РОБОТОТЕХНИКА

ОБНАРУЖЕНИЕ ГАЗА И ВЛАГИ

В настоящее время неизвестно, как воспроизвести человече­ское обоняние техническими средствами. Однако некоторые газы можно обнаруживать [7—9]. Так, при соприкосновении сгорае­мой смеси газа и воздуха с некоторыми катализаторами, напри­мер платиной или палладием, выделяется тепло и изменяется электрическое сопротивление катализатора, что можно обнару­живать прямым измерением. Подобные детекторы, безусловно, очень важны для предотвращения пожара и взрыва. Кислород можно обнаруживать, используя его парамагнитные свойства, а некоторые газы — используя их теплопроводность, в устрой­стве, называемом термокондуктометрическим детектором. Для обнаружения различных газов можно использовать также ин­фракрасное поглощение. Водяные пары обнаруживаются гигро­метрами различных типов. Тем не менее ни один из этих методов не является идеальным для применения в роботе общего на­значения. Можно лишь надеяться, что будущие исследования приведут к появлению более совершенных детекторов запаха.

Человеческий вкус также является ощущением, которое мы еще не можем воспроизвести [35]. Лучше всего использовать для этих целей измерители pH, однако еще не существует метода, пригодного для широкого применения в роботе.

Человек способен ощущать и воспринимать четыре основных вкусовых качества (сладкое, горькое, кислое и соленое), кото­рыми в разной степени наделены различные вещества.

Наибольший объем вкусовой и обонятельной информации поступает при небольшой вероятности конкретного вкусового качества или запаха. Хорошо замечается то, что незнакомо.

Райт [32, 33] считает, что нервная система животного обна­руживает запахи, улавливая колебания молекул в дальней инфракрасной области.

Газы обладают способностью изменять цвет различных хими­ческих веществ, что часто используется в. газовом анализе. Можно взять пробирки, содержащие различные реактивы, и при помощи цилиндра и поршня, приводимого в движение рукой, пропускать через них газ. Подобный метод можно было'бы при­менить и в роботе. Правда, для робота было бы удобнее исполь­зовать самовосстанавливающиеся реактивы, что позволило бы избежать необходимости в замене пробирки после каждого опыта. Следует, однако, напомнить, что у животных нервные окончания, предназначенные для обнаружения запаха, по-видимому, быстро погибают и очень часто обновляются.

35

В Японии разработано газоулавливающее устройство «Тагучи гэс сенсор» [39], изготовленное из оксидированных металлов, таких как окись олова, окись цинка и полуторная окись железа. В этом устройстве производится очень значительное, хотя и об­ратимое, уменьшение электрического сопротивления при сопри­косновении с газами-восстановителями: водородом, окисью угле­рода, метаном, пропаном, спиртом, эфирным маслом и ацети­леном.

Твердотельная технология позволила изготовить кислород­ный анализатор, который может применяться, например, для определения концентрации кислорода в топочных газах и, сле­довательно, для контроля интенсивности горения [40]. При­бор содержит стабилизированный циркониевый элемент, рабо­тающий при температуре 850° С и генерирующий напряжение, которое изменяется по логарифмическому закону в зависимости от разности между парциальными давлениями кислорода и кон­трольного источника. Как сообщалось, точность этого прибора ±0,1%, время срабатывания 0,2 с в диапазоне температур 10— 760° С, выходной сигнал 4—20 мА (или 1—5 В).

Для восприятия влажности применяются различные элементы, в том числе хлористо-литиевые (датчик «Данмор»), углеродные, элементы на базе полиэлектролитного сопротивления, керамиче­ские элементы, емкостные устройства [48] и элементы на базе окиси алюминия [41 ]. Все они в той или иной степени неста­бильны благодаря ионному загрязнению, растворимости в воде, поляризации, химическому и механическому разрушению. Тома [421 использовал гибкую ленту, выполненную из пятислойной пленки бутирата ацетилцеллюлозы, который как стало известно, дает высокую чувствительность при химической и механической стабильности. Это химическое вещество используется в качестве элемента в среде тщательно очищенной двуокиси углерода, а для повышения чувствительности элемент подвергается воз­действию водного раствора едкого натра. В результате дости­гаются сопротивление около 2500 Ом и работоспособность при относительной влажности 10—90% с постоянной времени свыше 100 с. При этом сопротивление почти не зависит от напряжения и температуры. Весьма вероятно, что подобные разработки можно будет использовать в робототехнике.