащими для повторения на некотором расстоянии движений руки человека целиком за счет его мускульной силы. Затем были созданы манипуляторы с приводами и различными вариантами управления человеком вплоть до биоэлектрического.
Первые такие манипуляторы были созданы в 1940—1950 гг. для атомных исследований, а затем для атомной промышленности (рис.1.3 и 1.4). Подобные манипуляторы получили также применение в глубоководной технике, металлургии и ряде других отраслей промышленности.
Первые полностью автоматически действующие манипуляторы были созданы в США в 1960—1961 гг. В 1961 г. был разработан такой манипулятор, управляемый от ЭВМ и снабженный захватным устройством, очувствленным с помощью различного типа датчиков — контактных и фотоэлектрических. Этот манипулятор МН-1 получил название «рука Эрнста» по фамилии его создателя Г.
Эрнста [1]. По современному определению, это был прообраз очувствленного робота второго поколения с адаптивным управлением, что позволяло ему, например, находить и брать произвольно расположенные предметы.
ЧПУ и повышение их надежности.
Роботы как другой обязатель- ный компонент гибкой автоматиза- ции появились в промышленности, как уже было указано, несколько раньше. В результате появились все необходимые компоненты для развития гибких автоматизирован- ных производств, а именно: технологическое оборудование с программным управлением, микропроцессоры как универсаль- ное гибкое средство для обработки информации и роботы как универсальное гибкое средство для манипуляционных действий, тре- бующихся при выполнении основных технологических операций (сборки, сварки, окраски и т.п.) и различных вспомогательных операций по обслуживанию другого оборудования.
Одновременно роботы начинают все более широко проникать и в другие отрасли хозяйства, включая горное дело, металлургию, строительство, транспорт, легкую и пищевую промышленность, сельское хозяйство, медицину, сферу обслуживания, освоение океана и космоса, военное дело. В последние годы все ускоряющимися темпами растет доля парка роботов, занятых вне промышленности и, в частности, в быту.
Почти во всех технически развитых странах созданы национальные ассоциации по робототехнике. В ряде стран имеются финансируемые государством национальные программы по этой проблеме. Развиваются такие программы на международном уровне.
1.3. Развитие отечественной робототехники
Первые серьезные результаты по созданию и практическому применению
Рис.1.11. Экзоскелетон.
Воронеж) был разработан автоматический манипулятор с простым цикловым управлением для переноса и укладывания металлических листов. Первые промышленные образцы современных промышленных роботов с позиционным управлением были созданы в 1971 г. (УМ-1, «Универсал-50», УПК-1). В 1968 г., как уже упоминалось, был создан первый управляемый от ЭВМ подводный автоматический манипулятор. В 1971г. в Ленинградском политехническом институте был создан экспериментальный образец интегрального робота, снабженного развитой системой очувствления, включая техническое зрение и речевое управление (рис. 1.12) [2]. В том же году в Ленинграде состоялся первый
Всесоюзный семинар по роботам, управляемым от ЭВМ.
Начиная с 1972 г. работы в области робототехники приняли плановый характер в масштабе страны. В 1972 г. Постановлением Госкомитета СССР по науке и технике была сформулирована проблема создания и применения роботов в машиностроении как государственно важная задача и определены основные направления ее решения. В следующем году была утверждена первая программа работ по этой проблеме, которая охватила основные отрасли промышленности и ведомства, включая Академию наук и высшую школу. В соответствии с этой программой к 1975 г., были созданы первые 30 серийно пригодных промышленных роботов, в том числе универсальных (для обслуживания станков,
Рис.1.12. Экспериментальный интегральный робот ЛПИ-2: 1, 2 – электромеханические манипуляторы со съемными очувствлен- ными схватами; 3 – телевизионная камера;
4 – задающая рукоятка для ручного управления; 5 – речевое командное устройство; 6 – очувствленный стол с фотодиодными линейками; 7 – ультразву- ковой локатор. прессов, для нанесения покрытий и точечной сварки) на пневмо-, гидро- и электроприводах, стационарных и подвижных. В следующей пятилетке эта работа была продолжена на основе новой пятилетней программы. Было создано более 100
Одновременно были начаты работы по унификации и стандартизации промышленных роботов по соответствующей программе Госстандарта СССР.
Фундаментальные и поисковые работы в области робототехники были развернуты на основе программ Академии наук и высшей школы, которые были увязаны с комплексной программой Госкомитета СССР по науке и технике.
К концу 1980 г. парк промышленных роботов в стране превысил 6000 шт., что находилось, например, на уровне парка роботов США, и составляло более 20% парка роботов в мире, а к 1985 г. превысил 40 тыс.шт., в несколько раз превзойдя парк роботов США и достигнув 40 % мирового парка.
Первые промышленные роботы второго поколения со средствами очувствления появились в отечественной промышленности на сборочных операциях в приборостроении с 1980 г. Первый промышленный робот с техническим зрением МП-8 был создан в 1982 г. [2].
В 1975 r впервые был начат выпуск инженеров по робототехнике в
Ленинградском политехническом институте в рамках существующих специаль- ностей. В 1981 г. была введена новая специальность инженера-электромеханика
«Робототехнические системы» и организована их подготовка в ряде ведущих вузов страны.
К сожалению, с распадом СССР вся эта плановая работа по развитию отечественной робототехники на государственном уровне прекратилась.
Практически прекратилось серийное производство роботов. Их парк сократился более чем на порядок вместе с сокращением производства в стране в целом. В результате к 1995 г. разработки и применение роботов в России сузилось до задач обеспечения работ в экстремальных ситуациях (стихийные бедствия, аварии, борьба с террористами и т.п.), когда без роботов задача не может быть решена.
Правда, в этой сфере отечественная робототехника не только не потеряла ранее достигнутого научно-технического уровня, но и продолжает развиваться, в том числе путем участия в различных международных проектах и программах. На рубеже 2000 года начали возрождаться отраслевые и ведомственные научно- технические программы по робототехнике и межотраслевые по линии Миннауки по отдельным особо государственно важным ее аспектам. Все это позволяет надеяться на будущее возрождение отечественной робототехники в полном объеме по мере восстановления нашей экономики и народного хозяйства.