Естественный отбор

Знакомьтесь - роботы!

Второй вариант управления роботом "Версатран" существенно отличается от первого. Принцип его легко понять, вспомнив устройство магнитофона; оно позволяет с помощью микрофона записать на движущуюся магнитную ленту любую мелодию, а затем воспроизвести эту мелодию с помощью динамика.

Звук на магнитной ленте "запоминается" в форме невидимых глазу магнитных меток. В точно такой же форме на магнитной ленте можно "запомнить" перемещения руки. Каждому из управляемых движений робота можно отвести на магнитной ленте отдельную "строку", причем сигналы в этой строке могут управлять не только включениями и выключениями соответствующего привода, но и скоростью движения руки по этому направлению.

У захвата робота имеется дополнительная рукоятка, предназначенная специально для целей обучения. Руку переводят на "ручное управление". Оператор включает магнитофон на запись программы и начинает двигать захват, воспроизводя все движения, которые должен будет потом повторять робот. Движения захвата то замедляются, то ускоряются, соответственно замедляется и ускоряется работа приводов, все эти изменения регистрируются на магнитной ленте. Цикл обучения на этом кончается. Затем оператор переключает робот на автоматический режим. С этого момента магнитная лента - результат обучения робота - становится программой его работы.

Систему управления, обеспечивающую возможность произвольно менять скорости движения руки на протяжении всего рабочего цикла, называют системой непрерывного, или контурного, управления.

Позиционная и непрерывная системы составляют два основных типа систем, используемых при создании промышленных роботов. Обучать роботов можно либо так, как мы только сейчас рассказали, то есть вручную отрабатывая всю программу и заставляя робот запомнить ее в той или другой форме, либо можно рассчитать программу, используя необходимую технологическую информацию, и внести непосредственно в память робота, не моделируя ее в форме движений захвата. Для этого также существуют самые различные способы и устройства.

Семейство "бесчувственных" роботов растет. 3500 роботов, которые, по подсчетам специалистов, работали в 1975 году на производстве, - это не 3500 "Версатранов". Это многие десятки самых различных типов, вариантов, конструкций роботов и систем управления ими: американские роботы "Юнимейт", "Тралфа", "Велдотрон", "Трансива", "Мобилити", "Флэксимен" и другие; японские роботы фирм "Синко Дэнки", "Курода", "Мицубиси", "Фудзикоси", "Аида", "Токио Кэйки" и так далее; английские роботы "Минитрэн", "Минимэн", "Машеми"; роботы шведские и другие. Все они разные, несмотря на то, что все они обладают специфическими, характерными только для роботов свойствами.

Проблемой создания и внедрения промышленных роботов заняты также и советские ученые и инженеры. Они начали заниматься этим еще в 1960-х годах, и в результате ими уже создано много опытных образцов. В числе первых - роботы универсального назначения УМ-1, "Универсал-50", УПК-1. Проблемам робототехники, обещающей освободить человека от утомительного, однообразного, вредного труда, в нашей стране уделяют особое внимание.

Роботы первого поколения сегодня переживают один из самых ответственных периодов своего существования - период внедрения, период "естественного отбора". Идет жестокий отбор их конструкций, причем критерии, по которым он производится, разнообразны и многочисленны - стоимость и универсальность, грузоподъемность и габариты, объем обслуживания и удобство программирования, и, конечно, два чрезвычайно важных критерия, характеризующих точность и быстроту их действия.

Точность и быстрота - основа качества и производительности любого труда - ручного, механизированного, автоматизированного. Нормы времени и нормы точности в той или иной форме содержатся в любом задании, которое выдается человеку, участвующему в процессе производства, будь то оператор у конвейера, рабочий у станка, электромонтажник или редактор. Эти нормы нисколько не противоречат естественному человеческому свойству работать каждому по-своему - как ему удобнее, привычнее. Производственные нормы не подавляют человеческой индивидуальности, они лишь согласовывают миллионы индивидуальностей, позволяют их соразмерить, правильно оценить, обеспечивают коллективность действий,

Коллективные действия, как и коллективные решения, не есть простая сумма множества в точности одинаковых индивидуальных действий. Это намного сложнее. Это результат множества во многом отличающихся действий, по-разному направленных на достижение одной и той же цели, одного и того же результата. Чем сложнее процесс, который необходимо оценить, тем острее необходимость в точных критериях его оценки.

Точность и производительность - два ключевых критерия, по которым оцениваются главные качества подавляющего большинства новых машин, автоматов, любого производственного оборудования. Эти критерии используют не только для оценки результатов труда человека, но и для оценки результатов работы машины.

Значит, когда речь идет о замене у конвейеров, станков, машин коллектива людей комплексом роботов, наличие количественных критериев, в том числе критериев точности и производительности, позволяет оценить эффективность такой замены.

Но, конечно, в полном объеме такая оценка приобретает смысл, когда роботы заменят десятки и сотни тысяч людей, когда они массами будут работать на производстве. Только тогда можно будет надежно оценить и технические, и экономические, и социальные последствия роботизации производства.

А пока идет первый и самый сложный этап внедрения. Он включает не только естественный отбор конструкций роботов, сопровождающийся "межвидовой борьбой" - конкуренцией, соревнованием. Он включает еще и "естественный отбор" технологических процессов, выявление тех из них, которые следует роботизировать сначала, тех, с роботизацией которых торопиться не следует, и тех, которые сегодня вообще не поддаются роботизации, хотя это крайне необходимо.

Роботов приспосабливают для загрузки и выгрузки заготовок и изделий, очистки деталей, сварки и окраски, обслуживания технологических процессов штамповки, литья, прессования, множества других самых разнообразных процессов. А технологические процессы приспосабливают к выполнению их роботами, к их роботизации. Этап внедрения диктует необходимость быстро и надежно формулировать новые требования к конструкциям машин, станков, оборудования и новые требования ко все новым и новым конструкциям роботов первого поколения, и не только к ним, но и к роботам ближайшего будущего, которые должны будут обладать более широкими функциональными свойствами, более высокой квалификацией.

При программировании "бесчувственного" робота подразумевается, что он работает в строго определенных условиях, касающихся не только его, но и внешнего мира, с которым он взаимодействует; имеется в виду, например, что заготовки, грузы и изделия, которые он должен брать, всегда оказываются на одном и том же месте, что там, куда он их должен ставить или класть, всегда будет свободное пространство и тому подобное. Иначе он и не может работать, поскольку его взаимодействие с внешним миром носит односторонний характер: вся информация, которую несет программа, направлена из Центра на периферию, с пульта управления к механической руке, а извне в процессе работы он никакой информации не получает. Правда, каждое из своих движений робот выполняет по замкнутой схеме, по схеме с обратной связью, но эта обратная связь укороченная, она замыкается внутри системы, не охватывает среду "обитания" робота, его рабочее пространство.

В результате получается, что самые небольшие изменения в окружающем мире могут моментально сделать робот непригодным к работе, вывести из строя. Разве можно мириться с такими ограничениями, с такой "уязвимостью" квалифицированной машины? Разве не являются естественными желания и стремления сделать робот по возможности более надежным? Но для этого его надо сделать "умнее".

Современный промышленный робот, механическая рука, управляемая программным барабаном, перфорированной или магнитной лентой, по своей мощности и неутомимости действительно превосходят человеческие возможности. Но неутомимость, сила, разнообразие движений - это ведь черты, характеризующие главным образом механические свойства системы.

Маленькому ребенку можно поручить собрать в коробку кубики, разбросанные по полу. Может быть, он выполнит это задание не самым экономичным образом, совершая много лишних движений, двигаясь не по самой короткой траектории сбора кубиков. Но ребенку достаточно указать только цель, а программу действий он выработает сам в процессе достижения этой цели.

Задачу собрать кубики можно поручить "Версатрану". Если точно указать число и расположение кубиков, а также положение коробки, то он с этой задачей справится лучше ребенка. Но вот если коробки и кубиков не окажется на месте, "Версатран" на это не обратит внимания: он соберет все кубики и сложит их там, где должна быть коробка, либо соберет в коробку не все кубики. Вы понимаете, насколько важно и полезно для многих практических нужд сделать робот поумнее, и еще умнее, и еще?

И.И.Артоболевский, А.Е.Кобринский, 1979 год