Юный техник, 2005 № 04 - Журнал «Юный техник»

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»

НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ

№ 4 апрель 2005

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

КАРТИНКИ С ВЫСТАВКИ

Мастера на все руки

Обычно так говорят о людях-умельцах. Однако на II Специализированной выставке робототехники незаурядное мастерство и возможности продемонстрировали «железные работники» — киберы самых различных конструкций и назначения. С ними познакомился наш специальный корреспондент Станислав ЗИГУНЕНКО. Вот каковы его впечатления.

— Уж про кого только не говорили, что у него глаза завидующие, а руки загребущие. А между тем чемпионами в этом деле являются роботы-манипуляторы, — пояснил мне представитель Государственного научного центра РФ «Институт высоких энергий» В. Я. Потапов. — Вот посмотрите, с его помощью я могу достать предмет, отстоящий от нас с вами на добрых три метра…

И Владимир Яковлевич легонько повел своей рукой. В тот же миг зашевелилась кисть манипулятора, заканчивающаяся особыми схватами, и аккуратно достала из штатива стоящую в нем стеклянную пробирку.

Современный промышленный робот уже никого не удивляет.

Так выглядит робот-трубочист…

Проявление машинной галантности: робот-манипулятор вполне способен преподнести цветок даме-оператору.

Впрочем, как рассказал мне Павлов, тренированные операторы способны с помощью манипулятора вдеть нитку в иголку. И это еще что! К производству готовится новое поколение телеманипуляторов, задающая и исполнительная части которых могут отстоять друг от друга не на метры, а на многие сотни и даже тысячи километров. В этом случае связь между ними осуществляется не посредством кинематики, а с помощью телеуправления, осуществляемого по специальным каналам связи или даже через Интернет.

Говорят, с помощью таких манипуляторов уже проведены первые экспериментальные хирургические операции. Причем хирург может находиться, например, в Москве, а его пациент — скажем, в Антарктиде. Но независимо от расстояния точность движения будет микронная.

Пока же копирующие манипуляторы чаще всего используют при работе с радиационными изотопами или особо опасными химическими веществами. Оператор отделен от них надежной защитой, наблюдает за операциями через специальные окошки или с помощью телемонитора.

В случаях же, если куда-то не может пробраться даже самый гибкий манипулятор, в ход идут самодвижущиеся роботы-чистильщики. Одного из них, чем-то похожего на увеличенного дождевого червя, мне показал один из его создателей, главный конструктор лаборатории робототехники и механотроники Института проблем механики РАН Л.Н.Кравчук.

— Наш робот способен проползти по трубе, которая имеет многочисленные повороты и извивы, даже под углом в 90 градусов, — рассказал Леонид Никитич. — Этому в немалой степени способствует его конструкция. Робот действительно движется, словно дождевой червяк. Сначала протолкнет вперед свою лобовую часть, закрепит ее на стенках трубы, а потом подтягивает заднюю. А на концах его — вращающиеся щетки, с помощью которых он ведет прочистку труб.

Петербургские роботы готовы отправиться хоть под воду, хоть в космос…

Пока робот-трубочист получает энергию для движения и команды управления по кабелю, который за ним тянется. Но в будущем, как полагают создатели этого оригинального робота, появятся и полностью самостоятельные, автономные конструкции, управление которыми будет осуществляться по радио.

Из-под воды да в космос

Такое происходит не только с людьми. Как известно, бывший подводник петербуржец Валерий Рождественский стал затем космонавтом. И это не случайно. Между двумя стихиями довольно много сходства. В обоих случаях человек зачастую испытывает невесомость, его окружает довольно агрессивная, чуждая ему среда, не прощающая ошибок.

Поэтому, как рассказал мне представитель Государственного научного центра «ЦНИИ робототехники и технической кибернетики», базирующегося в Санкт-Петербурге, С.Ю.Степанов, все чаще и космонавты, и Подводники для выполнения наиболее опасных операций используют роботов.

— Такие роботы, в отличие от обычных, наземных, должны иметь особое конструктивное исполнение, — пояснил Сергей Юрьевич. — Во-первых, их узлы делаются в модульном исполнении. То есть с таким расчетом, чтобы каждый узел был конструктивно закончен, мог быть сменен без особых проблем. Во-вторых, каждый модуль помещается в кожух, который защищает наиболее нежные части конструкции от вредных воздействий окружающей среды. И, в-третьих, такие конструкции должны быть сверхнадежными. Если они поломаются во время работы, хлопот с их ремонтом не оберешься…

Всем этим и многим другим требованиям и отвечают роботы, создаваемые в ЦНИИ. Они уже неплохо себя зарекомендовали в ряде спецпроектов, например, при работе в «грязной» зоне атомных подводных лодок и на некоторых других объектах.

Кисть манипулятора управляется рукой человека…

Все чаще роботы приходят на помощь людям и в других затруднительных случаях. Например, многие уже не раз видели по телевидению, как к подозрительному предмету направляется не сапер-взрывотехник, а робот. Подъезжает, тщательно осматривает подозрительную находку со всех сторон, а операторы, внимательно следящие за деятельностью робота при помощи телекамер, решают, что делать дальше.

Как рассказал мне Михаил Германович Канин, ведущий конструктор Научного института специальных машин при МГТУ имени Н.Э. Баумана, многоцелевые робототехнические комплексы МРК-26, МРК-27, МРК-УТК, «Варан» и другие как раз и предназначены для замены человека при выполнении работ в экстремальных условиях. Гусеничное шасси, относительно малые габариты и масса позволяют роботу проникать в различные закоулки, подниматься по лестничным маршам, четко выполняя все команды оператора. При этом робот может нести на борту до 8 цветных видеокамер, аппаратуру подсветки, имеет дистанционно управляемый манипулятор, позволяющий поднимать различные предметы и переносить их на расстояние в несколько сот метров.

При этом сама конструкция робота модульная, дает возможность комбинировать на шасси различные наборы оборудования, быстро производить ремонт в случае, скажем, подрыва робота на мине, легко отмывать части конструкции после работы в радиоактивной зоне.

Подобные роботы уже прошли обкатку в подразделениях Минатома, МЧС и ФСБ, участвовали в ликвидации аварии в г. Сарове, в операциях по разминированию в Чечне и в Москве. Они выпускаются серийно, и с каждым днем таких помощников человека становится все больше, а сами они стоят все дешевле.

Серийные мобильные робототехнические комплексы способны сегодня выполнять весьма широкий круг задач.

Эти роботы-игрушки, похожие на персонажи фантастического фильма, созданы в НТЦ «РИССА».

Робот-шагоход пока выглядит неказисто, но уже способен на многое…

И вот что еще приятно отметить. В такой ответственной работе, как создание новых перспективных робототехнических комплексов, принимают участие не только дипломированные специалисты, но и те, кто только учится.

Студенты Курского государственного технического университета, например, продемонстрировали прототип робота, способного подниматься по вертикальной стене с помощью присосок. А их московские коллеги с механико-математического факультета МГУ работают над очередной моделью шагохода — робота, который обещает стать действительно вездеходом, сможет пройти там, где безнадежно застревает самая мощная современная техника на гусеницах и колесах.

— Прообразом нашей конструкции послужил… муравей, — рассказал мне студент 5-го курса Василий Кравцов. — Эти насекомые, как показали исследования, обладают не только отличной проходимостью, высокой грузоподъемностью (один муравей способен тащить груз, втрое превышающий его собственный вес), но еще очень неплохо ориентируются на местности.

Все эти достоинства создатели шагохода и постарались воплотить в своей конструкции. Робот имеет 18 степеней свободы движения, способен самостоятельно ориентироваться на местности, обходя препятствия при движении по намеченному пеленгу, реагирует на звук и свет, управление им базируется на нейронной сети, обладающей весьма большой степенью обучаемости и самостоятельности.