Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Генетико-прогностическое описание СОД 1 страница




Техническая реализация СОД

Моделирование СОД

 

2.2.1. Классификация приводов

 

Привод, как известно, включает, прежде всего двигатель и устройство управления им. Кроме того, в состав привода могут входить различные механизмы для передачи и преобразования движения (редукторы, преобразователи вращательного движения в поступательное и наоборот), тормоз и муфта.

К приводам, применяемым в роботах, предъявляют весьма жесткие специфические требования. В связи с необходимостью встраивания приводов в исполнительные системы робота – в манипуляторы и системы передвижения габариты и масса приводов должны быть минимальными. Приводы в роботах работают в основном в неустановившихся режимах и с переменной нагрузкой. При этом переходные процессы в них должны быть практически неколебательными. Важными параметрами приводов роботов являются также надежность, стоимость, удобство эксплуатации. Требования, предъявляемые к их способу управления, быстродействию и точности, непосредственно определяются соответствующими требованиями к роботу в целом. В частности, обычно требуется, чтобы скорость поступательного движения на выходе приводов роботов в среднем составляла от долей до нескольких м/c при погрешности отработки перемещения в долях миллиметра.

В роботах нашли применение практически все известные типы приводов: электрические, гидравлические и пневматические; с поступательным и вращательным движением; регулируемые (по положению и скорости) и нерегулируемые; замкнутые (с обратной связью) и разомкнутые; непрерывного и дискретного действия (в том числе шаговые).

На рис. 2.9 приведена типовая схема привода манипулятора. Наряду с общей обратной связью по положению в схеме имеется обратная связь по скорости, которая играет роль корректирующей гибкой обратной связи и часто, кроме того, служит для управления скоростью. В тех случаях, когда механизм М является редуктором и понижает скорость, датчик скорости ставится не как показано на рисунке, а на выходе двигателя перед механизмом, чтобы увеличить снимаемый с датчика сигнал то скорости. Устройство управления может быть непрерывного действия, релейным, импульсивным или цифровым.

Рис. 2.9. Типовая схема приводов манипуляторов:

Д – двигатель, М – механизм передачи и преобразования перемещения,

ДП, ДС – датчики положения и скорости,

УУП, УУП1, УУП2 – устройство управления и две его части

 

Применение пневматических приводов в робототехнике объясняется их дешевизной, простотой и соответственно надежностью. Правда, эти приводы плохо управляемы и поэтому используются в основном как нерегулируемые с цикловым управлением. Пневматические приводы применяют только в роботах небольшой грузоподъемности – до 10; реже 20 кг.

Гидравлические приводы наиболее сложны и дороги по сравнению с пневматическими и электрическими. Однако при мощности 500-1000 Вт и выше они обладают наилучшими массогабаритными характеристиками и поэтому являются основным типом привода для тяжелых и сверхтяжелых роботов. Гидравлические приводы хорошо управляются, поэтому они нашли также применение в роботах средней грузоподъемности, когда требуются высококачественные динамические характеристики.

Электрический привод, несмотря на его хорошую управляемость, простоту подвода энергии, больший КИД и удобство эксплуатации имеет худшие массогабаритные характеристики, чем пневматический и гидравлический приводы. Прогрессивное увеличение в последние годы доли электромеханических роботов в общем парке роботов в мире вызвано быстрым прогрессом в создании новых типов электрических двигателей, специально предназначенных для роботов и позволяющих создавать более компактные комплектные приводы всех требуемых типов. Основная область применения электрических приводов в робототехнике на сегодняшний день – это роботы средней грузоподъемности (десятки килограмм), легкие роботы с высококачественным управлением и мобильные роботы.

Для иллюстрации сказанного на рис. 2.10 и 2.11 приведены обобщенные сравнительные характеристики различных типов приводов по удельной мощности и стоимости. При расчете удельной мощности пневмоприводов учитывалась масса аппаратуры подготовки воздуха, а гидроприводов – масса гидростанции, которые входят в конструкцию роботов.

 

Рис.2.10. Удельная мощность (отнесенная к весу) электрических Э,

гидравлических Г и пневматических П приводов в зависимости

от их абсолютной мощности.

Рис.2.11. Стоимость электрических Э, гидравлических Г

и пневматических П приводов в зависимости от их мощности.

 

2.2.2. Искусственные мышцы

 

Важным бионическим направлением в робототехнике является создание приводов типа искусственная (техническая) мышца. Современные приводы, применяемые в робототехнике, по своим массогабаритным параметрам на порядок уступают поперечно-полосатым мышцам животных и человека. Учитывая, что параметры приводов в значительной степени предопределяют массогабаритные и энергетические характеристики роботов в целом, это определяет интерес к проблеме создания технических аналогов таких мышц.

Одна из очевидных причин неудовлетворительных массовых параметров современных приводов по сравнению с мышцами – это применение в них металлов, особенно ферромагнитных в электрических двигателях. Поэтому первыми разработками приводов, получивших название искусственная мышца, были пневматические приводы, в которых цилиндр с поршнем заменялся эластичной трубкой (резина, полимеры) в оплетке крест-накрест (нейлон). При подаче в трубку воздуха под давлением оплетка заставляет трубку раздуваясь сокращаться на величину до одной трети длины, имитируя работу мышцы. Такие приводы имеют в 3-4 раза меньшую массу, чем пневматические цилиндры на ту же мощность, и поэтому они получили применение, в частности, при протезировании конечностей. Источником сжатого газа при этом служат обычно одноразовые баллончики.

На рис. 2.12 показано устройство реверсивного привода такого типа, примененного в промышленном роботе «Софтарм» фирмы «Бриджестоун» (Япония). Устройство состоит из двух пневматических приводов одностороннего действия. При повышении давления в одном из них и одновременном понижении на ту же величину в другом первый привод сокращается, а второй удлиняется. В результате через трос происходит поворот блока, который связан со звеном манипулятора. Угол поворота блока практически прямо пропорционален разности давлений в приводах. Грузоподъемность шарнирного манипулятора с пятью степенями подвижности робота «Софтарм» – 3 кг при массе 5,5 кг. Погрешность позиционирования – 1.5 мм.

Рис.2.12. Реверсивный гибкий пневматический привод фирмы «Бриджестоун»:

1 – гибкий пневматический привод; 2 – трос; 3 – блок.

 

На рис.2.13 показан вариант пневматической искусственной мышцы, в которой газ под давлением получается непосредственно в самой трубке в результате нагрева электрическим током. При прохождении электрического тока по термоэлементу 3 наполнитель 4 нагревается и выделяет газ. В результате внутри трубки повышается давление и она, раздуваясь, сокращается по длине. После отключения тока наполнитель охлаждается, вновь поглощая выделившийся газ, и мышца приходит в исходное состояние.

Рис.2.13. Сорбиционная искусственная мышца:

1 – хордовая оболочка; 2 – эластичная трубка;

3 – термоэлемент; 4 – наполнитель; 5 – электрические выводы.

 

Длина мышцы – 150-300 мм, диаметр 3-5 мм. Величина сокращения – 10-15 %. Развиваемое усилие – 1-3 Н, при массе мышцы – единицы грамм. Главный недостаток этой мышцы – очень низкое быстродействие: время сжатия больше 30 с, а обратного расслабления еще в 2-3 раза больше. Другой вариант подобной пневматической мышцы с тепловым воздействием – заполнение трубки легкокипящей жидкостью с воздействием на нее внешним источником тепла.

Разновидностью пневматических искусственных мышц являются аналогичные устройства с заменой оплетки продольными тяговыми нитями. Такие конструкции имеют лучшие тяговые характеристики и развивают большие усилия. Еще большие тяговые усилия можно получить при замене газа жидкостью под давлением, т.е. при переходе к гидравлическим искусственным мышцам. Кроме того, такие гидравлические искусственные мышцы обладают более высокой точностью позиционирования и лучшей динамикой как все гидравлические приводы по сравнению с пневматическими.

Наряду с описанными пневматическими и гидравлическими приводами типа искусственная мышца существуют близкие им эластичные приводы, в которых работа совершается за счет изгибных деформаций эластичных полостей. Однако поскольку в этом случае используется деформация не сжатия как у мышц, а изгиба эти приводы формально не относятся к искусственным мышцам. В среднем описанные пневматические и гидравлические искусственные мышцы по сравнению с аналогичными традиционными приводами (цилиндрами) в 3 раза легче, в 2 раза меньше по габаритам и развивают в десятки раз большее усилие на единицу веса.

Кроме реализованных в конкретных конструкциях типов пневматических и гидравлических искусственных мышц в мире ведутся интенсивные исследования и разработки искусственных мышц, основанных на других физических принципах. Наиболее близки к рассмотренным устройствам разработки электромагнитных и электростатических искусственных мышц.

Электромагнитная искусственная мышца состоит из многовитковой обмотки, сжатой в жгут, в котором проводники с электрическим током противоположного направления прижаты друг к другу. При пропускании по ним тока они вследствие электромагнитного силового взаимодействия расходятся в поперечном направлении. В результате длина жгута сокращается подобно описанному выше сокращению пневматических и гидравлических мышц.

Один из первых вариантов электростатической искусственной мышцы представляет собой цилиндр, по оси которого расположен центральный электрод, а по образующим цилиндра – соединенные друг с другом гибкие периферийные электроды. При подаче на центральный и периферийный электроды электрического потенциала возникает электрическая сила, которая отталкивает периферийные электроды от центрального. В результате периферийные электроды изгибаются, вызывая сокращение мышцы. Другой вариант электростатической мышцы представляет собой столбик, составленный из тонких металлических дисков (пленок), разделенных упругими изолирующими прокладками. Все нечетные и все четные диски соединены друг с другом. При подаче на них электрического напряжения разной полярности диски сближаются, сжимая изолирующие прокладки, и мышца сокращается. Вместо изолирующих прокладок может быть использован газ.

В последнее время значительные успехи достигнуты в разработке электростатических искусственных мышц из полимеров, деформирующихся в электрическом поле. Так, силиконовые и акриловые пластины толщиной в десятки мкм под действием напряжения в несколько кВ расширяются перпендикулярно полю более чем вдвое, создавая усилия в десятки Н. линейный привод типа искусственная мышца, выполненный из такой пленки, покрытый с двух сторон эластичными электродами, представляет собой цилиндрическую пружину, покрытую этой пленкой. При приложении к пленке электрического напряжения цилиндр удлиняется.

Аналогичные приводы создаются на основе ионных полимеров и полимерно-металлических композитных материалах. В электрическом поле молекулы этих материалов ионизируются и испытывают механические силы, которые вызывают деформацию (изгиб) материала в направлении, перпендикулярном градиенту электрического поля. На этом принципе был создан, в частности, пятипальцевый схват для манипуляторов.

Разрабатываются также искусственные мышцы на базе различных искусственных волокон, деформируемых под действием химических реагентов. Для всех их характерным является низкое быстродействие (секунды) и величины хода (деформации) порядка 10-15%. Общим достоинством всех предложенных приводов типа искусственная мышца является в несколько раз лучшие массогабаритные параметры по сравнению с традиционными приводами.

 

2.2.3. Микроприводы

 

Развитие микроробототехники в первую очередь потребовало создания соответствующих микроприводов. Для этого наряду с традиционными принципами действия и конструкциями, созданными в рамках традиционного точного машиностроения, были разработаны совершенно новые приводы для микроперемещений, основанные на использовании управляемых гибких деформаций. Одним из таких перспективных типов микроприводов являются пьезоприводы. На рис. 2.14, а показана схема основного элемента такого привода – пьезопреобразователя электрической энергии в энергию механического перемещения. Он представляет собой пакет из пьезокерамических шайб 1 с нанесенными на торцы серебряными электродами, на которые параллельно подается электрическое напряжение. При этом за счет обратного пьезоэлектрического эффекта происходит увеличение или уменьшение толщины шайб в зависимости от полярности приложенного напряжения. На рис. 2.14, б показан другой тип таких преобразователей, основанный на изгибных деформациях многослойных пластин из пьезоэлектрических и пассивных металлических или полимерных слоев. Такие преобразователи имеют больший ход, чем использующие деформацию расширение-сжатие, но худшие точностные и силовые параметры.

Величина перемещения на выходе таких электромеханических преобразователей (ход) – до десятых долей мм; скорость – до 1–2 м/с, погрешность управляемого позиционирования – доли мкм, усилие – сотни Н, мощность – десятки Вт. Из таких преобразователей создаются трехстепенные микроманипуляционные системы. Они часто комбинируются с обычными электромеханическими манипуляционными системами, обеспечивающими перемещение в десятки мм с погрешностью, перекрываемой микроманипуляционной системой. Получается манипулятор, состоящий из последовательно соединенных систем грубого и точного позиционирования, рабочий ход которого определяется первой системой, а точность – второй.

 

Рис. 2.14. Пьезоэлектрические преобразователи микроприводов:

а – с поступательной деформацией растяжение-сжатие:

1 – секция пьезокерамических шайб, 2 – фланец, 3 – шпилька,

4 – гайка, 5 – пластмассовая втулка, 6 – слюдяная шайба;

б – с изгибной деформацией: 1,2 – пьезоэлектрические пластины,

3 – металлическая рессора

 

Помимо пьезоэлектрических существуют микроприводы и других типов – пьезомагнитные, электро- и магнитострикционные, биметаллические, на эффекте памяти формы, электростатические, пневматические, гидравлические.

Для мобильных микророботов, предназначенных для передвижения в узких полостях (тонкие трубопроводы, желудочно-кишечный тракт, кровеносные сосуды человека и т. п.), разработаны специальные микродвижители, реализующие способ передвижения, подобный используемому гусеницами и червями. Вариант такой системы передвижения на пьезоприводах состоит из нескольких пьезоэлектрических сегментов, соединенных центральным стержнем из того же материала. Попарно расширяющиеся за счет пьезоэффекта сегменты выполняют функции фиксаторов, а поступательное перемещение осуществляется путем удлинения центрального стержня. Частота импульсов движения – 10–20 МГц.

Существуют аналогичные системы, основанные на пневматике. На переднем и заднем концах такого микроробота имеются пневмофиксаторы, которые попеременно закрепляются на стенках полости. При этом корпус робота также попеременно удлиняется при закрепленном заднем и сокращается при закрепленном переднем конце. Для передвижения подобных роботов используется и управляемое внешнее силовое магнитное поле.

Основные уже определившиеся области применения микроприводов и основанных на них микроманипуляторов и микророботов – это микрооперации в промышленности (микрообработка, сборка, сварка и т. п.), биологические и фармакологические технологии, медицина (осмотр внутренностей, доставка туда лекарств, хирургические операции).

 

В табл.4.1 приведены основные этапы эволюции движения, начиная с первых возникших на Земле живых организмов и кончая человеком. Около 1 млрд. лет тому назад случайное соединение молекул в Мировом океане дало начало жизни – живую, т.е. размножающуюся клетку. Примерно через 200 млн. лет после этого появились первые многоклеточные, у которых со временем начался эволюционный процесс специализации клеток. Из наружных клеток, развивших способность реагировать на внешние раздражения (механические, химические, температурные и др.), возникли сенсорные клетки – рецепторы. Внутренние клетки, развив способность сокращаться, превратились в мышечные. В результате возникли первые еще беспорядочные рефлекторные движения прежде всего как реакция на внешние воздействия. Необходимая для этого связь между рецепторными и мышечными клетками была сперва реализована химических путем (с помощью специальных веществ – медиаторов), а затем с помощью электрических сигналов. Последнее позволило повысить быстродействие, хотя в начале эти сигналы тоже были ненаправленными, диффузно распространявшимися по всему телу. Затем постепенно оформились определенные пути для этих сигналов и появились соответствующие специальные нервные клетки.

Следующим принципиальным этапом эволюции было развитие специализации частей тела животных. Появились продолговатые животные, один конец тела которых, где помещался рот, постепенно обогащаясь рецепторами, стал главным, т.е. головой. Развитие чувствительности этих рецепторов привело к появлению дистанционных рецепторов – телерецепторов (обонятельных – из вкусовых, слуховых – из механических, зрительных – из температурных). Такая дистанционная чувствительность в определенных направлениях дала толчок к организации локомоций, т.е. к целенаправленному передвижению всего тела. В связи с этим потребовалась координация частей тела, в результате чего появился такой центр управления, как головной мозг, задачами которого стали сбор информации от рецепторов, обработка ее и на этой основе выработка сигналов управления мышцами, т.е. движением тела, как реакция на зарегистрированные внешние раздражения.

Следующий этапный момент в развитии движения животных – появление поперечнополосатой мышцы, которая в сотни и тысячи раз мощнее и динамичнее ранее возникшей гладкой мышцы. С появлением такого мощного двигателя потребовался жесткий скелет (до этого все живые существа были мягкотелыми). Эволюция пошла здесь двумя путями:

наружный скелет в виде панциря, состоящий из отдельных пластинок, соединенных внутри мышцами, у членистоногих;

скелет из костей внутри, а соединяющие их мышцы снаружи, у хордовых (позвоночных).

Второй путь был сложнее первого, так как помимо собственно движения тела требовалось еще поддержание позы и устойчивость тела. Однако именно этот путь обеспечил возможность реализовать значительно более сложные, быстрые и точные движения. В связи с этим, если первый путь завершился на насекомых, то второй привел к млекопитающим и человеку.

Появление поперечнополосатой мышцы и жесткого скелета стимулировало дальнейшее совершенствование управления движением путем развития оперативной сенсорной коррекции движений по текущей информации о внешней среде, т.е. адаптивного управления. Это в свою очередь вызвало дальнейшее совершенствование головного мозга.

Другой важный для нашей темы этап эволюции – появление у земноводных конечностей, которые образовались из парных плавников при переходе к водно-наземному образу жизни. Это привело к дальнейшему усложнению и совершенствованию системы управления. К возникшей ранее системе управления локомоциями, построенной по сегментарному принципу, когда каждая часть туловища управляется соответствующей частью спинного мозга, добавилась система управления конечностями посредством импульсов от головного мозга (который управляет при этом и локомоциями в целом). Постепенно развилась сложная иерархическая система управления – экстрапирамидная двигательная система, в которой образовывались новые уровни управления, решающие все более сложные задачи и действующие через ранее возникшие уровни, вплоть до сегментарного управления через спинной мозг. Пределом совершенства такого управления являются птицы, которые обладают по сравнению с предшествующими им пресмыкающимися исключительной динамичностью и координацией движения. Однако это управление в целом является рефлекторным, т.е. инстинктивным. Соответственно, и кора полушарий головного мозга у них осталась в зачаточном состоянии.

Следующим качественным этапом явилось возникновение прямого, так называемого пирамидного, пути управления мышцами от коры головного мозга параллельно многоуровневому и поэтому довольно медленно действующему экстрапирамидному пути. Этот канал управления движением взял на себя осуществление новых более сложных, быстрых и точных движений и привел в свою очередь к интенсивному развитию коры головного мозга. В результате возник качественно новый тип управления – интеллектуальное управление, основанное на обучении на основании наблюдений, собственного опыта и выработки соответствующих новых алгоритмов поведения. Это достижение принадлежит млекопитающим.

Ниже приведены основные типы локомоции, возникшие в живом мире в процессе эволюции.

1. В воде.

1.1. Передвижение по дну:

- путем подтягивания конца туловища к голове, затем перемещение вперед головы с выпрямлением туловища и т.д.;

- с помощью щупалец, присасывающихся к поверхности и затем сокращающихся по длине.

1.2. Реактивное движение:

- путем быстрого захлопывания створок раковин;

- путем забора и резкого выброса воды (каракатицы, гребешки).

1.3. Гребки хвостом у рака.

1.4. Плавание рыб за счет волнообразных изгибаний тела и движений хвоста с использованием парных плавников как рулей глубины.

1.5. Плавание на поверхности воды (животные).

1.6. Передвижение по поверхности воды (коллемболы и некоторые другие насекомые).

2. В воздухе.

2.1. Махание крыльями (птицы)

2.2. Планирование.

2.3. Парашютирование.

3. Под землей.

3.1. Путем раздвижения (уплотнения) земли (червь расширяет всунутую в землю голову).

3.2. Путем выбрасывания земли назад (кроты, мыши и др.).

4. По земле.

4.1. Ползание (змеи и др.).

4.2. Лазанье.

4.3. Хождение (с использованием разного количества ног).

4.4. Прыганье (на двух и четырех конечностях).

4.5. Бег симметричный, несимметричный, прыжковый, галоп и т.д. (с использованием разного количества конечностей).

Последним этапом эволюции движения в живом мире явилось развитие манипуляционных способностей. Самым совершенным универсальным средством для этого стали руки человека. С этого момента в дальнейшем развитии движений на первое место выступает уже не биологическое совершенствование отдельного человека, а значительно более интенсивное во времени его общественное развитие, включая разделение труда, с доведением до все большего совершенства профессиональных навыков, и развитие орудий труда.

И, наконец, завершением этого процесса явилось создание заменяющих человека роботов как универсальных устройств для манипуляционных и локомоционных действий в общественном производстве и других сферах человеческой деятельности. Дальнейшее совершенствование манипуляционных движений будет происходить, следовательно, уже в результате развития робототехники с преодолением, соответственно, тех принципиальных ограничений, которые присущи человеку и живой природе в целом.

 

Таблица 4.1. Этапы развития движений в живой природе.

 

Новое появившееся качество У кого возникло Сколько лет тому назад
Зарождение живой клетки в океане. Одноклеточные 1 млрд.
Специализация клеток у многоклеточных с возникновением рецепторных, мышечных, а затем и нейронных клеток, осуществляющих связь между клетками, которая привела к возникновению рефлекторности. Губки 800 млн.
Формирование головы со ртом и развитие на ней телерецепторов, ориентированных на внешнюю среду и, соответственно, появление возможности целенаправленного движения всего тела в сторону определенных объектов внешней среды, т.е. локомоций. Черви
Головной мозг как центр координированного управления движением всех частей тела. Высшие моллюски (осьминоги, каракатицы и др.) 500 млн.
Поперечнополосатая мышца и скелет, сперва наружный. Членистоногие (ракообразные и др.)
Внутренний скелет – основа дальнейшего совершенствования двигательных способностей. Рыбы и далее все другие хордовые (позвоночные)
Развитие сенсорной коррекции движений как нового уровня управления движением в функции от текущей информации о внешней среде и соответствующее совершенствование головного мозга.  
Конечности, возникшие из парных плавников рыб при переходе от водного к водно-наземному образу жизни. Земноводные
Экстрапирамидная двигательная система – иерархическая система управления движением, включающая как древние нижние уровни сегментарного управления туловищем, так и новые уровни управления конечностями, развившиеся в головном мозгу и совершенствующиеся у пресмыкающихся, а затем птиц. У последних эта иерархическая система рефлекторного управления достигла наибольшего совершенства. Развился мозжечок, обеспечивающий координацию движений, равновесие. Земноводные, пресмыкающиеся, птицы
Пирамидный путь управления мышцами от коры головного мозга, возникший параллельно с иерархическим экстрапирамидным путем. Этот качественный скачок произошел на фоне эволюционно усложняющегося экстрапирамидного пути в результате развития коры головного мозга (зачатки которой появились еще у пресмыкающихся) и явился базой для освоения новых более совершенных (по сложности, быстродействию, точности) движений и развития самообучения как основы уже не инстинктивного, а разумного поведения. Млекопитающие 100 млн.
Рука для манипуляций в процессе трудовой деятельности человека с использованием орудий труда. В результате развилась современная кора полушарий головного мозга. Человек Специализация людей в трудовом процессе 3 млн. 2 млн.
Биотехнические объекты, включающие живые существа и вживленные технические системы, которые расширяют их возможности Биороботы 30-35
Симбиоз человека и робота – новый этап в развитии живой природы Человек Прогноз

 

4.2. Перспективы развития бионических СУД. Робототехника сегодня и завтра

 

Современная робототехника как новое научно-техническое направление идейно сформировалась через несколько лет после провозглашения Н.Винером концепции кибернетики под ее влиянием.

Робот как нового типа машина-автомат ворвался в сложившуюся классификацию машин как что-то инородное: он может быть и технологической машиной и транспортной и информационной, а может и вообще выпадать из этой категории, выполняя функции технологического устройства, приспособления или средства автоматизации. Правда, и в последнем робот тоже сразу же стал «возмутителем спокойствия» и породил новый термин «роботизация», который никак не вписывается в понятие «автоматизация». До этого были известны манипуляторы, управляемые человеком, однопрограммные автоматические манипуляторы-автооператоры, механические руки. Но, вот, появились манипуляторы с ЧПУ, их назвали роботами, и родилось новое научно-техническое направление – робототехника.

С самого начала в развитии робототехники определялись две, правда, сперва довольно слабо связанные цели – прикладная и фундаментальная. Прикладная цель была объективно обусловлена развитием современного производства, а именно переходом к комплексной гибкой автоматизации, к гибким автоматизированным производствам. Здесь одной из первоочередных задач стало создание выявленного в ходе этих работ недостающего звена в перечне компонентов таких производств, которое должно заменять человека, выполняющего различные манипуляционные операции – основные технологические и вспомогательные. Из этой задачи сразу же выделилась как отдельная задача высвобождения людей от опасных и вредных работ. Затем по мере развития робототехники, естественно, возникла задача создания средств робототехники, предназначенных для работ, которые принципиально не могут выполняться с помощью или даже просто в присутствии людей (дальний космос, глубины океана, новые интенсивные безлюдные технологии и т.д.). Возникли экстремальная робототехника, медицинская микроробототехника, биоробототехника, шагающие машины и другие специальные разделы робототехники. Появилось роботостроение с международной кооперацией и специализацией. Постепенно сложились определенные принципы построения, проектирования и применения средств робототехники и основанных на них технических систем. Определились основные области применения и перспективы их расширения, основанные на реальных технических и экономических характеристиках этой техники.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-12-29; Просмотров: 470; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.008 сек.