Робототехнические изделия в экстремальных условиях



При наличии экстремальных условий — радиоактивного излучения, загазованной атмосферы, взрывоопасности, сильных магнитных полей, глубокого вакуума, повышенного давления, например в глубинах морей и океанов, на поле боя, под землей и при высоких температурах,— встает вопрос о полном исключении присутствия человека в месте проведения работ. Создание роботов для экстремальных условий осуществляется по следующим основным направлениям.

Первое направление — дистанционное управление оператором, находящимся в безопасной зоне. Средства дистанционного наблюдения, например телевизионные, обеспечивают контроль за выполняемой работой, таким образом возникает особый вид РТС — дистанционно управляемые роботы и манипуляторы. Для управления ими применяется командное, копирующее и полуавтоматическое управление. При командном управлении оператор, нажимая по очереди различные кнопки, включает приводы отдельных степеней подвижности манипулятора, подводя его исполнительный орган к нужному месту. Копирующее управление отличается тем, что оператор работает с задающим механизмом, кинематически полностью подобным рабочему манипулятору. В результате, если человек перемещает задающий механизм, то точно такие же движения совершает и рабочий манипулятор, так как сустав задающего механизма связан с соответствующим суставом рабочего манипулятора по принципу следящей системы. Все звенья могут работать одновременно. Опыт конструирования задающих механизмов был использован в промышленной робототехнике. Для упрощения работы человека вводят отражение усилия с рабочего манипулятора на задающий механизм. В этом случае, помимо зрительного канала связи, получается еще один канал — силовой, что существенно увеличивает эффективность работы оператора.

При полуавтоматическом управлении задающий механизм имеет вид управляющей рукоятки со многими степенями подвижности, кинематика рукоятки построена наиболее удобно для человека и отличается от кинематики манипулятора. Микропроцессорное вычислительное устройство выполняет преобразование координат, формируя управление на приводы рабочего манипулятора.

Второе направление создания РТС — полностью автоматическое (программное или адаптивное), его применяют, когда характер выполняемой работы допускает ее полное программирование. Пока это осуществимо только для промышленных роботов.

Третье направление — дистанционная интерактивная система управления действиями робота. Она предполагает автоматические режимы действия робота по заданной или адаптивно изменяющейся программе и дистанционную связь робота с человеком, т. е. оператор может дистанционно вмешаться в действия робота.

Во всех направлениях создания РТС система дистанционного управления манипуляторами и роботами имеет два канала: информационный (к человеку) и управляющий (от человека). В целом получается замкнутая (через оператора) система дистанционного управления, т. е. возникает замкнутая система человек — машина.

В непроизводственной сфере крайне редко встречаются программируемые действия или операции, большинство операций не может быть заранее запрограммировано. Поэтому для работы в экстремальных условиях наиболее приемлемо использование дистанционно управляемых робототехнических систем. В будущем линии связи человека и машины станут существенно ограничивать применимость дистанционно управляемых систем, а успехи в области вычислительной техники и разработке новых сенсорных элементов приведут к тому, что предпочтение будет отдаваться роботам, а не дистанционно управляемым системам.