Космонавтика представляет собой, широкое поле для инкубации технологий связанных с робототехникой.
В какой-то степени, космонавтика будет служить трамплином в создании универсальных антропоморфных роботов крупносерийного производства. Кибернетических помощников человека и механических работников. Но космические проекты дают и другую потенциальную возможность, заимствовать проекты пригодные для внедрения в потребительский сектор, которые сейчас находятся еще на стадии концепций.
Полностью антропоморфный робот на сегодняшнем этапе слишком сложен для крупносерийного производства. Сделать такую машину технически возможно, но он она будет сложной и дорогой. Основные сложности связаны с антропоморфными «Ногами», и способом передвижения на двух конечностях. Необходимость поддержания равновесия в состоянии постоянной неустойчивости, у «Двуногих» роботов, расходует большую вычислительную мощность. В то же время антропоморфный способ передвижения не позволяет хорошо контролировать положение машины, особенно на сложной местности или при наличии внешних нагрузок, которые будут неизбежно возникать в процессе работы. Нижние конечности антропоморфных роботов имеют малую эффективность, но у них высокий, минимально необходимый уровень технологического совершенства, который невозможно снизить без потери функциональности.
Уровень технологичности полностью антропоморфного робота, значительно снизить в принципе невозможно, остается только ждать, пока технологии станут лучше отработанными на практике и подешевеют. Но можно принципиально упростить изделие, если отказаться от антропоморфного способа передвижения.
«Полуантропоморфные» роботы.
Основная рабочая часть робота, это манипуляторы - «Руки», основное средство ориентации, это – «Голова», поэтому функционально необходимая только верхняя, антропоморфная часть робота, человекообразный торс. От нижних антропоморфных конечностей можно отказаться, заменив их более дешевыми и работоспособными традиционными средствами передвижения, или вообще отказаться от них, если модель робота предназначена для стационарного рабочего места.
Этим запросам соответствуют концепции «Полуантропоморфных» роботов для обслуживания оборудования в открытом космосе и на луне, универсальные роботы «Кентавр» и «Торс».
Робот – «Кентавр».
Робот кентавр, представляет собой антропоморфный торс, размещенный на шасси легкого универсального гусеничного вездехода. Кентавр универсальная машина, способная вести на поверхности луны разнообразные работы, связанные с разведкой, строительством, добычей ресурсов, монтажом и обслуживанием оборудования. Благодаря сочетанию антропоморфного торса и гусеничного шасси в одном изделии, кентавр способен выполнять задачи рабочего робота и транспортного средства.
Концепция кентавра, сравнительно проста в реализации. Шасси легкого вездехода не требует новых технологий, оно дешево и надежно. Размещение антропоморфного торса на вездеходном шасси так же, снижает массовые ограничения, торс кентавра не должен быть обязательно легким, поэтому его несущие и силовые конструкции можно сделать из недорогих материалов с большим запасом прочности.
Для управления кентавром должен использоваться пульт, передающий движения рук оператора на манипуляторы робота. Робот будет в точности копировать движения рук оператора вставленные в механические перчатки с датчиками. Датчики манипуляторов, так же должны передавать ощущение прикосновений «Пальцев», робота и нагрузки на «Руки», что позволит оператору чувствовать машину.
Робот – «Торс».
Для работы в невесомости, на орбитальных станциях или в открытом космосе, в подвижных и силовых шасси нет необходимости. Антропоморфные нижние конечности могут создавать препятствия при движении, они мало мобильны и не способны уверенно закрепиться на поверхности, особенно в невесомости. Поэтому от нижней части робота целесообразно отказаться вообще, оставив только антропоморфный торс.
У робота торса должно быть основание с легкоразъемными соединениями, и катками или роликами, позволяющими ему скользить по направляющим. Основание орбитальных роботов, так же должно быть оснащено длинным сматывающимся тросом и маломощными ракетными двигателями, позволяющими контролировать положение аппарата в отсутствие твердой опоры, при необходимости.
Роботы торсы, должны работать на стационарных позициях, закрепленными на концах манипуляторов, или прикрепленными к несущим конструкциям, что так же дает возможность передвигаться вдоль несущих мачт на роликах. Вспомогательные реактивные двигатели, позволят роботу приближаться к нужным участкам в отсутствии направляющих или досягаемости манипуляторов. Реактивные двигатели, так же сводят к минимуму риск потери аппарата при случайном отрыве от опоры. Торс, потенциально способен передвигаться по поверхностям космических станций, цепляясь руками за выступы, аналогично астронавтам в открытом космосе. Связка из двух торсов состыкованных основаниями, в комплектации – «Тяни-толкай», позволит более уверенно перемещаться по не подготовленным поверхностям и одновременно с этим выполнять работу.
Коммерциализация полуантропоморфных роботов.
Робот кентавр может использоваться в потребительском секторе, в качестве универсальной машины, для тех же работ которые предполагаются на лунной базе. В строительстве, при различных монтажных работах, в качестве погрузчика с высокими степенями свободы манипуляторов, сравнимых с рабочими руками. Он так же может найти применение в различных специальных сферах, таких как. Спасательные работы и разбор завалов, в том числе в опасных условиях, пожаров, химического или радиационного заражения местности. Военной сфере, кентавры позволяют организовать снабжение, строить или восстанавливать укрепления, вести экстренную эвакуацию, как людей, так и техники, манипуляторы кентавров позволяют вести огонь различными переносными видами оружия. Роботы устойчивы к поражению легким стрелковым оружием, они быстрее и сильнее людей. Их наличие в армии позволит снизить человеческие потери.
С точки зрения уровня технологичности, робот кентавр доступен для запуска в широкую серию и достаточно дешев. Гусеничные шасси позволяют использовать в несущих конструкциях, доступные и не дорогие материалы, для силовых приводов может быть использованы гидравлические системы. Датчики и электронная начинка, робота при серийном производстве будут не дороги, оставаясь в ценовой категории хорошего персонального компьютера, пульты дистанционного управления будут дороже, но их стоимость тоже будет на умеренном потребительском уровне. Общая стоимость серийного кентавра, должны оставаться в пределах нескольких десятков тысяч долларов, что сравнимо с автомобилем или легкой техникой. Благодаря способности кентавров выполнять различную работу и многократно сокращать затраты на рабочую силу, что позволяет мощность манипуляторов, кентавры потенциально способны получить уверенный спрос на потребительском рынке.
Гусеницы кентавров могут быть легкосъемными, надевающимися поверх обрезиненных колес. Что позволит роботу свободно передвигаться по дорогам со снятыми гусеницами, но при этом уверенно передвигаться на труднопроходимой местности на гусеницах. Пульты управления, можно разместить в легких отапливаемых контейнерах и на марше перевозить их в кузове машин.
Базовая модель кентавра может иметь большие возможности для дополнительного оснащения и модернизации. Низкие габаритно массовые ограничения кентавров, позволяют дополнительно оснащать их вычислительными системами большой мощности, работающими на недорогих серийных процессорах. На антропоморфных роботах используются более дорогая специализированная электроника, суммарная масса и мощность которой ограничена низкой несущей способностью «Шагающих роботов» к тому же значительная мощность расходуется на антропоморфные ноги. На кентаврах можно разместить, десятки и сотни килограмм дополнительной электроники, что позволяет в широких пределах наращивать их автономный интеллект.
Благодаря технологической доступности, умеренной стоимости, высокой степени универсальности и большому модернизационному потенциалу, направление роботов кентавров потенциально способно получить широкое развитие в потребительском секторе промышленности.
Коммерциализация робота «Торс».
Роботы «Торсы», могут найти применение в промышленности, заменяя людей на стационарных местах, при обслуживании поточного производства.
Торсы, могут быть достаточно дешевы при их крупносерийном производстве, но они значительно более универсальны, чем современные узкоспециализированные роботы.
Стационарные роботы, как правило, рассчитаны на выполнение одной, однотипной операции. Торс способен выполнять широкий набор операций, повторяя действия оператора. Для программирования торса оператору достаточно сделать несколько однотипных, простых движений и ввести их в память робота, после чего, торс начнет работать как узкоспециализированный робот, запрограммированный на одну операцию. Но возможности торса позволяют ввести в его память множество операций, что позволит одному роботу выполнять последовательность разнотипных технологических операций, сокращая тем самым минимальное количество роботов на конвейере.
У торса, так же есть большой модернизационный потенциал, заключающийся в повышении уровня его интеллектуальности и универсализма. Оснащение дополнительными вычислительными мощностями и программы увеличивающие уровень гибкости, адаптивности, робота, при совершении операций в которых нужна не столько точность, сколько высокая адаптивность к производственным процессам, так же позволят увеличить возможности роботов. Традиционные роботы рассчитаны не работу с высокой степенью механичности, и точности, такие операции нужны в основном на сборочных линиях. Но большая часть операций в потребительском секторе требует не высокого уровня точности и механистичности, а гибкости и адаптивности. Робот манипулятор, сможет закручивать гайки или делать сварные швы на конвейере, но он не сможет формовать кирпичи, или перебирать овощи.
Специальные программы позволят повысить уровень адаптивности роботов. Современные компьютеры не способны мыслить, но у них достаточно высокие аналитические способности, повышение степени «Мобильности» роботов, не выходит за рамки возможностей серийных компьютеров. Для полуанропоморфных конвеерных роботов, могут быть разработаны специальные программы, способные анализировать и запоминать действия операторов на конвейере. Такие программы будут самостоятельно обучаться, запоминая действия операторов за определенный период. Оператору будет достаточно проработать, предположим, смену на пульте, после чего программа начнет повторять набор его действий с теми же приближениями и допусками, необходимым уровнем точности в определенным операциях, которые необходимы для «Неточных» работ на потоке.
Внеся в память робота несколько программ, можно с помощью одной машины обеспечить автоматическое поточное производство, не требующее большого количества операций от первоначального сырья, до конечного продукта. Сокращение минимально необходимого количества машин, вызовет соответствующее сокращение затрат на автоматизацию производства.
Универсализм и адаптивность роботов торсов, так же как и низкий уровень минимальных затрат, позволят обеспечить автоматизацию поточных производства в сфере мелкого и среднего бизнеса.
Полуантропоморфные роботы в экономике.
Воплощение доступных и востребованных в данный момент начальных стадий проекта универсального робота, запустит дальнейшее развитие прогресса в этом направлении.
Полуантропоморфные роботы, не смогут заменить людей во всех смыслах и в любой ручной работе, как интеллектуальные антропоморфные роботы будущего. Но механические копии человека, это пока еще футурология, в то время как полуантропоморфные роботы могут быть и уверенно запущены в производство и уверенно востребованы. Ничто не препятствует начать массовое распространение роботов с этого направления.
Коммерциализация технологий полуантропоморфных роботов, позволит запустить процесс автоматизации производства в широких массовых сферах, деятельности. Что запустит процесс массовой роботизации человеческой техносферы. Распространение полуантропоморфных роботов, так же ускорит прогресс в области создания полностью антропоморфных интеллектуальных роботов, так как реальные индустриальные секторы привлекают большие инвестиции, и их модернизация всегда идет быстрее, чем работа на результат в отдаленной перспективе.
Николай Агапов.
