Роботы. История развития машин - Александр Алексеевич Прасол
Знаменитый греческий философ Аристотель, наблюдая за современным ему обществом, вывел известную формулу «Город – единство непохожих». Такое определение как нельзя кстати подходит и под определение огромного отряда роботов. Все они представляют единое сообщество, а вот внешний вид, размеры, функции существенно отличаются. И далеко не всегда человекоподобие является лучшим конструктивным решением для робототехники. Есть множество наглядных примеров, которые доказывают этот тезис. Начать, пожалуй, стоит издалека.
Вселенная роботов, а именно так можно назвать механические устройства, призванные заменить труд человека в самых разных отраслях и сферах жизнедеятельности, распространяется не только на объекты на Земле, но и в ближнем космосе. Межпланетные станции и научные зонды отправлены космическими агентствами для изучения ближнего и дальнего космоса, планет Солнечной системы и в другие галактики. Они рассчитаны на многолетнюю работу в отрыве от Земли. В автоматическом режиме исследуют космические излучения, приближаясь к планетам нашей Солнечной системы, делают фотоснимки в различных спектрах, а полученные результаты пересылают на Землю. Три ведущие космические державы – Советский Союз, а затем Россия, Соединенные Штаты Америки и Китай – уже на протяжении нескольких десятилетий отправляют далеко за пределы орбиты нашей планеты исследовательские зонды и межпланетные станции. Все они, безусловно, относятся к семейству роботов, поскольку способны выполнять свои функции в автоматическом режиме. Для такой работы были разработаны уникальные устройства.
Во время работы первой Всероссийской школы по искусственному интеллекту и большим данным, которая проводилась в Национальном центре физики и математики в Сарове, мы познакомились с академиком Игорем Каляевым. Игорь Анатольевич – личность хорошо известная в научных кругах не только России, но и мира. Сфера его научно-технических интересов выходит далеко за рамки проблематики искусственного интеллекта и извлечения новых знаний при помощи нейросетей. В далекие годы, когда в Советском Союзе разрабатывалась программа марсианских исследований, он принимал самое непосредственное участие в создании «марсохода», автоматического устройства, способного передвигаться по поверхности Красной планеты и собирать научный материал о химическом составе и механических свойствах ее грунта. Собранные данные затем в агрегированном виде должны были передаваться на Землю.
Расстояние между планетами составляет громадную величину, поэтому робот-марсоход должен быть полностью автономным. Управленческие команды между Центром управления полетами и марсоходом могли преодолевать космическое пространство от нескольких десятков до сотен секунд. В этом случае управление роботом было затруднено. К тому же, никто не мог знать, какая поверхность у четвертой планеты Солнечной системы. И марсоход сделали… шагающим, как бывают шагающие экскаваторы для громадных рудных карьеров. Устойчивые «ноги-опоры» поднимали тело робота над поверхностью и перемещали его вперед или назад. Программное обеспечение и исполнительные механизмы для управления роботом и разрабатывал Игорь Каляев.
Мы пообщались на темы робототехники. Игорь Анатольевич рассказал, насколько сложными и технологичными стали современные роботы, как удается загрузить их электронный мозг программным обеспечением, насколько приблизились автоматические аппараты к живой материи и человеческому интеллекту.
Но для этого роботам нужно было пройти значительную эволюцию – от примитивного робота ростовского мальчишки Вадима Мацкевича до современных бионических роботов, сочетающих механические приводы и органические материалы, свойственные живой природе.
Для человека робот должен стать эффективным помощником. И заменять его в труде. Именно такую мысль вывел Карел Чапек в своей фантастической пьесе. И чаяния человечества сбылись. В настоящее время промышленные роботы применяются практически во всех отраслях промышленности. В развитых странах уже выросло целое поколению людей, которое не видело производства без роботов. Их история насчитывает уже более трех четвертей века.
Интересно, что руководство России уделяет внедрению промышленных робототехнических систем огромное внимание. Связано это, в первую очередь, со стремлением повысить производительность труда. Людские ресурсы, особенно высококвалифицированные рабочие, являются определяющим фактором развития любого производства.
С таким подходом мне довелось познакомиться на одном из старейших российских предприятий – знаменитых Ижорских заводах, основанных еще в 1722 году Петром Великим. Тогда на лесопильне, принадлежавшей Александру Меньшикову, построили завод, который обслуживал нужды Адмиралтейства. За триста лет ижорцы несколько раз меняли профиль предприятия, но неизменным оставалось стремление давать продукцию самого высокого качества. Сегодня заводы принадлежат госкорпорации «Росатом». Для атомной энергетики и нефтегазового комплекса страны здесь изготавливают высокотехнологичную продукцию. И это является объяснением, почему даже рабочие, управляющие рядом сложных роботизированных станков, имеют высшее инженерное образование.
Для роботизированных производственных линий ключевое значение имеет не квалификация рабочих, а компетенция инженеров-технологов, которые разделяют процесс на элементы и обучают умную технику. В управляющие компьютеры задания поступают прямо из проектного бюро. И операторы только следят за ходом работы на экране монитора, куда выводится вся информацию о производстве продукции.
В развитых странах на 10000 рабочих мест приходится 1000 промышленных роботов. И первую строчку рейтинга с такими показателями занимает Южная Корея. На втором месте – крошечный (по меркам других стран) Сингапур. Здесь 670 роботов на то же количество работающих. Следом идут Япония (399) и Германия (397).
Именно на лидеров роботизации призывает ориентироваться президент России Владимир Путин. Как это сделать?
Достаточно посмотреть на опыт нашего восточного соседа – Китая. Вторая по мощности экономика мира на протяжении последних 10–15 лет вкладывает огромные средства в роботизацию. Китайцы автоматизируют все, что поддается автоматизации. Одним из примеров создания предприятий с нуля по самым высоким технологическим требованиям является завод, принадлежащий бренду Haier, на котором будут собирать стиральные и стирально-сушильные машины премиального бренда Casarte. В цехах завода, который выпускает в год 2 миллиона машин, практически нет людей. Все операции переложены на плечи, точнее, манипуляторы, роботов. И они работают, как слесари высшей квалификации!
Китай сегодня – самая населенная страна мира. Казалось бы, трудовых ресурсов в избытке, китайцы очень дисциплинированные работники. Именно это их качество привело к тому, что страна за несколько десятилетий стала мировой фабрикой высоких технологий. И все же роботы приходят в цеха, обеспечивая круглосуточную безостановочную работу сборочных конвейеров. И китайская производственная марка все больше отдаляется от понятия «китайский ширпотреб». Роботы делают свою высшую миссию безукоризненно!
Глава 5
Промышленные роботы шагают по планете
Первый промышленный робот был создан изобрета-телем самоучкой Джорджем Деволом в 1959 году. Робот весил две тонны и управлялся программой, записанной на магнитном барабане. Создатели использовали гидравлические приводы, а точность манипулятора составляла 0,254 мм. В результате
