Читаем без скачивания Наш коллега - робот - Владимир Бусленко

Допустим, что мы установили робота-контролера на предприятии, но технологический процесс не изменили.

Качество контроля, конечно, возрастет, доля выпущенных бракованных изделий резко уменьшится или совсем исчезнет, так как контроль робота строгий и точный; уменьшится и число рабочих ОТК, но труд робота окажется бесполезным, поскольку источники брака сохранились и эффективность предприятия осталась на прежнем уровне. Возрастет ли при этом общая эффективность производства?

Разумеется, нет, потому что контроль, по-видимому, не является "узким местом" на этом заводе, хотя на ряде других предприятий, где качество контроля недостаточно, применение роботов может оказаться главным фактором повышения эффективности всей системы.

Выделение "узких мест", препятствующих расширению производства или являющихся источником брака,- задача, доступная решению только квалифицированных специалистов, имеющих статус системных аналитиков.

Они должны не только досконально знать производство, не только обладать системным взглядом на объект, но и уметь просто считать деньги, то есть быть отчасти бухгалтерами.

Часто приходится слышать от представителей промышленности, что рабочих на производстве не хватает, поэтому они согласны вводить автоматизацию "любой ценой". Но такая точка зрения является наивной, ведь на изготовление робота тратятся труд, электроэнергия, металл, пластмассы, дорогостоящая электроника, что, естественно, отражается на стоимости. И если эти затраты не вернутся обществу с лихвой, то такая роботизация вместо восполнения дефицита рабочей силы будет только увеличивать его. Пусть на нашем заводе мы заменим роботами 50 рабочих и при этом вынуждены будем увеличить численность персонала на заводе, изготовляющем роботов, например, на 100 человек. Будет ли в этом случае такая замена оправданна?

Экспериментальные образцы НИИ и КБ должны быть и универсальными и интеллектуальными. Промышленные же роботы прежде всего экономически выгодными производству, даже если для этого им придется быть проще, глупее и уже ориентированными на то дело, для которого они предназначены.

"Сложилась такая ситуация, когда, как мне кажется, наука оказалась в большом долгу перед страной, - говорит А. Фишкис, лауреат Государственной премии СССР, главный сварщик ЗИЛа, - почти 10 лет идет работа по созданию и внедрению промышленных роботов, но еще и сегодня нет отработанной, надежной конструкции для условий массового производства. Далеко не все, что могли, сделали ученые и конструкторы. Представляется, что они должны были за эти годы отработать три-четыре конструкции типовых роботов и передать их в промышленность. А они увлеклись экзотикой, занялись говорящим роботом. Действительно, это очень интересно. Однако на сегодняшний день производству нужен обычный универсальный робот-манипулятор, но надежный. Увы, его нет!"

Вот один пример. Был создан робот-мойщик, которого предложили опробовать на мойке поршневых колец. Условия работы для человека почти невыносимые: содовый раствор, температура 70° С, испарения. Робот же оказался здесь на своем месте, работая в полтора раза производительнее человека. Однако он не справился со своими обязанностями, как говорят, "не потянул". Почему? Оказалось, что на этом предприятии ни в первую, ни во вторую декады месяца колец просто не выпускали, зато в третьей "гнали" весь план. Робот не смог приспособиться к такому графику. Не выдержал "интенсификации" труда, сломался.

Таким образом, проблема внедрения роботов тесно связана с проблемой дисциплины производства. Не менее остро сейчас встает вопрос о переоснащении цеха, об изменении всего облика производства. А когда вы посмотрите, как двухметровая рука робота летает от станка к станку с колоссальной скоростью, то невольно подумаете и о новых нормах техники безопасности.

ВТОРОЕ ПОКОЛЕНИЕ

ОЧУВСТВЛЕННЫЕ РОБОТЫ

СМЕНА ПОКОЛЕНИЙ

Так же, как и поколения ЭВМ, "поколения роботов" - понятие весьма условное, оно вызвано к жизни тем, что за время короткой истории роботы претерпели существенную эволюцию в смысле элементной базы, на которой они строятся, изменения их структуры, появления новых функций и возможностей, расширения областей применения, характера использования.

Роботы первого поколения - это роботы с программным управлением. Они предназначены для выполнения жестко запрограммированной последовательности операций. Управление таким роботом осуществляется по заранее заданной человеком программе при строго определенных и неизменных условиях функционирования.

Несмотря на широкое распространение и эффективное функционирование, роботы первого поколения "глупы" и "слепы", они лишь выполняют соответствующие инструкции и не способны адаптироваться к неожиданной ситуации, касается ли это какого-нибудь тонкого дефекта или крыши цеха, обрушившейся им на голову.

Однако роботы не будут столь ограниченны, когда в промышленности появятся их новые образцы, наделенные способностью "чувствовать". Это и будут роботы второго поколения.

Зная о несовершенстве роботов первого поколения, мы порой утешаем себя популярной пословицей "нет худа без добра". Примитивные роботы дисциплинируют производство, заставляют обеспечить ритмичную доставку деталей, их строгую ориентацию в пространстве с помощью специальной тары, накопителей, стеллажей, транспортных средств. Но не стоит особенно обольщаться по этому поводу. Реорганизация производственной среды может оказаться более дорогостоящей, да и большая жесткость требований к конструкции робота порождает большую цену. Скажем, для того чтобы рука робота "могла" идеально точно встретиться с движущейся по транспортеру деталью, приходится особенно тщательно "выбирать" зазоры в сочленениях, ликвидировать люфты, снижать скорость движения для уменьшения моментов инерции, повышать строгость управления, учитывая упругость звеньев.

Снижающая точность деформация механических систем промышленного робота происходит практически постоянно под действием собственной массы руки, массы перемещаемого груза и инерционных нагрузок, возникающих во время движения. Несущие звенья руки робота даже при идеально точной остановке привода изза деформации механической системы подвергаются интенсивным силовым инерционным нагрузкам. Деформация от инерционных нагрузок приводит к возникновению затухающих механических колебаний, которые снижают точность и увеличивают время самого позиционирования. Эта деформация особенно сильна в точках изменения ускорения движения по величине или направлению: в начале разгона руки и в конце разгона, в начале торможения и в конце торможения. Как говорят специалисты, деформация возникает под действием собственного кинематического возбуждения робота.

Для уменьшения вредных последствий этого явления приходится принимать соответствующие меры: уменьшать массу, длину руки, добавлять ребра жесткости, как бы дополнительные "косточки скелета", ставить упорные подшипники с ограничителями и т. п.

Необходимо учитывать также температурные деформации.

Таким образом, точность позиционирования в один миллиметр, достигаемая у современных роботов с позиционной системой управления и длиной руки 1,5-2 метра (типа "Юнимейт"), является, по-видимому, максимально возможной. Тем не менее такая точность позиционирования в некоторых случаях может оказаться недостаточной. Так вот "чувства" позволяют по-новому решить такие задачи, используя иной принцип управления. И, что самое важное, такие адаптивные роботы могут оказаться при той же точности не дороже роботов первого поколения, поскольку задача точного измерения и отработки многих координат "вслепую" требует применения прецизионных датчиков положения со сложной измерительной системой, что само по себе довольно сложно и дорого.

Известное достоинство и вместе с тем существенный недостаток роботов первого поколения - это удивительное постоянство, однообразие их движений, которое породило метафору "двигающийся как робот". Однако они отлично работают в постоянных, неизменных условиях. Но окружающая среда, в том числе и производственная, весьма динамична. И это, пожалуй, единственное ее постоянное качество.

Если в процессе производства происходит любое, самое минимальное отклонение от заранее заданных условий (упало напряжение в электросети или упала деталь с конвейера), робот первого поколения оказывается беспомощным перед этим технологическим пустяком. В лучшем случае он остановится, разинув схват, как зевака рот. В худшем случае будет продолжать работать, тыкая своей пустой рукой в воздух и не замечая, что усилия его бесполезны. Он не может адаптироваться к изменению окружающей обстановки. Для успеха совместной работы окружающая обстановка вынуждена сама адаптироваться к роботу. Но тогда непонятно, кто кому служит. Робот производству или производство роботу?