Хронология Робототехники: три поколения роботов и
ЭВМ
Взаимоотношения роботов и ЭВМ
Рассказывая об основных узлах и принципах действия роботов, о
трех их поколениях, мы исподволь постоянно затрагивали вопрос о
взаимосвязи развития робототехники и вычислительной техники. Да и как
могло быть иначе, если главным органом - мозгом - современного робота
служит ЭВМ, если от процесса совершенствования вычислительной техники
зависит научно-технический прогресс практически во всех областях
человеческой деятельности (вот и вы стали уже в школе изучать новый
специальный предмет - основы информатики и вычислительной техники), а в
роботостроении именно этот процесс в первую очередь определяет
функциональные возможности создаваемых робототехнических устройств?
Вычислительные машины представляют собой неотъемлемую важнейшую часть
современной робототехники. Ведь, отвлекаясь от деталей, упрощенно можно
сказать, что промышленный робот - это манипулятор, управляемый ЭВМ.
Действительно, мы видели, что роботы второго и третьего поколений
обязательно содержат ЭВМ, а роботы первого поколения, которые, вообще-то
говоря, могут обходиться без них, сейчас тоже снабжаются ЭВМ с целью
унификации и стандартизации робототехнических систем, что облегчает на
практике их совместное использование и создание для них единых
(стандартных) узлов, например манипуляторов.
Из описания систем управления роботов следует, что поколение, к
которому каждый из них относится, определяется только устройством его
системы управления, возможности которой в свою очередь зависят
исключительно от совершенства применяемой ЭВМ. Таким образом, ведущее
положение в роботостроении ; занимает вычислительная техника, именно с
ее прогрессом связывают дальнейшие успехи робототехники. Это обусловлено
тем, что вторая главная часть робота - манипулятор тоже, конечно,
совершенствуется, но без резких качественных скачков, в то время как
система управления - мозг робота делает очередной скачок вперед с каждым
крупным шагом в развитии вычислительной техники. Так, смена поколений
ЭВМ, появление мини и микроЭВМ, а также микропроцессорных вычислительных
устройств заметно сказалось на модификации систем управления роботов.
Миниатюризация, удешевление вычислительной техники и, главное, повышение
ее надежности привели к тому, что практически в любой системе управления
робота используются сейчас ЭВМ: для роботов первого поколения это
микроЭВМ, для более сложных (второго и третьего
поколении)-мини-ЭВМ, а для отдельных конструкций роботов с элементами
искусственного интеллекта - большие ЭВМ.
Зная уже иерархическую организацию системы управления робота,
можно сказать, что микроЭВМ достаточна для него, если ,
предусматриваются только исполнительный и тактический уровни управления.
Для робота же, имеющего стратегический уровень в системе управления,
нужна мини-ЭВМ, а для обладающего высшим уровнем требуется большая ЭВМ
или высокопроизводительная мини-ЭВМ. Впрочем возможно включение в состав
сложной системы управления робота нескольких ЭВМ, дополняющих друг
друга. Например, у робота третьего поколения мини-ЭВМ может
реализовывать только высший уровень иерархии в системе управления, а
микроЭВМ - стратегический уровень, микропроцессоры-тактический и
исполнительный уровни.
Если говорить о перспективах использования вычислительной техники в
роботостроении, то наиболее вероятным можно считать широкое
использование микропроцессорных систем, так как несколько
микропроцессоров вполне справляются с обслуживанием исполнительного
уровня системы управления (1-2 микропроцессора на каждый привод
манипулятора), а еще несколько микропроцессоров могут обеспечить
функционирование тактического ; уровня. Для того чтобы система
управления робота и на стратегическом уровне реализовывалась на
микропроцессорах, из них нужно собирать довольно сложную систему. Тем не
менее это выгодно делать для серийных образцов промышленных
роботов, выпускаемых большими партиями, поскольку собираемая в
этом случае микропроцессорная система все же дешевле, чем выполняющая
аналогичные операции микроЭВМ. Для единичных образцов роботов со
стратегическим уровнем управления целесообразно применение универсальных
микроЭВМ с соответствующим набором программ.
Поскольку у современного робота система управления за исключением
сенсорных устройств представляет собой вычислительную систему, иногда
вместо термина система управления говорят просто: управляющая ЭВМ,
подразумевая под ЭВМ не только отдельную вычислительную машину, но и их
совокупность, и микропроцессоры. Это оправдано тем, что функции ЭВМ как
раз такие, какие мы выявили у системы управления: она получает команду
через пульт управления непосредственно от человека-оператора, причем
сложность и подробность команды зависит от степени разумности робота (т.
е. самой вычислительной системы), обрабатывает эту команду в
соответствии с заложенной в ее памяти программой, детализируя команду и
разделяя ее на более простые, понятные нижним уровням системы управления
(другим программам обработки информации той же вычислительной системы).
При необходимости она запрашивает сведения о внешней среде и состоянии
самого робота и получает данные от сенсорных датчиков и датчиков
обратной связи. Соотнеся их с программами действий и выбрав из них
оптимальную, она посылает управляющие сигналы к приводам манипулятора, и
он совершает нужное движение-робот выполняет команду.
Начиная рассказ о робототехнике, мы говорили о том, что она использует
новейшие достижения многих областей науки и техники, не выделяя
какие-либо из них особо. Теперь мы уже можем оценить наиважнейшую роль
вычислительной техники в развитии роботостроения и с уверенностью
сказать, что в будущем именно она станет базой совершенствования роботов
и расширения их функциональных возможностей. Несомненно, что удельный
вес специалистов по вычислительной технике будет среди роботостроителей
наибольшим.
