Василенко Н.В., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. - Основы робототехники (1071028), страница 13
Текст из файла (страница 13)
2 3. Поколения роботов Н т я на то, что история создания и развития современных осмотр оботов насчитывает немногим более четверти века, о'и р р ро отов . значительную эволюцию как в смысле элементной " базы, так и в смысле измеие еиения их структуры, появления новых возможностей и функций, ши ения областей применения, характера использовани. у я.
Поэтом я овень совершенства сложилась традиция делить историю развития и уров ' т еление это весьма оботов на поколения. Следует оговориться, что д условно и понимать его следует в специфич еском смысле. Так, некоторые специалисты полагают болев правильньм слово "поколение" заменить термином "вид". Однако не будем ру на шать сложившиеся в технике традиции. Каждому поколению роботов присущи как опредеи е еленные с е, ы приме- ленные характерные показатели, так и опред .
К ое последующее поколение роботов обладает большими возможностями и совершенством, но не исключает пр дыдущ взаимно дополняют друг друга и находят применение соответственно своим функциональным возможностям и ус о л виям зкономической 49 целесообразности.
К настоящему времени сформировалось три поколения роботов. Роботы первого поколения - это роботы с программным управлением (ПР - программные роботы), предназначенные для выполнения определенной, жестоко запрограммированной последовательности операций, диктуемой соответствующим технологическим процессом. Управление такими роботами осуществляется по заранее заданной программе, а значит, при строго определенных и неизменяемых условиях эксплуатации. Простота формирования и изменения программы, т.е.
возможность переобучения, сделала таких роботов достаточно универсальными и гибко перестраиваемыми. Однако функциональные возможности роботов первого поколения существенно ограничены малыми возможностями информационно- измерительной и недостаточным совершенством управляющей систем, в.результате чего способность к восприятию внешнего мира и формированию его модели у программных роботов практически отсутствует. Такие роботы не могут функционировать самостоятельно: любое отклонение от заранее определенных и заданных программой условий ведет к сбою и остановке, а в наиболее тяжелых случаях — к аварии и выходу робота из строя.
В последние годы в этой группе стали выделять более развитой вариант, называемый и опто р а поколения, оснащенный некоторым набором элементов очувствления. К роботам первого поколения относится подавляющее большинство современных эксплуатируемых промышленных роботов, с помощью которых осуществляется установка, снятие, транспортировка изделий, механическая и термическая обработка, простейшие сборочные операции, сварка, штамповка, прессования, ковка, литье под давлением, окраска и отделка и т.п. Они хорошо справляются с обслуживанием металлорежущего оборудования (в частности; станков с ЧПУ и обрабатывающих центров), печей, прессов, технологических линий, литейных машин и др., однако затрудняются выполнять более сложные производственные операции (например, сборочные, монтажные), не поддающиеся жесткой регламентации процесса, так как роботы первого поколения принципиально не могут функционировать автономно в недетерминированной обстановке.
Успешное функционирование роботов с программным управлением возможно лишь при четко определенных условиях, создание которых требует введения специального технологического оборудования, стоимость которого часто превышает стоимость самого робота Это усложняет и удорожает роботизацию производства и иных сфер деятельности человека, делает ее менее гибкой, поэтому необходимы более совершенные роботы, обладающие значительно более развитым аппаратом очувствления, большей информационной мощностью, способностью к адаптации и самообучению, т.е.
роботы второго поколения. Роботы второго поколения — это очувствленные роботы (ОР), предназначенные для работы с неориентированными объектами произвольной формы, осуществления сборочных и монтажных операций, сбора информации о внешней среде. Они отличаются, во-первых, существенно большим набором и совершенством как внешних сенсорных датчиков (телевизионные, оптические, тактильные, локационные и т.п.), так и внутренних (датчики положений "руки" или "ноги" относительно *'тела" робота, датчики усилий и моментов и т.п.) и, во-вторых, болев сложной системой управления, требующей для своей реализации управляющей ЭВМ. Неотьемлемой частью роботов второго поколения является их алгоритмичное и программное обеспечение, предназначенное для обработки сенсорной информации и выработки управляющих воздействий. Технические органы чувств, входящие в информационно-измерительную систему роботов второго поколения, служат источником обратных связей для управляющей системы; последняя, обрабатывая полученную информацию, формирует закон управления исполнительными механизмами с учетом фактической обстановки.
Таким образом, очувствленные роботы при соответствующем аппаратном, алгоритмическом и программном обеспечении способны распознавать "ситуации" и автоматически приспосабливаться (адаптироваться) к заранее не определенным и изменяющимся условиям эксплуатации, т.е.
становиться адаптивными роботами, при этом их функциональные возможности могут быть существенно расширены путем наращивания программ обработки сенсорной информации и адаптивного управления. Возможности роботов второго поколения, оснащенных значительным числом датчиков внешней и внутренней информации и мощной управляющей ЭВМ с развитым программным обеспечением, значительно превосходят возможности роботов первого поколения. Благодаря способности "распознавать" внешнюю обстановку, анализировать сенсорную информацию и приспосабливаться к изменяющимся условиям эксплуатации, очувствленные роботы могут взаимодействовать с неориентированными объектами в неупорядоченной обстановке, а значит, выголнять исследовательские работы, сборочные и монтажные операции, собирать информацию об окружающей обстановке и т.п.
В настоящее время в лабораториях и научных центрах мира ведутся интенсивные исследования по разработке технического, программного и алгоритмического обеспечения перспективных моделей очувствленных роботов. Особое внимание при этом уделяется системам технического зрения, тактильному и силомоментному очувствлению роботов, а также микропроцессорной реализации алгоритмов обработки информации и управляния, Однако роботы второго поколения пока еще не выпускаются серийно ни у нас в стране, ни за рубежом, хотя экспериментальные образцы уже созданы, а промышленность начинает их производство. Роботы третьего поколения — зто так называемые интеллектуальные (ИР), или разумные, роботы, предназначенные не только 51 и не столько для воспроизведения физических и двигательных функций человека, сколько для автоматизации его интеллектуальной деятельности, т,е. для решения интеллектуальных задач. Они принципиально отличаются от роботов второго поколения сложностью функций и совершенством управляющей системы, включающей в себя элементы искусственного интеллекта.
Здесь уместно обратиться к понятию искусственного интеллекта. По определению известного ученого-кибернетика профессора А.В. Тимофеева, под интеллектом понимается способность мозга решать (интеллектуальные) задачи путем приобретения, запоминания и целенаправленного преобразования знаний в процессе обучения на опыте и адаптации к разнообразным обстоятельствам. При этом под интеллектуальными понимаются задачи, связанные с отысканием алгоритма решения целого класса задач определенного типа Деятельность же мозга, обладающего интеллектом, направленную на решение интеллектуальных задач, будем называть мышлением, или интеллектуальной деятельностью.
В процессе решения интеллектуальных задач проявляются такие характерные особенности интеллекта, как способность к анализу и обобщению, обучению и накоплению опыта (знаний и навыков), адаптации к изменяющимся условиям в процессе интеллектуальной деятельности. Благодаря этим качествам интеллекта, "мозг" может решать разнообразные задачи, а также легко перестраиваться.с одной задачи на другую, являясь универсальным средством решения широкого круга задач (в том числе неформализованных), для которых нет стандартных, заранее определенных методов решений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
