Посоветовавшись с аналитиками 20-го Главного Управления, Сергей Павлович пригласил преподавателя из Ленинградского Политехнического института Евгения Ивановича Юревича. Как и сказал Бармин, робототехника ещё только зарождалась, но в 20-м ГУ Королёву сообщили, что недалёком будущем Юревич станет Главным конструктором Ленинградского ЦНИИ робототехники и технической кибернетики. Как и Хрущёв, Сергей Павлович ставил на опережающее развитие. На 1959 год Юревича уже привлекли к работе по промышленным роботам атомщики, разрабатывавшие автоматическую линию сборки инициирующих зарядов, тоже 'с подачи 20 ГУ', поэтому Евгений Иванович успел получить опыт практической разработки робототехнических систем. (АИ, см. гл. 04-09)
Королёв понимал, что Юревич, хоть и обладает уже определённым практическим опытом разработки, но пока ещё слишком молод, чтобы системно анализировать столь сложные проблемы. Возникла идея подключить к работе учёного с бОльшим теоретическим опытом. Сергей Павлович снова обратился за помощью в подборе кандидата в 20-е Главное Управление. Ответ аналитиков его приятно удивил — как оказалось, в будущем робототехникой будет заниматься один из ближайших соратников академика Келдыша, доктор физико-математических наук, (с 1991 г — академик) Дмитрий Евгеньевич Охоцимский, притом достигнет по этой тематике значительных успехов. На 1959 год Охоцимский пока ещё читал лекции по механике космического полёта на механико-математическом факультете МГУ, и был изрядно удивлён, когда руководители Главкосмоса попросили его параллельно заняться анализом перспектив и проблем робототехники:
— Сергей Палыч, я же баллистикой занимаюсь! — ответил Охоцимский. — Нет, безусловно, робототехника — дело интересное, но я-то к ней каким боком?
— Мне, Дмитрий Евгеньевич, от вас нужен, в данном случае, ваш научный, аналитический подход, — пояснил ему Королёв. — Пока что мы только готовим наши предложения по развитию робототехники для обсуждения на НТС СССР, в Президиуме ЦК и Совете министров. Нам самим нужно сначала разобраться, в каком направлении двигаться.
— Я, безусловно, сделаю всё, что смогу, — заверил Охоцимский, — хотя, признаться, несколько удивлён.
Тем не менее, его участие оказалось более чем полезным именно в части систематизации и постановки задачи. Когда они вновь собрались для обсуждения, уже более расширенным составом, Сергей Павлович пояснил свой замысел:
— Как верно заметил Владимир Палыч, робототехника — дело очень сложное, и пока что мало освоенное, а потому особенно дорогое. Соответственно, если пойти на НТС, на Совет министров или в Президиум ЦК, и сказать: 'Дайте нам охрениллион рублей, на строительство роботов и отправку их в космос, чтобы они строили нам базы на Луне и Марсе', сами понимаете, куда нас с вами пошлют. И будут правы. У народного хозяйства сейчас есть более насущные проблемы. Но если мы предложим выделить тот же 'охрениллион рублей' на сквозную комплексную роботизацию всего народного хозяйства, то, во-первых, мы заручимся поддержкой сразу нескольких министерств, во-вторых, будет создана производственная база робототехники, спроектированы линейки типовых агрегатов, на основе которых можно будет намного дешевле разрабатывать необходимых нам роботов, а экономический эффект от внедрения робототехники в народном хозяйстве будет многократно превосходить затраты.
Я предварительно побеседовал с министрами: топливной промышленности — Мельниковым, автоматизации машиностроения — Костоусовым, среднего машиностроения — Славским, геологии — Антроповым, металлургической промышленности — Шереметьевым, электронной промышленности — Шокиным, радиопрома — Калмыковым, и с председателем Госстроя Соколовым. Постарался донести до них преимущества роботизации. В большей или меньшей степени, думаю, мне это удалось. Со Славским, Шокиным, Калмыковым, Костоусовым и Соколовым, во всяком случае, мы общий язык нашли сразу. Остальным пришлось разъяснять преимущества роботизации, насколько я их сам понимаю. В целом, можно рассчитывать, что эти министры нашу инициативу поддержат.
По моей просьбе товарищи Охоцимский и Юревич подготовили для нас предварительный обзор по современному состоянию робототехники, — Королёв кивнул Охоцимскому, затем повернулся к скромно сидящему в окружении всего Совета Главных конструкторов Юревичу. — Теперь товарищи, расскажите нам коротко, какое сейчас у нас положение с робототехникой, и какие основные направления работы необходимы?
— Полнее всего сейчас робототехника и манипуляторы представлены в атомной промышленности, по понятным причинам, — начал Юревич. — Первое поколение, разрабатываемое и используемое с середины 50-х, представляет собой даже не роботы, а дистанционно управляемые манипуляторы, требующие постоянного управления со стороны оператора. С их помощью осуществляется загрузка-выгрузка тепловыделяющих сборок в реакторы, а также работа с радиоактивными материалами на производстве ТВЭЛов и спецзарядов. Тем не менее, для этих манипуляторов были разработаны различные силовые приводы, шарнирные устройства, датчики, которые могут быть использованы в дальнейшем.
— Я правильно понимаю, — уточнил Борис Евсеевич Черток, — ведь по сути, если оснастить такой манипулятор автономной системой управления и датчиками для реагирования на условия окружающей среды, то получится робот?
— В общем, да, — подтвердил Юревич. — Сейчас идёт работа над роботами второго поколения, для обслуживания гибких производственных ячеек и сборочных линий спецзарядов и ТВЭЛов. При этом вовсю используется уже наработанная техническая база первого поколения, с добавлением электронных управляющих устройств. Пока что, в основном, создаются относительно простые роботы с пневматическим приводом, работающие в циклическом режиме. Например, робот ставит на станки заготовки и снимает готовые детали. На сборке робот устанавливает элементы из радиоактивного материала в уже собранные людьми на конвейере подсборки спецзаряда.
— Людьми собранные? — уточнил Королёв. — А целиком собрать спецзаряд робот не может?
— Пока не может. В составе инициирующего заряда достаточно много мелких деталей. Для современного робота, работающего в цикле или по жёстко заданной программе, операция типа 'вставить деталь в отверстие по посадке' или 'навернуть гайку' пока ещё слишком сложна. Такие операции требуют высокой точности перемещений, чувствительности, интуитивного контроля усилий и моментов, — пояснил Евгений Иванович. — Не могут пока ещё роботы точно попасть в резьбу при сборке. Для выполнения подобных сложных операций нужны адаптивные роботы, умеющие реагировать на внешние условия и корректировать свои действия в зависимости от ситуации. Ни простых цикличных действий, ни заранее заданных программ управления для такой работы недостаточно.
— У нас в системах телеметрии используются самые различные датчики, — подсказал Рязанский. — Полагаю, они могут быть полезны и для роботов.
— Безусловно. Тем более, что для робота не обязательно ограничиваться только аналогами органов чувств человека. Например, восприятие вкуса — процесс очень сложный и до конца не изученный, но промышленному роботу он пока не нужен, — улыбнулся Юревич. — Слух можно имитировать микрофонами, осязание — тензодатчиками, сложнее с техническим зрением и обонянием. Аналог полноценного человеческого зрения мы сумеем создать хорошо если лет через сто, поскольку там главная сложность даже не в восприятии, а в алгоритмах распознавания и анализа изображений. Для этого будут нужны ЭВМ, многократно превосходящие по быстродействию и объёму памяти всё, что сейчас только разрабатывается. Зато робот может быть оснащён такими 'органами чувств', которых у человека нет и не будет. Ультразвуковая и радиолокация, восприятие инфракрасного, ультрафиолетового и радиоактивного излучения, датчики, реагирующие на изменения магнитных и электрических полей. Человек всего этого не ощущает, а робот — может.
— Я, собственно, хотел уточнить, можем ли мы предложить программу мероприятий по роботизации горнодобывающей и угледобывающей промышленности, а также строительства, — спросил Королёв. — Для нас это наиболее интересно, так как задача освоения других планет в первую очередь сводится к проведению геологоразведочных работ, добыче полезных ископаемых и стройматериалов, их переработке и строительству объектов под поверхностью и на поверхности. Поэтому я и обратился к министрам добывающих отраслей и в Госстрой.
— Мы с Дмитрием Евгеньевичем использование роботов в горнодобывающей промышленности обсуждали, — ответил Юревич. — Дмитрий Евгеньевич, думаю, тут лучше вы расскажите, вы этот вопрос подробно анализировали.
— Использование роботов в шахтах и на стройплощадках существенно сложнее, чем, например, в металлообрабатывающей промышленности или на складе, — продолжил Охоцимский. — Прежде всего, в цеху робот работает в детерминированной среде. Он обычно неподвижен, что сразу снимает вопрос исходной системы координат. Конвейер или станки вокруг него тоже зафиксированы, конечные позиции перемещений заданы жёстко. На складе уже сложнее — там робот перемещается, перекладывает объекты, однако координаты стеллажей тоже можно задать жёстко. В отличие от этого, на строительстве и в шахте придётся решать задачу навигации в стеснённых условиях, при слабом и неравномерном освещении, малой контрастности окружающей среды, запылённости, высокой влажности, взрывоопасной атмосфере по газу или пыли, при работе на неровной поверхности. При этом исходные и конечные положения траектории перемещения инструмента заранее не определены и рассчитываются в ходе работы.
Говоря об использовании роботов в горнодобывающей промышленности, я бы в качестве первого этапа предложил сосредоточить усилия на использовании роботов для проведений лабораторных анализов. В процессе определения выгодных для разработки участков месторождений геологам приходится проводить множество анализов взятых образцов. Работа это рутинная, однообразная, требующая большой аккуратности. При этом важна статистика — чем больше исследовано образцов, взятых на исследуемой площади, тем более достоверную картину залегания пород можно получить. Логично было бы переложить эту работу на роботизированный лабораторный комплекс, способный повторять один и тот же анализ сотни и тысячи раз, с высокой степенью повторяемости условий эксперимента.
('Роботизация производства помогает значительно увеличивать количество анализируемых проб' https://mining-media.ru/ru/article/newtech/716-robotizatsiya-proizvodstva-pomogaet-znachitelno-uvelichivat-kolichestvo-analiziruemykh-prob)
— Отличная идея, Дмитрий Евгеньевич, — Королёв тут же оценил предложение Охоцимского. — Наши АМС фактически будут заниматься на Луне и планетах теми же самыми анализами. Вполне логично будет сделать стандартную мобильную лабораторию, которую смогут использовать и геологи.
— Совсем стандартную, возможно, не нужно, да и не получится, — уточнил Охоцимский. — Всё же космические условия будут налагать свою специфику. Но использовать перекрёстные наработки можно и нужно.
— Допустим, этой работой мы интересы товарища Антропова удовлетворим, — заметил Черток. — Но нам ведь надо и остальных министров чем-то заинтересовать. В той же добывающей промышленности хорошо бы всё же убрать из шахты людей и заменить их автономными роботами.
— Скорее, даже целыми роботизированными комплексами, — уточнил Охоцимский. — Насколько я понял специфику горнодобывающей отрасли, у них там сложность состоит в том, что выработка в шахте в любой момент может обвалиться, взорваться или быть затоплена. Её по мере удлинения приходится укреплять, устанавливая подпорки под потолок. (Это называется 'крепь', но Д.Е. Охоцимский всё же баллистик, а не горняк). Поэтому одним роботом там не обойтись. Нужен комплекс как минимум из трёх роботов — проходчика, транспортного робота, убирающего породу, и робота-'крепильщика', устанавливающего подпорки.
Плюс к постоянной опасности обвала в шахте присутствуют трубопроводы для откачки воды, рельсы для вагонеток, отвозящих породу и подвозящих материалы для крепления потолка, троллеи подачи питания, кабели — в общем, целое сложное сооружение получается. Робот для работы под землёй должен иметь большой запас прочности, так как его в любой момент может завалить выбросом породы или обрушением. Любая 'нежная' конструкция при этом моментально будет выведена из строя. Надо также учитывать, что для ремонта робота придётся поднимать на поверхность. Ремонтировать его в шахте будет очень сложно, а длина выработок может достигать нескольких километров. Тащить вышедшего из строя робота к главному стволу шахты по штрекам — то ещё удовольствие.
Надо также продумать варианты передачи управляющего сигнала. Управлять роботом в забое придётся дистанционно, как минимум — первыми моделями, потому что ЭВМ пока несовершенны и слишком громоздки. Таскать по выработкам кабель общей длиной в десяток километров — не лучшая идея, учитывая, что его в любой момент могут перебить или переехать вагонеткой. Сейчас появилась интересная альтернатива — оптические квантовые генераторы. Имеет смысл провести эксперименты по передаче управляющего сигнала модулированным световым лучом.
(Об использовании лазерной связи для управления подземными робототехническими комплексами подробнее см. http://roboticslib.ru/books/item/f00/s00/z0000031/st039.shtml)
— Создание такого робототехнического комплекса — довольно сложная задача, — заметил Бармин. — Стоило бы начать с чего-то попроще, наработать компетенции и опыт.
— Тогда можно разработать сначала автоматизированный измерительный комплекс, — предложил Охоцимский. — Для оптимизации технологических процессов необходимо постоянно получать возможно более полную информацию о состоянии окружающей среды — температуре, давлении, влажности, получение информации о степени взрывоопасности по газу, контроль пылевзрывобезопасности выработок, концентрации и состава пыли, прогнозирования и обнаружения пожаров, например, газоаналитическим методом, путем определения газового состава рудничного воздуха. Необходимо иметь информацию о состоянии забоя, кровли и почвы, состоянии разрушенного массива породы, положения машин в пространстве, геометрических размеров выработанного пространства и подземных сооружений.
Для планирования технологического процесса добычи и его выполнения приходится постоянно определять свойства горных пород. Анализов приходится проводить много, и в идеале было бы удобно делать их прямо в забое или соседней выработке, для экономии времени. Было бы логично возложить эту работу на робота, в автоматическом режиме проводящего забор и анализ испытуемых образцов.
Для подземных условий эта информация должна передаваться без непосредственного участия человека. Вообще, людей надо по максимуму убирать из опасных мест, из-под земли. Информацию можно получать с помощью автоматических мобильных информационных робототехнических систем, снабжая их необходимыми датчиками, измерительными приборами, устройствами передачи информации, манипуляторами и средствами передвижения для поиска информации
