РОБОТОТЕХНИКА

ДРУГИЕ АНТРОПОМОРФНЫЕ МАШИНЫ

Машины, подобные «четырехножке», были названы антропо­морфными за то, что они по форме походят на человека и дубли­руют его манипуляционные способности. Работы по антропоморф­ным машинам в значительной степени связаны с именем Мошера из фирмы «Дженерал Электрик». Еще совсем недавно предпола­гали, что обычная лопата может быть включена в категорию ан­тропоморфных машин; утверждали также, что нетренированный человек вполне способен пользоваться лопатой. Сейчас от этого мнения отказались, о чем свидетельствует официально установ­ленная подготовка, которую ввели на некоторых золотых приис­ках до того, как рабочие начнут считаться «специалистами по лопате». Однако, имеется много преимуществ в использовании машин для увеличения возможностей человека, и ряд работ в этом плане представляет интерес для робототехники. Например, машине, в отличие от человека, легко доступно непрерывное вра­щение отвертки.

Здесь, может быть, интересно будет упомянуть об опыте, при­обретенном автором этих строк при работе на поточной линии. Мастер этой линии обладал изобретательным умом и изобрел но­вую отвертку, которая должна была революционизировать произ­водство. Отвертка приняла вид стойки с ручкой, которая враща­лась рукой, т. е. весьма напоминала точилку для карандашей. Ручка вращала вал, снабженный отвертывающим наконечником. Деталь, в которую должен был вворачиваться винт, нажималась в тиски, и винт наживлялся рукой; затем ручка, хотя к ней при­кладывалось усилие, направленное в сторону, поворачивалась, винт вращался и ввинчивался в заготовку.

Вскоре я обнаружил, что это изобретение было в высшей степени неудачным, ибо не обладало никаким «чувством». У каж­дого примерно десятого винта я просто сбивал головку, оставляя тело винта бесполезно вставленным в деталь. Тогда я взял простую отвертку с храповиком и нашел, что трудностей стало на­много меньше и что можно фактически удвоить производитель­ность. Рабочий был раздосадован, когда убедился в этом, но я не был первым человеком, отказавшимся использовать его изобре­тение. Наиболее интересно здесь то, что изобретение не было 6* 163

удачным потому, что оператор не ощущал усилие, которое он прикладывал, и отсутствовал ограничитель типа предохранитель­ной фрикционной муфты.

В программе CAMS исходили из того, что робот без «чувства осязания» срывал бы двери с петель, разрывал бы стулья при попытке поднять их и вдавливал бы пруток в трубу при попытке вставить его. Поэтому использование силовой обратной связи стало важнейшей чертой программы.

Одним из результатов этой программы был копирующий ма­нипулятор «Хэндимэн» для использования, например, в атомной технике. У каждой из двух рук этого манипулятора 10 степеней подвижности и электрическое управление гидравликой. Руки оператора укладываются в мягкое крепление, называемое «каркас повторителя». Испытания «Хэндимэна» на операции вставления шпильки в отверстие показали необходимость использования силовой обратной связи к оператору в процессе обучения, так как без нее работа оказывается неустойчивой. При использовании силовой обратной связи время на выполнение задания было умень­шено наполовину, а расход мощности — в три раза, так что общее потребление энергии сократилось в шесть раз. В другом экспери­менте этой программы голова оператора находилась на высоте около 4,5 м от пола; он стоял на двуногом сооружении, которое должен был удерживать в состоянии равновесия. Это управление осуществлялось сгибанием ног и изгибанием в талии. Некоторые операторы — и это понятно — так нервничали, что были не в состоянии сохранять равновесие, поэтому был сделан вывод о необходимости расслабления.

Экзоскелетон «Хардимэн» надевается на человека и предназна­чается для увеличения его мускульной силы. Он управляется гидравлически при давлении рабочей жидкости около 20 ООО кПа, и человек, в него одетый, может поднять груз массой 700 кг на высоту около 2 м, т. е. его мускульная сила увеличивается прибли­зительно в 25 раз. Работа над экзоскелетоном показала, что для каждой из его ног требуется как минимум пять степеней подвиж­ности. Для сохранения равновесия при подъеме тяжелого груза длина ступеней может увеличиваться. Совершенно очевидно, что машина такого типа может быть построена высотой 6 или даже 10 м.

Другая работа в этой области — создание промышленного погрузочно-разгрузочного крана «Мэн-Мейта» [62, 64, 89]. Это была длинная рука с единственным локтевым суставом: плечевой сустав располагался на уровне пола. Эта суставная рука позволяла работать при максимальном перемещении 3,5 м и минимальном —

1,5 м и в то же время могла сгибаться в угле 220° (от упора до упора). Она могла удлиняться со скоростью около 0,45 м/с и под­нимать груз со скоростью 0,6 м/с; скорость сгибания составляла 45° в секунду. Силовая обратная связь к оператору обеспечива­лась по трем степеням подвижности и имела максимальное значе - 164 ние около 20 Н. Питание 10 кВ, трехфазное. Давление в гидро­системе составляло 12 ООО кПа, и движение блокировалось при исчезновении давления. В распоряжении оператора имелись вакуумная чашка, крюковой и механический захваты, рассчи­танные на груз приблизительно 180 кг. «Мэн-Мейт» использо­вался для покрытия окунанием корпусов холодильника стекло­видной эмалью, загрузки конвейера и погрузки бочек.

Описанный советским ученым, проф. Г. П. Катысом из Инсти­тута проблем управления АН СССР метод передвижения лунных транспортных средств [54], по крайней мере, довольно необычен. Длинный стержень поддерживается двумя опорами А и В стер­жень выступает за опору у каждого конца. Тяжелый груз может скользить вдоль стержня от одного конца к другому. Когда груз достигает одного конца, скажем А, его вес вызывает подъем опоры на другом конце В. Стержень может теперь поворачиваться вокруг оставшейся опоры А как около центра, и опора В может быть поставлена в некоторую выбранную по окружности движения точку. Это действие затем может быть повторено, но уже с грузом, движущимся к другому концу стержня В, так что опора А может подниматься и перемещаться по окружности.