Хронология Робототехники: три поколения роботов и
ЭВМ
Науки для робототехники
Как вы могли убедиться, робототехника родилась на стыке наук,
причем не только технических, но и социально-экономических. Поэтому,
специализируясь в ней, придется изучать много разных дисциплин. Однако
какой бы пестрой не была программа обучения, всегда есть профилирующие
предметы, и в данном случае таковой выступает царица наук - математика.
Нет такого раздела в математике, который не пригодился бы будущему
специалисту по роботам. Геометрия нужна, например, для расчетов
размерных параметров манипулятора, их взаимовлияния друг на друга. Она
же позволяет правильно предсказать пространственное положение и
ориентацию звеньев руки робота. Однако для учета взаимовлияния звеньев в
процессе работы манипулятора геометрии уже недостаточно: получаются
такие сложные системы уравнений, что даже записать их на бумаге -
нелегкая задача. Здесь на помощь приходит высшая алгебра и другие
разделы математики.
Математика, хотя и главная, но не единственная наука, определяющая
уровень подготовки специалиста-робототехника. Ему необходимо знание и
теоретической механики - науки, изучающей все многообразие различных
динамических процессов, происходящих при эксплуатации роботов. Кроме
того, важны электротехника и электроника. Только отличное владение ими
поможет разобраться в хитросплетениях проводов и множестве электронных
схем, которыми начинен даже самый простой робот.
Для правильного управления манипуляторами, имеющими гидро- и
пневмоприводы, надо знать особенности устройства и принципы действия
гидроцилиндров, гидродвигателей и сопутствующей им аппаратуры, которые
обобщены в таких разделах науки и техники, как гидравлика и пневматика.
Основой этих дисциплин так же, как и теоретической механики,
электротехники и электроники, служит курс общей физики, база которого
закладывается на уроках физики в школе.
Современная техника работает, как правило, в условиях больших нагрузок,
робототехнические системы - в особенности. Для того чтобы выбрать
оптимально подходящий в этом случае материал для той или иной
конструкции робота, важно хорошее знание материаловедения - науки о
свойствах металлов, пластмасс и других материалов, из которых
изготавливаются детали и собираются узлы робототехнических устройств. А
поскольку в процессе эксплуатации узлы робота подвергаются, как мы уже
сказали, большим нагрузкам, возникает необходимость расчета возможных их
деформаций и прочности. Этими вопросами занимается специальная
наука-сопротивление материалов, знание которой обязательно для
робототехника. важны и дисциплины, на основе которых разрабатывается
процесс управления роботами. Главной среди них является теория
автоматического регулирования, т. е. наука об управлении сложными
системами,- основа основ робототехники, для успешного овладения которой
нужны глубокие и прочные знания физики и математики.
Вычислительная техника начинает пронизывать ныне практически все области
человеческой деятельности, но для роботостроения она составляет, как мы
видели, главное, определяющее звено. Поэтому будущий специалист по
роботам должен не только хорошо владеть программированием, но и глубоко
разбираться в принципе действия современных вычислительных машин,
особенно микроЭВМ и микропроцессоров. С помощью математической модели
робототехнической системы и ЭВМ ра-бототехник должен научиться
предсказывать поведение робота. А различные осложнения и неувязки,
возникающие при взаимодействии человека с такой сложной машиной, как
робот, призвана предусмотреть и дать рецепт их устранения специальная
наука - инженерная психология, тоже обязательная дисциплина для тех, кто
будет строить и эксплуатировать роботы.
Здесь названа лишь часть наук, которые должен освоить
специалист-робототехник. Фундамент для изучения всех этих дисциплин
закладывается в школе, а, как известно, прочность фундамента определяет
надежность всей постройки. Будущему специалисту по роботам необходимо
глубокое знание школьных курсов физики, математики, химии, истории,
обществоведения и др. Так что заканчиваем мы путешествие в мир роботов
пожеланием, если вас заинтересовал этот мир, найти к нему свою дорогу. И
какой бы она ни была, не забывать, что человек - единственное живое
существо на Земле, сумевшее разорвать оковы своих первоначальных
природных возможностей: даже энергия ядерных и термоядерных реакций, не
протекающих на Земле в естественных условиях, больше не представляет для
него тайны за семью печатями. Великим достижением цивилизации является и
создание робота - искусственного помощника человека. Несомненна его
большая роль в решении вставших сейчас перед человечеством глобальных
проблем, вызванных угрозой войн, демографическим взрывом, экологическим
кризисом и определяющих дальнейшую судьбу землян. При решении этих
проблем робот может быть и нашим другом, и нашим врагом. Кем он будет -
зависит и от вас, читатель!
