Занимательная анатомия роботов


НазваниеЗанимательная анатомия роботов
страница1/11
Дата публикации15.03.2013
Размер1.23 Mb.
ТипДокументы
userdocs.ru > Журналистика > Документы
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
ВАДИМ МАЦКЕВИЧ

ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ АНАТОМИЯ РОБОТОВ

Издательство «Радио и связь», 1988

ВВЕДЕНИЕ.

РОБОТЫ — ПОМОЩ­НИКИ ЧЕЛОВЕКА

Как только не называют нынеш­нее столетие — «атомный век», «космический век», «век электроники». С не меньшим основанием можно на­звать его веком роботов. Еще совсем недавно эти устройства существовали лишь на страницах научно — фантастических книг. Сегодня на многих наших пред­приятиях роботы активно помогают человеку в его не­легком труде.

В СССР создана новая отрасль машиностроения — промышленная робототехника. На предприятиях страны сейчас действуют тысячи роботов, а уже к кон­цу 1987 года их количество вырастет до десятков ты­сяч. Партия и правительство уделяют огромное вни­мание созданию роботов и их внедрению в производ­ство. Почему это так важно? Дело в том, что роботы освобождают людей от монотонного неинтересного труда, принимая его на свои железные плечи.

Но облегчение труда людей — не единственная «за­слуга» роботов. Применение роботов увеличивает про­изводительность труда в 2 — 3 раза. Внедрение одного робота способно дать экономический эффект от 8 до 12 тыс. рублей в год.

Важным фактором развития нашего социалистиче­ского государства является максимальное использова­ние достижений науки и техники. Научно — техническая революция и социальный прогресс играют все боль­шую роль в повседневной жизни миллионов советских людей. Постоянно совершенствуются техника и про­изводство. Сейчас широкое применение промыш­ленных роботов поставлено на первое место среди ак­туальных народнохозяйственных проблем, связанных с внедрением достижений науки в практику. Решение этой грандиозной задачи идет полным ходом. Роботы уже «зачислены в штат» московских заводов ЗИЛ и «Динамо», они работают на Западно — Сибирском ме­таллургическом заводе, Петродворцовом часовом заводе, на многих предприятиях приборостроения и электронной техники.

В недалеком будущем будут созданы целые за­воды, где на всех работах, начиная от проектирования и планирования производства и кончая упаковкой го­товой продукции, будут заняты роботы. Кстати, такие автоматизированные производства становятся фактом сегодняшнего дня: уже выдают продукцию полностью автоматизированные цехи — например, на Днепропе­тровском электровозостроительном заводе.

Что же, кроме облегчения условий труда, приобре­тет человек, переложив часть своих обязанностей на плечи роботов? Очень многое. Прежде всего примене­ние современных автоматических манипуляторов, в полном смысле слова «думающих», «самообучаю­щихся» машин, дает возможность быстро перестраи­вать производство на выпуск новой продукции.

Использование роботов открывает перспективы со­здания принципиально новых технологических процес­сов, в которых невозможно непосредственное участие человека. Например, человек при стоградусной жаре или, скажем, в условиях сильной радиации работать не может, а робот — пожалуйста.

Комплексное применение промышленных роботов уже сегодня позволяет повысить производительность труда в 1,5 — 2 раза, почти в 2 раза — сменность работы оборудования и, между прочим, существенно улучшает общую культуру производства.

И наконец — фактор социальный. Роботы возьмут на себя практически весь неквалифицированный труд. Они заменят человека на тяжелой, опасной, монотон­ной, малоинтересной работе, а человек, став квалифи­цированным оператором, будет ими управлять, обу­чать их и настраивать.

Роботу не требуется жилье, столовая, транспорт, чтобы добраться до работы, он не простужается, не уходит в отпуск... Словом, очень многое, что необхо­димо человеку, роботу не нужно. Ему нужен человек, хорошо его знающий и умеющий им управлять. Мо­лодой отрасли производства необходимы молодые ру­ки. Не случайно XIX съезд ВЛКСМ в своей резолюции записал слова о шефстве комсомола над созданием робототехники.

Нужны грамотные, высококвалифицированные ин­женеры, техники, рабочие. Нужен качественно новый уровень подготовки операторов. Сейчас специалистов по робототехнике начали готовить в очень многих тех­нических вузах страны.

Роботы все увереннее входят в нашу жизнь. К встрече с ними нужно готовиться, нужно научиться ими пользоваться. Они — уже реальность, но очень ча­сто в них воплощаются новые, фантастические идеи. И естественно, мы не можем не интересоваться таки­ми машинами независимо от того, какую профессию намерены избрать в будущем.

Пытливый ум ищет ответы на десятки вопросов при встрече с любой машиной, будь то простые часы — ходики или мощная ракета. Роботы же вызывают особый интерес. Как они устроены? Как работают? Действительно ли они способны заменять человека? Можно ли своими руками построить робот или хотя бы его модель? Последний вопрос особенно волнует юных любителей техники, пытливых и любозна­тельных энтузиастов, тех, кто сам с увлечением изо­бретает, конструирует, собирает.

Кажется, где уж разобраться и справиться со всеми сложностями школьнику, не имеющему еще даже за­конченного среднего образования! Но чем раньше на­ши будущие конструкторы «разумных» машин овла­деют азбукой роботостроения на самых простейших моделях, тем больше они сделают в будущем. Жизнь показывает, что создание многих элементов роботов и их моделей вполне доступно школьникам.

Немало юных энтузиастов в разных концах нашей страны уже занимаются этим интересным делом. По­мочь им — наша задача.

Подробнее о том, что такое роботы, как и где они используются, можно узнать из многих книг об этих разумных машинах. Их написано немало, и некоторые из них указаны в списке литературы, приведенном в конце этой книжки.

В.И. Ленин говорил: «Нужно всюду больше вво­дить машин, переходить к применению машинной тех­ники возможно шире».

Сбываются мечты великого вождя трудящихся! Ро­боты быстро проникают во все сферы повседневной деятельности: транспорт, сельское хозяйство, медици­ну, многие области науки. Очень скоро они придут и в наш быт, в наш дом. Чтобы сделать их своими друзьями, нужно знать их.

^ 1. «ЖИВЫЕ» МАШИНЫ НАСТУПАЮТ
«Робот» — так назвал чешский пи­сатель Карел Чапек в 1920 году придуманное им чело­векоподобное существо, персонаж пьесы «RUR» («Рос-сумские универсальные роботы»). Один из героев пьесы, генеральный директор компании «РУР», отве­чая на вопрос, что такое роботы, говорит: «Роботы — это не люди ... они механически совершеннее нас, они обладают невероятно сильным интеллектом, но у них нет души». Так впервые появилось новое понятие «ро­бот», которое вскоре из фантастической литературы перешло в науку и технику. В пьесе «РУР» роботы, первоначально созданные для замены людей на заво­дах, вскоре вышли из — под контроля людей и при­нялись уничтожать своих создателей. Так К. Чапек ил­люстрирует мысль о том, что техника может при­носить человечеству пользу, только находясь в честных, добрых руках.

Дискуссии вокруг робота и его искусственного ин­теллекта, показывают, что люди понимают опасность, которую таят в себе роботы, служащие силам зла. Передовые ученые и инженеры учитывают это в своей работе.

Идея создания механических человекоподобных су­ществ имеет весьма почтенный возраст. В одном из древнегреческих мифов говорится о страже царя острова Крит Миноса — медном великане Талосе, со­зданном по образу и подобию человека. Известен ан­тичный миф о Пигмалионе, изваявшем статую и ожи­вившем ее. Вспомните средневековые мечты о гомун­кулу се — искусственном человеке, сказания о глиняном великане Големе..

В начале прошлого века писательница Мэри Шелли написала роман «Франкенштейн». В романе Виктор Франкенштейн, гениальный ученый, создал из неживой материи живое существо, подобное человеку Чудови­ще, поначалу желавшее людям добра, вышло из повиновения, и жестокий бесчеловечный мир сделал его преступником.

Фантастические образы и идеи К. Чапека во многом предвосхитили создание универсального авто­мата, снабженного механической рукой, который полу­чил броское название «промышленный робот».

В Советском Союзе робототехника зародилась в 50-х годах нынешнего столетия. В ту пору в нашей стране началась разработка промышленных роботов или, как их часто называют, автоматических манипу­ляторов. Роботов конструируют и в научных органи­зациях, и в школьных технических кружках. Первый советский робот «В2М» (рис. 1) был создан в 1936 го­ду автором этой книги. В 1937 году этот робот стал экспонатом Всемирной выставки в Париже.

Конечно, это было только начало. За последующие десятилетия советские роботостроители создали нема­ло интересных моделей, получивших высокую оценку. Упомянем о некоторых конструкциях.



^ Рис 1 Первый советский робот.

Рис 2 Робот — гигант выполнен ный на «В2М» С ЮТ г Щегково Московской обмети

На станции юных техников (СЮТ) г. Щелково Мо­сковской области в 1969 году ребята создали киберне­тический робот — гигант (рис. 2), успешно экспонировав­шийся на Всемирной выставке «ЭКСПО — 70» в Японии.

Робот — секретарь, разработанный в Калуге, по за­данной программе включает и выключает освещение, поддерживает постоянную температуру в квартире. В указанное время он включает приемник или телеви­зор. Утром будит хозяина, включая магнитофон с за­писью текста утренней гимнастики. Когда хозяина нет дома, робот отвечает на телефонные звонки, а если надо — записывает сообщение на магнитофонную лен­ту.

О конструкции этих роботов и многих других лю­бительских моделей пойдет речь впереди.
^ «МЕХАНИЧЕСКИЕ РУКИ»
История механических рук на­чинается с ... атомной физики. Дело в том, что многие материалы, с которыми приходится иметь дело в этой области науки, обладают радиоактивностью — свой­ством выделять в окружающее пространство опасные для здоровья человека лучи. Механические руки стали устанавливать там, куда доступ человека нежелателен, а сам он, управляющий руками, располагался в дру­гом, безопасном помещении. Можно сказать, что в этих копирующих манипу­ляторах была использована та же идея, что и в из­вестных всем куклах — марио­нетках (рис. 3). Оператор, работающий на манипуля­торе, рукой приводит в дви­жение управляющий меха­низм, звенья которого со­единены с соответствующи­ми звеньями исполнительно­го механизма, повторяюще­го все движения руки опера­тора.

При работе с радиоак­тивными веществами расстоянии от оператора до исполнительных рук манипулятора может доходить до десятков метров, при работах в подводном мире — до тысяч метров. При применении манипуляторов в кос­мическом пространстве это расстояние будет изме­ряться сотнями тысяч, миллионами километров... Надежное и точное управление на значительном рас­стоянии — вот первое требование, которое предъявляют к любой конструкции копирующего манипулятора. Первое, но не единственное.




Рис. 3. Кукла — марионетка



^ РОБОТ ТИПА «РУКА»
Каждый робот рассчитан на вы­полнение той или иной работы, которая и определяет его конструкцию, размеры, степень подвижности, чис­ло рук и пальцев на руке, грузоподъемность, точность движения и т.д. Независимо от того, стоит ли робот возле станков, передвигается между ними или ползает под потолком, у него всегда есть мощная механиче­ская рука с двумя или четырьмя пальцами. Роботы от­личаются один от другого общим видом, габаритами и техническими характеристиками, но у них есть и об­щие признаки. На рис. 4 изображена структурная схе­ма такого робота. Рукой управляет либо оператор с пульта, либо мозг робота — его ЦВМ (цифровая вы­числительная машина). В блоке памяти находится про­грамма действий робота, которую вводят в него или которую он приобретает во время обучения.

Общий блок управле­ния электрическими, гид­равлическими или пневма­тическими двигателями, расположенными в плече руки, предплечье, в кис­ти, состоит из цепей уп­равления движением ру­ки по каждой из коор­динатных осей. Сколько степеней свободы у ру­ки, столько и цепей уп­равления.

Робот — манипулятор, встав на рабочее место, согласовывает свою работу с обслуживаемым технологическим оборудованием. Движения руки точные, повороты строго рассчитаны во времени. Робот с оборудованием образует автома­тизированную ячейку. Из таких ячеек составляют ро­бототехнологические комплексы или линии. Одно из наиболее распространенных занятий роботов — манипу­ляторов — окраска изделий.



^ Рис. 4. Структурная схема робота.


Окрашивают обычно способом набрызгивания. Чтобы защититься от вредного действия распыляемой краски, приходится работать в специальной маске, а рабочую зону оборудовать специальными защитны­ми устройствами. Это сложно, дорого и все равно не­безвредно для человека. Если же окраску изделий по­ручить манипулятору, а управление им человеку, это оздоровит условия работы и повысит производитель­ность труда.

Процессы формовки кирпича обычно высокомеха­низированы. За формовкой следуют операции пропаривания, обжига, требующие перекладывания кирпича и складывания его в пирамиды определенной конфигу­рации. Эти операции также можно механизировать и автоматизировать, используя манипуляторы. Меха­ническая рука может брать одновременно 5-6 и более кирпичей, каждый из которых весит до 4 кг, и не боит­ся обжечься, даже если они только что из печи.

Стеклянные заготовки для телевизионного кинеско­па могут весить 10-15 кг. Сложный технологический процесс их изготовления требует многократной уста­новки, съема, погрузки. Сотни людей были заняты этой малопроизводительной работой, но им на смену пришли механические руки.

Эти несколько скупых примеров ясно свидетель­ствуют о том, как широко поле деятельности, откры­вающееся перед автоматическими манипуляторами в самых различных областях производства.
^ РОБОТЫ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ —

ОБУЧАЕМЫЕ МАНИПУ­ЛЯТОРЫ
Каждый промышленный робот — манипулятор состоит из двух основных частей: мани­пулятора и устройства управления. Первая отвечает за все необходимые движения, вторая — за управление ими. Описывая конструктивную компоновку робота для промышленности, трудно удержаться от сравнения его с «конструкцией» человека. Каждый промыш­ленный робот имеет мозг — блок управления и механи­ческую часть, включающую тело и руку. Тело робота — это, как правило, массивное основание или, как его называют, станина, а рука — многозвенный ры­чажный механизм — манипулятор. Чтобы рука могла совершать положенное ей многообразие движений, она имеет мышцы — привод. Задача мышц — преобра­зовывать сигналы блока управления в механические перемещения руки. Венчает механическую руку кисть или захватное устройство — схват.

Большинство промышленных роботов имеет одну руку, но существуют и роботы, обладающие двумя, тремя и более руками. Взглянув на руки промышлен­ного робота, почти любой человек, даже не обладаю­щий проницательностью Шерлока Холмса, сможет, не­много подумав, определить сферу «профессиональных интересов» робота. Вот клешни из трех крюков для круглых поковок, вот присоски, как у осьминога, для стеклянных листов, вот ковш для сыпучих материалов, и т.д. и т.п. Еще проще разобраться в обязанностях робота, если руки его снабжены специализированным инструментом: сверлом, краскораспылителем, гайко­вертом и др. Инструмент закреплен прямо на руке, а не в схвате, теперь уже ненужном.




^ Рис 5 «Мягкий схват» робота — мaнnулятора для работы с хрупкими cmeклянными изделиями


На выставке НТТМ — 82 можно было видеть роботы, искусно манипулирующие электролампами (рис. 5). Кроме прочих весьма привлекательных достоинств один из роботов имел хитроумный захват в виде рези­новых гофрированных хоботков. Когда в кисть по­давали воздух, хоботки, раздуваясь, изгибались и за­хватывали лампу за тонкостенную стеклянную колбу с деликатной осторожностью, но прочно. Массу не­жных присосок — пальцев используют для манипуляции мягкими изделиями, например шоколадными конфета­ми или диетическими яйцами.

Различают руки роботов и по размерам: есть эк­земпляры рук для работы с многотонными валами, а есть миниатюрнейшие щипчики — пинцетики для изде­лий микроэлектроники или часовых шестеренок. Неко­торые пальчики — усики манипулируют деталями, разли­чимыми лишь в микроскоп.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Похожие:

Занимательная анатомия роботов iconМихаил Гаспаров Занимательная Греция ocr библиотека сно
«Гаспаров М. Л. Занимательная Греция»: Новое литературное обозрение; Москва; 2004
Занимательная анатомия роботов iconЭкзаменационные вопросы по дисциплине «Анатомия человека»
Анатомия и ее место в ряду биологических дисциплин. Значение анатомии для медицины. Методы анатомических исследований
Занимательная анатомия роботов iconАнатомия (анатомия опорно-двигательного аппарата) объемные требования...
Уровни организации живого организма. Строение клетки. Ткани, органы, системы органов
Занимательная анатомия роботов iconВопросы к экзамену по дисциплине «Анатомия и морфология человека»
Анатомия как наука: предмет изучения, задачи и методы анатомии, связь с другими науками. Понятие об органе, системе органов и аппарате...
Занимательная анатомия роботов iconЭкзаменационные вопросы По курсу анатомия человека Общетеоретические вопросы история анатомии
...
Занимательная анатомия роботов icon«Топографическая анатомия и оперативная хирургия лёгких и органов...
Актуальность темы: Топографическая анатомия легких и средостения является теоретической основой торакальной хирургии
Занимательная анатомия роботов icon«Топографическая анатомия и оперативная хирургия сердца и перикардиальной сумки»
Актуальность темы: Топографическая анатомия сердца и сердечной сумки служит анатомическим обоснованием технологии оперативных вмешательств...
Занимательная анатомия роботов iconОтчет по курсовому проекту по дисциплине «Расчет моделирование и конструирование оборудования»
Общий обзор систем и устройств смазывания мрс и промышленных роботов. Патентный обзор и обзор периодики
Занимательная анатомия роботов icon«Топографическая анатомия и оперативная хирургия переднебоковой стенки живота»
Актуальность темы: Топографическая анатомия переднебоковой стенки живота является анатомической основой технологии грыжесечения,...
Занимательная анатомия роботов icon«Топографическая анатомия и оперативная хирургия надплечья и плеча»
Актуальность темы: топографическая анатомия надплечья и плеча верхней конечности служит обоснованием хирургических вмешательств на...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница