Понятие робота, робототехнических систем
Никита Прилепо МЛ-920
Информатика
Представление о робототехнических системах
РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
В первой главе рассматриваются основные теоретические данные по робототехническим системам. Кратко описана история возникновения интереса к данной отрасли. Приведено понятие робота, робототехнических систем и робототехнике. Также рассмотрены предметные области, входящие в робототехнику и научно–технические предпосылки. Описана сложность создания робототехнических систем, заменяющих человека. Проведена классификация и дано описание робототехнических систем по типу: решаемых задач; выполняемой работы; по типу управления. Рассмотрена механическая часть робототехнических манипуляторов – захватных механизмов и приводов. Произведено описание и рассмотрены плюсы и минусы, также выделены, типично использующие в промышленности, приводы. Для выбора способа управления роботизированным манипулятором было рассмотрено математическое описание структурных элементов робототехнической системы и приведены их структурные схемы. Описаны способы управления роботом, плюсы и минусы данных способов и приведены примеры реальных роботов, использующих ту или иную систему управления. Описана программная и аппаратная часть управления роботом и все составляющие входящие в неё. Рассмотрены типовые системы управления роботами. В заключении приведено описание технических и программных средств, решающие задачу «очувствления роботов». Первая глава является литературным обзором – это нужно было для того, чтобы глубже понять изучаемую область, показать сложность и многообразие подзадач, которые решаются при создании робототехнических систем.
|
|
|
История
Робототехника уходит корнями в глубокую древность, когда впервые выдвигались идеи и предпринимались попытки создания человекоподобных устройств: статуй, способных двигаться; механических слуг и т.п. Если проанализировать древние легенды и мифы, то можно обнаружить много схожих с роботами «существ». В 3 веке до н.э. в древнегреческой мифологии встречается упоминание о Талосе - медном великане. Также, всем известный Голем, является не менее древним прообразом робота. Но это все примеры из мифов и легенд, достоверные сведения о «механических людях» относятся к 1 веку н.э. и связаны с именем древнегреческого механика Герона Александрийского (10-70 г.н.э). На его счету такие изобретения как: дозатор святой воды, который работал, если бросить в него монету (прообраз современных торговых автоматов); автоматические двери и эолипил (рисунок 1.1.), работавший на энергии пара за 1700 лет до парового двигателя Джеймса Уатта (James Watt). Но самым главным и удивительным его достижением был программируемый робот. Устройство представляло собой трёхколёсную телегу (рисунок 1.1.), перевозившую других роботов на сцену, где они выступали перед зрителями. Вокруг двух независимых осей телеги была завязана верёвка, которую натягивал падающий вес. С помощью осей, Герон мог контролировать то, как верёвка наматывается на ось, а значит заранее задавать роботу направление. Единственной проблемой было трение, так что машина должна была двигаться по гладкой поверхности.
|
|
|
Паровой двигатель (слева) и программируемый робот Герона (справа).
Футуролог и профессор Ноэль Шарки из Университета Шеффилда считает, что веревка, как средство управления, эквивалента современному двоичному коду. Не все труды гениев античности сохранились и дошли до наших дней, но, так или иначе, в развитии робототехники также немалую роль сыграли труды: Архимеда, Филона Византийского, Гомера. Более поздний, в сравнении с античностью, был великий гений Леонардо да Винчи. Изучая труды Герона, Да Винчи создал механические аналоги мышц и суставов человека, а в 1515 году создал механического льва, способного передвигаться самостоятельно. Наибольшее развитие в создании «механических людей» было достигнуто в 18 веке, во многом благодаря развитию часового мастерства. Механиками, постигшим навык работы с часовыми механизмами, были созданы андроиды-рисовальщики, писцы, музыканты. Так, Жанн Вокансон (1709-1789) создал андроида-флетиста, который мог исполнять 11 мелодий.
|
|
|
Швейцарские часовщики Пьер-Жак Дро (1721-1790) и его сын Анри Дро (17521791) создали целый ряд человекоподобных автоматов. Стоит отметить, что именно Анри Дро впервые использовал понятие «андроид», что трактовалось как человекоподобный. Общий принцип построения человекоподобных механизмов заключался в сменных кулачках, устанавливаемых на вращающемся барабане и других подобных устройствах, движение которых осуществляется от часового механизма [5]. Со временем, интерес к созданию «механических» людей стал затухать, во многом из-за ослабления роли часового дела. И только в 20 веке, благодаря развитию электротехники и электроники, вновь возродился. В первой половине 20 века деятелями в этой области были: Гарри Мей, создавший человекоподобный автомат «альфа»; Август Губер, создатель автомата «собор» и др. В основном, устройства первой половины 20 века использовались для рекламных целей, но уже во второй половине 20 века начали предприниматься попытки внедрять роботов для реализации разных практических задач.
|
|
|
Понятие робота, робототехнических систем
Общее представление о «роботах» сложилось еще в глубокой древности, что видно из множества мифов и легенд. Само же понятие «робот» впервые упоминается в пьесе Карела Чапека «Россумские Универсальные Роботы» (Р.У.Р) в 1920 году. Р.У. Р. предназначался для выполнения рутинного труда вместо людей. После этого понятие «робот» все чаще упоминалось в научнофантастических романах и к концу первой половины 20 века уже окончательно «прижилось». Поэтому в подсознании каждого человека был некий образ, который ассоциировался с термином «робот» и «робототехника».
Робототехника, как наука, появилась во второй половине 20 века, когда в ходе развития производства появилась потребность в манипуляционных машинах автоматах, способных выполнять опасные и тяжелые операции под управлением человека. Например, в атомных реакторах для обслуживания контрольно-измерительной аппаратуры или для проведения технологических операций при высокой радиации были разработанные специальные манипуляторы, управляемые человеком-оператором, который находится в специальном защищённом месте. Манипуляторами называются устройства, способные на расстоянии воспроизводить функции человеческой руки. Также для робототехники, на тот момент, были созданы научнотехнические предпосылки: компьютеризация производства; автоматизация технологических процессов; огромный опыт в использовании станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Как наука, робототехника затрагивает многие предметные области
Дата добавления: 2021-04-06; просмотров: 220; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!