|
Современные роботы весьма разнообразны. В широком смысле понятие "робот" включает класс технических систем, которые воспроизводят двигательные и интеллектуальные функции человека. При таком подходе к роботам можно отнести вычислительные и логические машины, машины, играющие в шахматы, сочиняющие музыку, автоматические переводчики, кассиры, автопилоты и т. д. Поэтому все роботы можно разделить на манипуляционные, локомоционные (шагающие, самодвижущиеся, экзоскелетоны), информационные, творчески-игровые. Далее будут рассматриваться только манипуляционные роботы.
Следует различать биотехнические, интерактивные и автоматические роботы. Биотехническими называются роботы, которые не обладают собственной памятью и непрерывно управляются человеком. Простейшими являются роботы с командным управлением, когда нажатием на кнопку, тумблер или рукоятку человек-оператор пускает в ход привод одной степени подвижности. Точности этого робота невелика. Такое устройство еще нельзя назвать роботом — это его низшая ступень.
Следующий вид биотехнического робота — копирующий. Обычно имеется задающее устройство, кинематически подобное руке робота. В его суставах находятся датчики следящих систем, приводы которых размещаются в соответствующих суставах исполнительной руки. Перемещая рукоятку задающего устройства, оператор создает нужную ориентацию рабочего органа руки. Недостатком такого вида управления является отсутствие обратной связи по усилию: оператор не ощущает действия нагрузки. Чтобы устранить этот недостаток, управляющая рукоятка снабжается автоматическим устройством имитации нагрузки. Тем не менее такой способ управления достаточно утомителен.
В полуавтоматических манипуляторах, в отличие от предыдущих, имеется специализированное вычислительное устройство. Сигнал управления подается человеком с помощью управляющей рукоятки, которая может иметь любую схему; отличающуюся от схемы руки робота . Нажимая на рукоятку в произвольном направлении, человек-оператор задает направление и скорость движения рабочего органа. Сигналы, снимаемые с рукоятки, поступают в специальное вычислительное устройство, в котором формируются команды для каждой степени подвижности. Такой способ управления более удобен для человека, энергетически экономичнее и менее утомителен.
К интерактивным относятся роботы с системой управления человек—машина. У автоматизированных интерактивных роботов имеет место чередование биотехнических и автоматических режимов работы. При выполнении некоторых задач робот работает в автоматическом режиме по программе; другие задачи, которые нельзя запрограммировать, реализуются под управлением человека. При супер-визорном управлении человек-оператор наблюдает по экрану обстановку в месте действия робота, подает в управляющую ЭВМ команды, предписывающие перемещения его звеньев. Робот выполняет эти команды в автоматическом режиме. Затем следуют другие команды. Диалоговое управление осуществляется при взаимодействии ЭВМ с человеком на языках различного уровня, в том числе на языке человека. При этом все манипуляции производятся автоматически, но планирование их осуществляет ЭВМ совместно с человеком. ЭВМ участвует в выработке решений о дальнейших действиях и наилучшем способе управления. Смысл применения всех интерактивных систем управления — использование интеллекта человека в сложных, непредвиденных ситуациях.
Функциональная схема автоматического робота. Достаточно развитый робот состоит из трех систем: информационной, управляющей, исполнительной. Информационная (сенсорная) система, как и органы чувств человека, предназначена для сбора информации о состоянии внешней среды. В качестве ее элементов используются телевизионные, светолокационные, ультразвуковые, тактильные и другие датчики. Управляющая система, как и мозг человека, служит для выработки законов управления двигателями исполнительных органов на основании существующих предписаний (программ) и собранной информации. Исполнительная система служит для отработки управляющих сигналов. Она реализуется в виде манипулятора.
Манипулятор — оснащенное рабочим органом механическое устройство, предназначенное для перемещения в пространстве тела (объекта манипулирования), удерживаемого захватом. Манипулятор (лат. "manipulus" — пригоршня) можно рассматривать как аналог руки человека. Его конструкция в большей степени определяет возможности робота. Эти возможности значительно ниже возможностей руки человека, которая обладает 27 степенями подвижности или, если не учитывать движения пальцев руки, 12 степенями подвижности. Число степеней подвижности манипулятора ограничено и обычно не превышает семи.
|
