У колыбели роботостроения

Над созданием роботов и манипуляторов, призванных обслуживать производственные процессы

работают многочисленные коллективы ученых, инженеров и конструкторов в самых разных областях науки и техники. В последние годы стали все чаще говорить уже о «роботизации», «робототехнике» и «роботостроении».

Термин «робот» был введен чешским писателем К. Чапеком. Так стали именовать модели и автоматы, которые внешне похожи на человека и способны выполнять какую-либо работу. Сейчас в мире насчитываются сотни тысяч роботов. Так, на фирме «Вестингауз» использовался робот «Вилли», относящийся к серии так называемых электрических; по словесной команде он ходил, разговаривал, различал цвета, «курил» сигарету, даже подмигивал женщинам.

Электронные роботы намного превосходят своих предшественников. Робот «Рум» умеет ходить и владеет жестом; он может пожать вам руку, ответить на вопрос, рассказать свою биографию и даже спеть. Его собрат «ЧТС» ходит, поворачивается, двигает руками, сгибает их в локтях, берет пальцами предметы, «видит», причем каждым «глазом» отдельно. Робот «Тинкер» выполняет сто восемьдесят движений, у него много забот и среди них — мыть автомобиль хозяина и прогуливаться с его детьми.

В 1975 г. на Всемирной выставке в Японии демонстрировался советский робот-универсал

он ходит, двигает руками и головой, «видит», «понимает» речь человека, выполняет двадцать команд, решает задачи, «чувствует» музыку, которая вызывает у него красочные «эмоции» — феерическое свечение экрана, и танцует под нее.

В дальнейшем роботами стали называть автоматы, в которых применялось электронное оборудование. Автоматам, работающим в промышленности и на транспорте, по чисто практическим причинам не стали придавать человеческий облик.

Одним из первых таких роботов можно считать автопилот.

Вначале автомат взял на себя управление в горизонтальном полете. «Подучившись», он стал приспосабливаться к изменяющимся условиям полета. Например, при изменении высоты полета, а, следовательно, и плотности воздуха, эффективность рулевых поверхностей крыльев и хвостового оперения изменяется. Это требует изменить величину угла атаки рулевых поверхностей. Определение «дозировки» сигналов и их реализацию легко осуществляют современные самонастраивающиеся автопилоты.

Согласно статистике наибольшее количество аварий и катастроф происходит во время посадки самолета. В настоящее время разработаны автопилоты, которые обеспечивают снижение самолета по заданной траектории и приземление его на взлетно-посадочную полосу в сложных метеорологических условиях без участия человека. Иллюстрацией может служить посадка на взлетную полосу непилотируемого корабля «Буран» при возвращении из космоса.

Однако многие виды деятельности еще не автоматизированы. В ряде цехов, где работают станки с программным управлением, можно наблюдать такую картину. Станок-автомат, получив в свое распоряжение заготовку, принимается фрезеровать ее, сверлить, растачивать. Делает он свою работу быстро и с большой точностью. Такой станок выполняет высококвалифицированную, казалось бы, творческую работу, а человек, обслуживающий его, выполняет механическую: таскает к автомату заготовки, устанавливает их в станок и снимает готовые детали. Естественно возникает вопрос, почему удалось автоматизировать высококвалифицированную работу, а простые действия до сих пор выполняют подсобные рабочие?

Обратившись к истории автоматизации, мы встретимся с парадоксом. Оказывается, в первую очередь были автоматизированы такие сугубо интеллектуальные области человеческой деятельности, как сложные и трудоемкие математические расчеты. Затем машины стали заниматься бухгалтерским учетом и статистикой. Потом они перешли к «осмыслению» экспериментальных данных в физике, астрономии и в других науках. Только после этого электроника «снизошла» до руководства технологическими линиями, станками и различными агрегатами.

Такая эволюция объясняется тем, что «примитивнейшие» действия подсобных рабочих, какими мы их привыкли считать, оказались на самом деле психофизиологически очень сложными. За элементарнейшим действием — взять и перенести какую-либо деталь — стоит довольно сложный интеллектуальный процесс. Надо, чтобы автомат, во-первых, увидел и опознал деталь; во-вторых, определил, где и как удобнее ее взять; затем ощутил соприкосновение с деталью и после того сжал «кисть». Это нужно сделать так, чтобы не повредить предмет, если он хрупкий. Далее идут не менее сложные задачи. Нужно осторожно поднести деталь к станку, не задев на пути другое оборудование, и закрепить ее в станке. Таким образом, чтобы создать роботов в полном смысле слова, необходимы автоматы, которые могли бы работать примерно так же, как человек. Иными словами, нужно создать синтетическую машину, в которой были бы «органы чувств», «мозг», «руки» и «ноги». Причем такая машина должна уметь ориентироваться в пространстве и перемещаться в широких пределах. Американский ученый Дж. Томсон с восхищением писал: «Рука обезьяны, хотя и не столь совершенная, как наша, представляет собой замечательный инструмент, особенно в сочетании с глазом и мозгом. Подумать только, сколько электроэнергии потребовалось бы для того, чтобы создать машину, способную, например, срывать с деревьев апельсины, не повреждая при этом плоды и само дерево. Обезьяна проделывает эту работу, имея вес около 40 фунтов и потребляя один фунт орехов в день».

Расскажу только о «механической руке», созданной в институте авиационного машиностроения.

Этот манипулятор работает у печи, где закаливаются лопатки турбин.

Отдана команда. Робот зашевелился, протянул клешню-схват в печное отверстие, нащупал раскаленную деталь, взял ее точно посередине, осторожно вынул, перенес, минуя окружающие предметы, к ванне и опустил в масло. Вернулся за второй деталью, потом — за третьей, четвертой… Его не смутит, если в печи он обнаружит детали другой конфигурации, другого веса (для обычного механического автомата это неразрешимая проблема). Сведения о возможных изменениях условий работы заложены в памяти ЭВМ робота, и он гибко меняет поведение, переходит от одного вида деятельности к другому.

Для такой работы у робота имеются все возможности: в клешне расположены четыре фотоглаза, которыми он «видит» деталь и на расстоянии, и в непосредственной близости. Рабочие поверхности клешни-схвата имеют органы «осязания» — контактные датчики. Суставы «чувствуют» и углы поворота различных элементов «механической руки», и усилия, которые приходится прилагать гидравлическим «мускулам» во время работы.

Чтобы стало ясно, сколь сложна и чувствительна эта механическая рука, достаточно сказать, что в ЭВМ непрерывно поступают и перерабатываются сигналы от восьмидесяти разнообразных датчиков. Но и такого потока информации оказывается мало для надежной и безупречной работы.

Ученые считают, что в дальнейшем достаточно будет сменить программу, чтобы «железная рука» могла работать на конвейере, кладке кирпичных стен и выполнять другие производственные операции.

Благодаря миниатюризации ЭВМ в ряде стран удалось создать синтетических роботов

которые начинают все шире использоваться на производстве. Так, в Японии сконструирован робот многоцелевого назначения, предназначенный в первую очередь для использования на таких рабочих местах, где длительное пребывание человека может принести ущерб его здоровью.

В 1999 г. на Марсе «трудился» американский робот. Поскольку сигнал с Земли до Марса, как мы уже говорили, идет слишком долго, то возможность постоянного дистанционного управления роботом исключается. Поэтому ему приходилось многие задачи решать «самостоятельно». Земля выполняла только роль советчика. Это «существо» с телевизионными и лазерными «глазами» на Марсе без подсказки, обходя валуны и кратеры, собирало «руками» куски породы не только с поверхности, но и с глубины, определяло их плотность и проводило химические анализы.

В роботостроении исподволь назревает качественный скачок. И совсем недалеко то время, когда роботы во все возрастающих масштабах начнут поступать на предприятия. Из года в год они будут совершенствоваться и, что называется, «умнеть». Роботам будущего не потребуется заранее подготовленная программа. Они станут обучаться тому или другому делу во время пробных операций, т. е., как люди, сначала — учиться, а потом уже работать. Проектируются роботы не только для промышленности и для далеких планет, но и для быта. Роботы-хозяйки по замыслу конструкторов должны накрывать на стол, мыть посуду и производить уборку помещения. Задания им будут выдаваться в форме разговорной речи. «Робот! Убери квартиру! Когда проснется ребенок, покорми его и расскажи ему сказку!» — примерно так будет выглядеть разговор с электронным помощником.

Одна японская фирма разработала в 1999 г. робота «Таму» в виде кошки для того

чтобы пожилые люди не страдали от одиночества. «Тама» не только развлекает своих хозяев, но и может разговаривать с ними. Микрофоны в ушах, датчики на голове и 2 Мб памяти позволяют «Таме» отвечать на вопросы, связываться по телефону с патронажной службой, спеть караоке, напомнить день недели; а если человек долго не отвечает четвероногому другу, то «Тама» уведомляет службу зравоохранения о том, что с хозяином что-то случилось.

Разработчики искусственного мозга лаборатории штата Колорадо хотят поместить интеллект в робота-котенка по имени «Робоконико», который, как они надеются, станет одной из первых суперзвезд искусственного интеллекта. Его «мозг» будет содержать 40 миллионов искусственных нейронов по сравнению с несколькими сотнями, на которых работает большинство сегодняшних роботов с искусственным интеллектом. Робот будет мало отличаться от настоящих животных. По желанию хозяина он будет следовать за человеком повсюду.

В Японии уже продается робот-собачка «Айбо»

выпущенный компанией «Сони». «Айбо» имеет датчики на лапах и антенну, может передвигаться, не натыкаясь на препятствия; когда у нее хорошее настроение, глаза «Айбо» светятся зеленым светом, и она вам может даже станцевать.

Компьютеризация общества создает новые условия для функционирования и развития психики человека. Важнейшая проблема психологической науки на современном этапе — анализ деятельности и взаимодействия людей с ЭВМ.