Дәріс «робототехника» ПӘніне кіріспе. Роботтар және робототехника туралы түсінік
жүктеу/скачать 9,8 Mb.
|
|
ДӘРІС 1. «РОБОТОТЕХНИКА» ПӘНІНЕ КІРІСПЕ. РОБОТТАР ЖӘНЕ РОБОТОТЕХНИКА ТУРАЛЫ ТҮСІНІК Жоспар:
Робототехниканың ЭЕМ-мен және мехатронимамен байланысы. «Робот» сөзінің тарихы және алғашқы роботтар. Ғылым және техниканың қандайда бір саласының пайда болуы өте күрделі үрдістердің бірі. Оның дамуы белігілі бір уақыт интервалындағы басқа объективті және субъективті себептер мен жағдайларға өзара тәуелді және байланысты. Кейбір жағдайларда техникалық құрал бірінші пайда болып, оны ғылыми тұрғыда дамуына, бағытына сілтеу бола алады. Ал басқа жағдайларда, ғылыми зерттеулердің арқасында жаңа техниканы ойлап табуға немесе жетілдіруге жағдай туады. Робототехника және мехатрониканың құрылуы және даму тарихы, сонымен қатар роботтар мен басқа мехатрондық құралдардың жетілдірілуі мен шығарылу процессі, ғылыми даму бағыты мен жаңа техниканың құруына байланысты күрделі себеп-салдарды растайды. Мысалы, алғашқыда роботтар жасалды, ал кейінірек роботтарды пайдалану сұранысына қарай ғылыми бағыт робототехника қалыптасты. Сонымен қатар, ғылыми білім саласында алғы шарттар және тәжірибе жинау процессінде, алғашқыда қарапайым, ал одан кейін одан біршама күрделі құралдар дайындау шарттары құрылды. Жаңа техникалық жүйелердің ауқымды классының пайда болуы мен микроэлектроника саласында ақпараттық жүйелердің дамуы Мехатрониканың дамуына ғылыми түрде үлкен септігін тигізді. Ақырында, Робототехника Мехатрониканың ғылыми бағытының бірі екенін көрсетеді. Роботтарға ұқсас, механикалық адамдарды құрастыру идеясының пайда болуы және құрылу тарихы ежелгі заманнан келе жатыр. Мұндай адам туралы бірінші естелік – Талос атты жезді алып – б.з.д. ІІІ ғ. Александрияда І ғ.-да тұрған. Оның кітабында адам қозғалысын дәл қайталайтын, жүзден аса автоматтарды сипаттаған. Оларды үлкен Геронның танымал жұмыстарынан көруге болады. Автоматика мен робототехника элементтерінің дамуына, сағаттың пайда болуы мен оның жетілгендігі маңызды әсер етті. Әртүрлі автоматтардың негізін күрделі механизмдер құраған. Қолданбалы және жаратылыстану ғылымдары салаларындағы жетістіктердің бірі ХХ ғ. басында көп ғасырлық адамзат арманы болған, яғни еңбектену процессіндегі адамды алмастырушы құралды жасау үшін қажетті техникалық және ғылыми база құрылды. 1927 жылы Америкалық инженер Дж. Венсли "Televox" атты алғашқы роботты құрастырды. Бұл робот сырт келбеті бойынша адамға ұқсас және бұйрықпен элементарлы қозғалыстарды жасай алды. 1928 жылы Жапонияда «Табиғат сынаушы» атты бірінші робот құрастырылды. Бұл робот электродвигательдің көмегімен қолы мен басының орналасуын өзгерте алды. Робототехникамен өткен бірінші қарапайым роботтардан қазіргі уақыттағы интеллектуальді роботтарға дейінгі жолы осы болды. Сонымен қатар, есептеу техникасы және электрониканың дамуына аса үлкен үлес қосты. Онымен сандық бағдарламалық басқаруы бар кибернетикалық машиналар дүниеге келді. 1951 жылы шыққан Дж. Фон Нейманның «Кибернетикалық автоматтардың жалпы және логикалық теориясы» есептеу техникасының дамуына үлкен серпіліс берді. Осыдан кейін электронды есептеу машиналарын (ЭЕМ) жасау және жобалау үлкен қарқынмен дами бастады. Қысқа уақыт ішінде ЭЕМ-нің бірнеше буынға өзгерді. ЭЕМ-нің 1-буынының негізі болып электр-вакуумдық лампалар болса, 2-буында транзисторлар, 3-буында интегралды схемалармен жасалды. 4-буынның элементарлық база болып кең ауқымды интегралды схемалар болса, ал қазіргі ЭЕМ-де микропроцессорлармен және микропроцессорлі жиындар негіз болып табылады. Микропроцессорлар – бұл кішігірім есептеу құралдары. Оны қазіргі уақытта транспортта немесе өндірісте ғана қолданбай, күнделікті өмірдегі тұрмыстық техникаларда, ойыншықтарда және де көптеген құрылғыларда қолданады. Жоғарыда айтып кеткендей, робототехниканың дамуына, роботтарды басқарына септеу программалық басқарудың пайда болуы әсер етті. Егер тарихта оралатын болсақ, өндірісті айтсақ 1907 жылы автоматизациялау Форд зауытында құрылды. Бірақ, бірінші сандық программалық басқару (СПБ) 1952 жылы металды өңдеу станогі құрылды. Тура осындай басқару принципі кейінірек роботтарға қолданылды. Сонда да қазіргі замандық робототехника 1954 жылдан бастау алады. Себебі АҚШ-та Р.Герцтің басқаруы арқасында атомдық станцияларда қызмет көрсететін манипуляторлар жасалды. Бұл манипулятор ANL Model-1 Арогондық ұлттық лабораторияда (ANL ағылшын тілінен қысқартылған) жасалды. Алғашқы роботтар консольдық конструкцияға ие және адам қолына ұқсас жасалынады. Бірақ аптропологтардың айтуынша адам қолы 27-лік қозғалысқа ие. Роботтар болса, аз қозғалысқа ие болады, сол себепті оның басқаруында мәселелер туындайды. Көп роботтарды өндірістік мақсатта пайдалану үшін жасалынады. Роботтардың түріне кіретін, өндірістік роботтар қолдың кейбір функцияларын орындауға арналған программа бойынша жұмыс жасайтын механикалық құрылғы. ӨР-дың жайылуы "Unimate" және "Wersatran" роботтарының пайда болуынан, яғни 1962 жылдан басталады. Бұл роботтар мынадай технологиялық процестерге қызмет көрсету үшін арналды: қысымның әсерінен балқыту, тағалау(ковка), нүктелік жапсыру (сварка) және т.б. Алғашқы тәжірибелік үлгі ТМД аумағында П.Н. Белянина мен Б.Ш. Розинаның жетекшелігімен 1971 жылы шығарылды және «УМ-1» деп аталды. Бұл гидроқозғалтқышы және 40 кг жүк көтергіші бар өндірістік робот. «УМ-1» роботында аналогты-трансформаторлы позициялы программалық меңгеру системасы бар. 1970-1985 жылдар аралығында өндірістік роботоқұрылыста кейбір дамулар көрініс тапты. 1990 жылғы бұрынғы КСРО аумағындағы мамандардың бағалауы бойынша, роботтардың сұранысы 375 мыңға жетуі керек еді. Бірақ бұл жорамалдар айқын растамады. Қазіргі кезде қандайда бір қызығушылықтың жоғалуы және ӨР өндірісі бәсеңдеуі көрініс табуда. Бірақ робототехника ғылымы дамуы жалғасуда, ал ғалымдар мен құрастырғыштар одан да жаңа және жетілген роботтар жасауда. Бір америкалық журналдың мәліметі бойынша 1990 жылы робот жасау саласы 485 млн. АҚШ дол. тапсырыс жасады және соммасы 517 млн. АҚШ дол. болатын рекордттық тапсырыс алды. Қазіргі уақытта бүкіл әлемде 700 мыңға жуық робот жұмыс жасайды. 2020 жылдың басына қарай роботтардың саны 1200 мыңға жетеді деген болжам бар. Пайдалану аумағы әрдайым кеңуде. Өз кезегінде робототехниканың дамуы, бұл ғылымның кең ауқымды сұрақтарын өзіне қосатын басқа ғылым бағыттарын талап етті. Мысалға, робот сол немесе басқа өлшемде кейбір тірі ағзалардың функцияларын орындайды. Осы себептен робототехника күрделі механикалық жүйелердің жасаумен айналысады Қысқаша айтқанда механизмдер синтезі мен анализімен, жұмыс құрамында қолданатын механикалық құрылғыларымен айналысатын, роботтар механикасы (манипуляторлар) деген робототехниканың бөлімі бар. Жасанды сезу мүшелерін құрастыруды робототехниканың - сенсорлы технология айналысады. Роботтың «миын» құрастыру үшін информатика және жасанды интеллект саласындағы нәтижелер мен жетістіктері пайдаланады. Өлшеу технологиясында робот үшін техникалық көру жүйесін (ТКЖ) құруға бағыт бөлінді. Роботтың функциясын жақсы түсіну үшін, адамның аналогты функциясымен салыстыру қажет. 1- жасанды иіс сезімі; 2- жасанды ақыл (интеллект); 3- техникалық көріс; 4- сөйлеуді талдауыш (анализатор); 5- сөйлеу синтезаторы; 6- жасанды аяқ-қол (адымдағыш аппарат); 7- жасанды қол (кисть); 8- механикалық қол (манипулятор). Робот дегеніміз – жалпы, адамның қызметін атқаратын, компьютер арқылы басқарылатын техника. Қазіргі кезде робот атаулысын жан-жақты қолданып та жүр. Мысалы, банкоматқа барсаңыз, ол ақшаны сізге санап береді. Паркте бір аппараттың ішіне отырсаң, ұшақпен кетіп жатқандай көрінуі мүмкін. Осы сияқты басқарылатын техника бізде жеткілікті. «Робот» - сөзі қандай мағына береді, қандай мүмкіншіліктер туғызады деген сауалға әр адамның өз дүниетанымдық көзқарасы болады. Робототехника – автоматтандырылған техникалық жүйелерді құрастырумен айналысатын ғылым түрі. Робототехника - зерттеу обьектісі робот болып табылатын ғылым. Робот – бұл индустрия. Роботтарды көп жағдайда эксприментті мысалы: аз санды және практикада аз қолданылатын деп қарастыруға болады. Бірақ робот жасау және роботтарды қолдану аса ірі сала болып табылады. Робототехника екіге бөлінеді өдірістік және арнайы. Өнеркәсіптік робот дегеніміз ойлау қабілеті жоқ, қозғалмалы автоматикалық машина, ол бірнеше қозғалыс дәрежелері бар манипулятор түріндегі артқару құрылғысынан және өндірістік үрдісте қозғалу және басқару функциясын орындауға арналған қайта бағдарламаланатын құрылғысынан тұрады. Адамзаттың табиғаттағы қолайсыз жағдайларда іс-әрекет етуі, шахталардағы, космоста, химиялық заттар қатысымен болатын жағдайларда және тағы да басқа апатты да қауіп-қатері жоғары дәрежелі орындарда барлық жұмыстарды адамның орнына дәлме-дәл орындаса – адам баласының өміріне, денсаулығына қауіп төнбейді. Сонымен қатар шығармашылық кәсіпорындарында «робо» қолданылса, уақыт шығыны, адамның физикалық жұмысы, оның шаршауы да азаяр еді. Мысалы, қандай да бір шикізат өнімін немесе белгілі бір затты басып шығаруға робот өте қолайлы. Сурет 1 - Адам тәрізді шебер робот Робот (чех. robot, robota - еріксіз еңбек, rob - құл; чех жазушысы К. Чапек ойлап шығарған сөз, ол алғашқы ұғымында ―жұмысқа шебер адам мағынасында қолданылды) - антропоморфтық (адам тәрізді) әрекеттер, қимылдар жасайтын машина; адам жүрісі мен қимылын еліктететін автоматтандырылған кұрылғы. Робот қоршаған әлеммен әрекеттескен кезде адамның (жануарлардың) қызметтері мен іс-әрекеттерін ішінара немесе толық атқарады. Алғашқы роботтар адамның қозғалысы мен сырт пішінін қайталады. Олар ойын-сауық мақсаттарында пайдаланылды. Қазіргі кезде тұрмыстағы көптеген қызметтерді атқаратын, қадағалайтын, мүгедектер мен сәбилерге көмекші, көңілін аулайтын, т.б. роботтар жасалынды, интеллектуалдық роботтар да пайда бола бастады. Робот техниканың дамуы барысында адамдарды бір сарынды ауыр жұмыстардан, жоғары радиациялы, жоғары немесе төмен температура жағдайларындағы және адам қатынауы қиын жерлердегі (су астында, ғарышта) жұмыстардан босататын автоматтық құрылғылар мен механизмдер түрінде жасалып, олар үнемі жетілдіріле түсуде. Мұндай құрылғылар мен механизмдер өнеркәсіптік роботтар деп аталады. Өнеркәсіптік роботтар – өндіріс процесінде адамның қозғалу және басқару сияқты іс-әрекеттерін (өндіріс заттарының орнын ауыстыру т.с.с.) және технологиялық құралдардың (айла-тетіктердің) қызметтерін орындайтын автоматтық машина. Адамның қатысуынсыз бір немесе бірнеше технологиялық операцияны, өңделетін бұйымды тиеу мен түсіруді қоса алғанда автоматты түрде орындайтын технологиялық өңдеуші машиналардың, өндірістік машиналардың, тасымалдау және көмекші жабдықтардың жиынтығын робот-техникалық кешен деп атайды. Робот-техникалық кешеннің, әдетте, электрондық есептеу машинасы (ЭЕМ) немесе микроконтроллер негізіндегі бағдарламалық басқару жүйесі болады. Робот - техникалық кешен ― адамсыз технологияны енгізудің негізі болып табылатын икемді өндіріс жүйелерінің бастапқы буыны болып табылады. Робот – техникалық кешенді пайдалану жұмыс күшінің тапшылығы жағдайында өте маңызды. «Робот» сөзі қандай мағына береді, қандай мүмкіншіліктер туғызады деген сауалға әр адамның өз дүниетанымдық козқарасы болады. Бірақ, қанша әр түрлі ойлар мен ұсыныстар болғанымен, түп негізінде бір шешімге келіп тоқталады. Сонымен, адам баласының шексіз қиял-ғажайып толғаулары мен 0,001% тілек-армандарына сүйенсек, робот дегеніміз - адам қолымен құрастырылған, программаланған, автоматтандырылған, саты бойынша жетілдірілген ақылды механизм.Автоматтандыру арқылы роботты ақылды етіп жасауға әлі адамзат қолын жеткізеді.Ал ол көп ізденістер мен практикалық еңбектің нәтижесінде болады. Тек «микрочип» бастамасы. Өйткені, ми ең басты бөлігі. Адамзаттың табиғаттағы қолайсыз жағдайларда іс-әрекет етуі, ахталардағы, космоста, химиялық заттар қатысымен болатын жағдайларда және тағы да басқа апатты да қауіп-қатері жоғары дәрежелі орындарда жұмыс істеуі өте қауіпті. Сондықтан осындай шартты жерлерде «робот» барлық жұмыстарды адамның орнына дәлме-дәл орындаса адам баласының өміріне, денсаулығына қауіп төнбейді. Сонымен қатар шығармашылық кәсіпорындарында «робот» қолданылса, уақыт шығыны, адамның физикалық жұмысы, оның шаршауы да азаяр еді. Мысалы, қандай да бір шикізат өнімін немесе белгілі бір затты басып шығаруға робот өте қолайлы. БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ Робот деген не? Робототехника деген қандай ғылым? Қандай салалары бар? Робототехниканың қай ғылымдармен және қалай байланысады? Робототехника саласында қай елдер алда келе жатыр және қандай өнімдермен? ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 1 Накано Э. Введение в робототехнику /Э. Накано ; пер. с япон. - М. : Мир, 1988. - 334 с. 2 2 Юревич К. Основы робототехники / К. Юревич. - СПб. : БХВ– Петербург, 2005. -416 с. 3 Фу К. Робототехника / К. Фу, Р. Гонсалес, К. Ли. - М. : Мир, 1989. -120 с. 4 Хомченко В. Г. Мехатронные и робототехнические системы : учеб. пособие / В. Г. Хомченко, В. Ю. Соломин. – Омск : Изд-во ОмГТУ, 2008. - 160 с. жүктеу/скачать 9,8 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|