Василенко Н.В., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. - Основы робототехники (1071028), страница 18
Текст из файла (страница 18)
(" Осьминоги" ); 3) роботы, плавающие в толще воды на значительные расстояния, оснащенные мощными и дальнодействующими сенсорными устройствами и системами связи, способные перемещаться с о~ень большой скоростью и предназначенные для визуального осмотра, наблюдения, гидрографической съемки и т.п. (" Акулы" ). Сравнительные технические характеристики каждого из этих типов подводных роботов приведены в табл.
2.1. В зависимости от характера связи с надводным судном подводные роботы делятся на автономные и неавтономные (привязные). К настоящему времени в мире создано более 100 подводных автоматических аппратов различного назначения, снабженных манипуляторами. Одним из первых отечественных подводных роботов был созданный в 1968 г. Институтом океанологии АН СССР совместно с Ленинградским политехническим институтом и другими вузами исследовательский телеуправляемый от ЭВМ аппарат "Манта" (типа '*Осьминог" ) с очувствленным захватным устройством, оснащенный двумя гидравлическими манипуляторами грузоподъемностью 80 кг с мью степенями подвижности каждый.
Система управления и сене гс сорный аппарат робота позволяли брать обьект, указанный оператором 70 на телеэкране; переносить его ближе к "телеглазу" для изучения либо укладывать в бункер, а также выполнять поиск объектов вслепую (на ощупь) в случае потери видимости из-за замутненной воды. Таблица 2.1 Прогнозируемые технические характеристики подводных роботов (по С.
Хармоиу) Тип робота Характеристика "Осьминог" "Краб" "Акула" Область функционирования Сооружения Морское дно Толща воды Максимальный радиус дейст- вия, км Максимальная грузоподъемность манипуляторов, кг Количество манипуляторов Конструкция манипуляторов 1000 100 100 более 1 100 более 3 2 более 0 специали- зированный рабочий орган сменные рабочие органы сменные рабочие органы Минимальное число степеней подвижности манипулятора Максимальный радиус действия датчиков, м Минимальная точность датчиков и рабочих органов, мм 100 10000 1О 10 0,1 Специалистами из Японского центра научно-технических исследований моря (г.
Йокосука) создан ряд дистанционно управляемых глубоководных роботов "Долфин" (рис. 2.11) с глубиной погружения до 3300 м ("Долфин-ЗК"), предназначенных для осмотра подводных сооружений, сбора образцов и ведения геологической разведки на океанском дне (" Краб'"); предполагается также использование его в качестве исследовательского зонда для обитаемого подводного аппарата "Сникай-2000". Для связи с надводным судном, приема команд и передачи информации на поверхность используется волоконно.оптический кабель, имеющий значительно большую информационную пропускную способность, чем традиционные медные проводники.
В последние годы усилия исследователей и разработчиков обращены на создание автономных подводных роботов, наделенных совер. шенными управляющими системами и искусственным интеллектом. Такие роботы, способные плавать или перемещаться, минуя препятствия, самостоятельно возвращаться на базу, обладают большой 71 18 1 17 эффективностью и универсальностью, их не сдерживает тяжелый соединительный кабель. Управляемые компьютерами автономные очувствленные подводные аппараты канадской фирмы "!ЗЕ" дп!в!па!юпа! ЗиЬгпапп Епд!пеег!пд), ведущей в мире, хотя и имеют высокую начальную стоимость (1 — 2 млн. дол.), но существенно дешевле в эксплуатации, чем привязные аппараты, так как не требуют постоянного присутствия высококвалифицированного инженера-оператора Они способны самостоятельно в соответствии с заложенным в компьютерную память маршрутом плавать в обширном районе океана (" Акула" ), разведывая с помощью телекамер и акустических датчиков месторождения различных ископаемых, обнаруживая повреждения в трубопроводах и кабелях связи и др., и возвращаться после выполнения задания на базу.
Робот фирмы "АЙСЗ" (Аи1опогпсцз йе!по!е Соп1гойей ЗцЬ!пете!Ь!е— автономный дистанционно управляемый подводный аппарат) может плавать со скоростью 8 км/ч на глубине до 300 м, питалсь от аккуму. ляторных батарей и передавая информацию по акустической линии связи. Другой подводный робот канадской фирмы — гидрографическая система *'ОО(.РКЧ" (Оеер Осеап (.одд!пд Р!а!(опп !пз!титпет! 1от !Чау!даасп — глубоководная океанская навигационная платформа) опускается лишь на 5 м ниже уровня воды, но передвигается со скоростью до 24 км/ч, поддерживая связь с оператором с помощью радиосигналов, передаваемых посредством специальной антенны-шноркеля, выступающей из воды и служащей одновременно для забора атмосферного воздуха, необходимого дизельному двигателю аппарата Несмотря на научно-технические и финансовые трудности, программы создания новых и совершенствования существующих автономных роботов осуществляются довольно успешно.
2.4.2. Классификация по особенностям управления Оо методу управления, или степени непосредственного участия человека в управлении, роботы подразделяются на три класса (рис. 2.12): биотехнические, интерактивные и автоматические. Рис. 2.11. Подводный робот-крвб "Долфин: 1 — базовое судно, 2 - буксировочный лебель, 3 — гидролоквтор (сонвр) для пепенгвции объектов 4 — ответчик, 5 — пенопластовые блоки, б — гребной винт вертиквльного перемещения, у - гребной винт для перемещения вперед-нвзвд, 8 - боковой гребной винт, 9 — контейнер с телеметрической вппврвгурой, 1й — гидрввпический привод, 11 — фотоквмерв, 12 — сквот-ножницы с пятью степенямц свободы и регулирувмои скоростью движении, 13 — корзине для сбора образцов, !4 — цветная телекемерц 15 копцрующий мвнипулягор с семью степенями Т2 подвцжности, !б — стереоскопическвя тепеквмерв, 17 и 18 — фвры Рис.
2.!2. Клвссификвиия роботов ло методу упрввления Биотехнические роботы функционируют только с непосредственным участием человека. оператора, который фактически берет на себя управление исполнительными механизмами. В зависимости от способа реализации биотехнического управления (с помощью задающего механизма, кнопочного или клавишного пульта, биоимпульсов, либо преобразующей ЭВМ) можно выделить дистанционно управляемые копирующие роботы, командные, управляемые человеком с пульта управления, экзоскелетоны (киборги) и полуавтоматические роботы. Биотехническое управление может использоваться также в интерактивных и автоматических системах эпизодически в режиме обучения робота или .в аварийных ситуациях, при выполнении отдельных ответственных операций, которые по каким-либо причинам невозможно произвести автоматически.
Если ручное управление выполняется непрерывно, то робот теряет один из главных признаков — автоматичность и, по существу, вырождается в ту или иную машину — манипулятор автокар, грузоподьемный кран и т. и. Копирующие роботы имеют задающий (управляющий)орган, кинематически связанный в определенном масштабе с исполнительным, а перемещение человеком-оператором задающего органа полностью копируется исполнительным с учетом геометрического и силового масштабов.
Копирующие манипуляторы находят применение уже свыше 30 лет для выполнения различных работ в зонах повышенной опасности (например, на атомных электростанциях) с грузами, достигающими значительных масс Например, фирмой "Оепега( Е(ес(пс" разработан копирующий манипулятор с шестью степенями свободы, способный переносить грузы массой до 2720 кг.
Однако в последние годы копирующие манипуляторы уступают место более совершенным устройствам — полуавтоматическим, а также интерактивным. Командные роботы управляются оператором с помощью кнопок, клавиш или рукояток отдельно по каждой из степеней подвижности; при этом движение рабочего органа не связано кинематически с задающим устройством, а на пульт управления поступает информация о среде функционирования робота Так, с помощью одного переключателя можно заставить "руку" двигаться вперед или назад; другого— регулировать скорость движения; третьего — задавать положение охвата и т.д.
Очевидно, что этот способ непригоден для работ, где требуется высокая точность движений. Экзоскелетоны — зто антропоморфные конструкции, обычно "надеваемые'* на тело человека и управляемые им, значительно расширяющие его физические и двигательные возможности.
К таким устройствам можно отнести также механические протезы и искусственные конечности, в том ~иоле с биоупраелением (от биотоков мозга), для возмещения физических и двигательных функций инвалидов с искалеченными или отсутствующими конечностями. 74 П л автоматические роботы, помимо задающей системы олуавто по вижности, в виде руко т , у я ки, правляющей несколькими степенями д ю ЭВМ или специальный вычислитель, которые преобразу ют имеют малую или спе в жениями исполнитель- сигналы с рукоятки в сигналы, управляющие движ и ных органов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
