— Так это, фактически, типичная работа любого планетохода или посадочного аппарата любой АМС! — вставил Королёв.
— Именно, поэтому для нас это направление деятельности особенно интересно, — подтвердил Бабакин. — Манипуляторы такого робота должны развивать необходимые усилия для получения соответствующих образцов материала для исследования. Кстати, можно получать информацию с помощью буровых машин, определяя механические свойства горных пород в массиве по их сопротивляемости прямо в процессе бурения, по рабочим параметрам бурильной машины — усилию подачи, крутящему моменту, потребляемой мощности.
— Вот такой опыт был бы для нас особо ценен, — Сергей Павлович уже оценил сходство выполняемых задач и загорелся энтузиазмом. — Да и дублирование усилий исследовательских организаций при этом можно было бы исключить.
Манипуляторы нам понадобятся и в открытом космосе, на орбитальной станции и для обслуживания спутников при помощи дистанционно управляемых спутников-ремонтников. Очень важная и многообещающая работа намечается, товарищи! Мы, кстати, ещё и с министром электронной промышленности Шокиным обсуждали применение манипуляторов в промышленности, он мне показывал экспериментальный образец робота-сборщика, который интегральные схемы и всякие радиодетали на платы устанавливает. Работает впечатляюще, быстрее вокзального напёрсточника, — пошутил Королёв. — На складах и разного рода погрузо-разгрузочных работах автономные роботы-манипуляторы и экзоскелеты понадобятся.
— На использовании робототехники в логистике стоит остановиться чуть подробнее, — добавил Охоцимский. — У нас с 1956 года начали очень активно внедрять контейнеризацию и пакетирование грузов на складах и транспорте, с размещением на стандартных паллетах. Казалось бы, логистика к космосу имеет весьма малое отношение, однако, если посмотреть количество и состав номенклатуры грузов, доставляемых ежедневно на наши заводы и космодром, станет понятно, что в нашем деле от логистики тоже зависит очень многое.
Я немного ознакомился с текущим положением дел, и заметил, что если контейнеризация перевозок у нас проводится довольно последовательно, то пакетирование грузов на паллетах до сих пор производится складскими грузчиками в ручном режиме. А это, товарищи, непаханое поле для автоматизации. Сама по себе автоматизация погрузо-разгрузочных операций позволяет в 2-3 раза сократить простои транспортных средств под грузовыми операциями, в 1,5-2 раза улучшить использование складских площадей и средств механизации грузопереработки, в 3-4 раза повысить производительность труда на грузовых операциях, в 1,5-2 раза снизить их трудоемкость и себестоимость. При этом наибольший эффект паллетных перевозок достигается тогда, когда пакет расформировывается или формируется в начале или конце технологического потока.
Паллеты и миниконтейнеры ('Еврокуб') жёстко стандартизированы, что позволяет производить пакетирование грузов с помощью пакетоформирующих машин. Согласно стандарту приняты три типоразмера поддонов 800×1200; 1000×1200 и 800×1000 мм. Максимальная высота пакета, предназначенная для перевозки железнодорожным транспортом, соответствует при одноярусной системе 1900 мм, при двухъярусной — 1150-1350 и 850-1150 мм в зависимости от типа вагона.
Соответственно, с этим максимальные объёмы, обслуживаемые промышленными роботами, формирующими пакеты, достигают 1000×1500 мм в плане и высотой 1800-2000 мм, а минимальные — 700×1000 мм в плане и высотой 1100 мм. Нетрудно вычислить, что пакетирование всех видов грузов можно практически организовать при помощи размерного ряда из нескольких однотипных промышленных роботов, незначительно отличающихся размерами рабочих зон, и грузоподъемностью. Учитывая количество и ассортимент перевозимых грузов, количество самых разных складов, экономический эффект от внедрения складских пакетирующих и штабелирующих роботов будет, скорее всего, много выше, чем даже от внедрения их на промышленных предприятиях.
(Все цифры и показатели — реальные, по книге Андрианов Ю.Д., Бобриков Э.П., Гончаренко В.Н. 'Робототехника' Гл. 6 http://roboticslib.ru/books/item/f00/s00/z0000031/st027.shtml)
Наиболее эффективными средствами обслуживания контейнеров и терминалов предварительно представляются краны с жёстким подвесом груза. В сочетании с автономными грузозахватными устройствами, имеющими ориентирующие степени подвижности и датчики контроля, такие краны могут представлять собой робототехнические устройства, обеспечивающие практически полную автоматизацию при обслуживании транспортных средств.
— Если уж Совет министров не примет такие аргументы и не выделит финансирование на развитие робототехники, то я уж и не знаю, чем ещё их можно впечатлить, — заметил Борис Евсеевич Черток.
— Для всякого рода подводных аппаратов тоже будут нужны манипуляторы с дистанционным управлением, — подсказал Юревич. — Вообще сфера применения роботов, по мере технического прогресса, будет только расширяться. И тут очень важно не упустить момент и наладить выпуск детских роботизированных наборов-конструкторов. Это даст нам возможность наиболее ранней и успешной подготовки кадрового резерва.
— О! Евгений Иванович, между прочим, дело говорит! — поддержал его Главный конструктор.
— Ещё одно важное замечание, как мне представляется, — добавил Охоцимский. — Роботов надо с самого начала делать модульными, собирая их из стандартизованных компонентов. Разработать линейки пневматических, гидравлических и электрических приводов, возможно — использовать на первых порах наработки по авиационным и ракетным рулевым машинкам — это, можно сказать, готовые приводы. Использовать наработки по всяческим датчикам и системам очувствления роботов. Особое внимание уделить разработке системы технического зрения — задача это очень сложная на текущий момент, но без её решения роботов для автономной работы нам не сделать.
На дальнейших совещаниях, быстро ставших регулярными, был выработан комплексный план работ по робототехнике. Частью этой программы стала разработка манипулятора для орбитальной станции. Но основной объём работ проводился по созданию роботов для чисто наземного, подземного и подводного применения, а также по разработке промышленных роботов.
С этой программой руководители Главкосмоса вышли на НТС СССР, предварительно заручившись поддержкой Хрущёва и Косыгина. В конце 1959 г вышло подробное постановление 'О развитии робототехники, средств механизации и автоматизации' (АИ). Согласно этому документу, головной организацией по робототехнике было назначено только что сформированное ОКБ технической кибернетики (ОКБ ТК), позднее преобразованное в ЦНИИ робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК). Помимо мехатроники и роботостроения, ОКБ ТК занималось разработкой интеллектуальных систем управления, фотонной и оптоэлектронной техники, специальным и космическим приборостроением, лазерными и космическими технологиями, созданием информационно-управляющих систем и тренажеров. Главным конструктором ОБК ТК был назначен Евгений Иванович Юревич, научным директором — Дмитрий Евгеньевич Охоцимский. По предложению Председателя Совета министров, ОКБ ТК вёло свои разработки в тесном сотрудничестве с зеленоградским НПО 'Научный центр' (АИ частично). При этом Охоцимский также продолжал вести свои работы по баллистике. Он рассчитал траектории входа спускаемого аппарата в атмосферу Земли со второй космической скоростью при возвращении с Луны. (см. статью Ю.Г. Сихарулидзе 'Слово об академике Д.Е. Охоцимском')
Для промышленных роботов была разработана подробная классификация с разделением роботов по назначению, по грузоподъёмности, по типу системы управления, по компоновочной схеме и по конструктивному исполнению. Вся эта информация была узаконена в виде Государственных стандартов. (см. например 'Роботы промышленные. Классификация' ГОСТ 25685-83 http://www.gostrf.com/normadata/1/4294828/4294828741.pdf). Были разработаны типоразмерные ряды промышленных роботов, определены их основные характеристики, сформулированы требования к роботам, работающим в недетерминированных и опасных для жизни человека условиях, например, в подземных выработках, в безвоздушном пространстве или под водой.
После того, как в 1960 году ОКБ Инженерных войск показало свою линейку роботов и экзоскелетов военного назначения (АИ, см. гл .05-18) на уровне Совета министров было принято решение об объединении усилий всех организаций, разрабатывающих роботов в рамках МНПО 'Робототехника' (АИ, в реальной истории, как обычно, все работали по отдельности, с минимальной координацией усилий).
Вначале развитие шло по пути разработки линеек унифицированных узлов, приводов и датчиков. Первые создаваемые промышленные роботы были относительно простыми манипуляторами, работающими в замкнутом цикле и приводимыми в действие пневмоприводами. Одним из наиболее простых приводов был шиберный пневмодвигатель — стальной цилиндр, разделённый по радиусу на две полости подвижной перегородкой-шибером, вращающейся на выходном валу, и неподвижной перегородкой, через отверстия в которой в полости подавался сжатый воздух от пневмораспределителя.
(http://the-mostly.ru/misc/muscles_made_of_air_13.gif в 1999 г держал в руках. Картинка из http://the-mostly.ru/misc/muscles_made_of_air.html)
Для роботов большей грузоподъёмности уже требовались гидравлические и гидропневматические приводы. Промышленные роботы также создавались с использованием электроприводов от станков с ЧПУ, поскольку условия работы у них были сходные.
За рубежом робототехника тоже только-только делала первые шаги. В 1960-м компания 'American Machine and Foundry' представила опытный образец промышленного робота 'Версатран' (http://www.myrobot.ru/_dir/images/history/versatran.jpg). В Университете Джона Хопкинса был разработан экспериментальный робот, получивший название 'Животное Хопкинса' (Hopkins Beast). Под управлением транзисторных схем 'Животное' блуждало по коридорам физической лаборатории, пока не 'чувствовало' разрядку аккумуляторных батарей. После чего с помощью специального оптического фотоэлемента начинало искать на белых стенах лаборатории черные розетки. Найдя такую розетку, 'Животное' с помощью специальной чувствительной руки со штепселем заряжало свои батареи и снова переходило в режим 'блуждания'. (http://www.myrobot.ru/articles/hist_1960.php)
В 1961 году Генрих Эрнст (Heinrich Ernst) разработал в MIT управляемый компьютером манипулятор MH-1. В то же время в General Electric Ральф Мозер (Ralph Moser) начал разработку шагающего грузовика. Машина создавалась с четырьмя ногами, весила 1300 кг и развивала скорость до 4 миль в час. Шагающий грузовой робот разрабатывался по заказу армии США для действий на сильно пересечённой местности. (http://www.myrobot.ru/_dir/images/history/getruk.jpg)
В 1962 году 'American Machine and Foundry' начала коммерческие поставки своих роботов 'Версатран'. Они могли использоваться как промышленные и складские роботы для штабелирования и перемещения мелкой тары. В том же году Джо Энгельбергер (Joe Engelberger) внедрил первые разработанные компанией 'Unimation' промышленные роботы-манипуляторы на заводах автоконцерна 'General Motors' в Нью Джерси. Простейшие контроллеры роботов считывали команды с магнитного барабана. Механические манипуляторы, получившие название 'Unimate-1900', использовались для выполнения наиболее неприятных операций при сборке автомобилей и позволяли перемещать 40-килограммовые детали в трёх плоскостях. (http://www.myrobot.ru/_dir/images/history/unimate.jpg)
К концу 1962 года были достигнуты первые значимые результаты, которые можно было показать руководству страны.
(АИ, в реальной истории в СССР первый экспериментальный подводный манипулятор был разработан в 1961 г http://70.ocean.ru/ru/media/k2/galleries/59/13-2_20130121_1798080432.jpg. Первый автоматический манипулятор для переноса и укладывания металлических листов был сделан в 1966 г. на ЭНИКмаш в Воронеже. В 1968 г. для Института океанологии Академии наук СССР Е.И. Юревич разработал манипулятор для самодвижущегося подводного робота 'Манта', управляемый от ЭВМ. http://70.ocean.ru/ru/media/k2/galleries/59/12-1_20130121_1820880283.jpg В 1971 г. появились первые современные промышленные роботы УМ-1, 'Универсал-50', https://statehistory.ru/img_lib2/2014/02/1392123452_4d19.jpg УПК-1)
И вот теперь Никита Сергеевич с Косыгиным с интересом рассматривали экспонаты выставки робототехники. По выставке их водил председатель Госкомитета по науке и технике Константин Николаевич Руднев. У входа посетителей встречали два человека в экзоскелетах, раздававшие всем рекламные проспекты и план экспозиции.
Сразу за входом расположилась большая детская площадка, на которой в обычные дни работы выставки дети собирали роботов из деталей конструктора 'Механик' и дополнительных комплектов двигателей, датчиков и управляющих схем. Столы были расставлены квадратом, в центре установили большую песочницу, используемую как полигон. Сегодня, в день закрытого показа, детей за столами не было, на столах оставались со вчерашнего дня собранные ими роботы. Большинство роботов было на колёсном или гусеничном шасси, но среди них были и несколько шагающих механизмов разной степени сложности.
Первый секретарь с председателем Совета министров прошли дальше и осмотрели экспозицию промышленных роботов. Здесь была установлена одна из автоматизированных гибких производственных ячеек, которые Никита Сергеевич уже видел в работе на автозаводах. В её состав входили токарный, фрезерный и сверлильный станки с ЧПУ, робот-манипулятор, переставлявший заготовки со станка на станок, и устройство автоматизированного контроля деталей. Всей ячейкой управлял один оператор, чья задача сводилась к присмотру за работой и устранению периодически возникающих задержек в подаче заготовок.
Заготовки к ячейке подвозила роботизированная тележка-электрокар, тоже оснащённая рукой-манипулятором. Манипулятор выглядел как поворотная колонна, по ней вверх-вниз по зубчатым рейкам каталась каретка с выдвижной рукой из двух звеньев, с захватом вместо кисти руки.
Эта же тележка отвозила на импровизированный склад ящики с готовыми деталями. Никита Сергеевич заметил, что на полу нарисована чёрно-белая полоса, и тележка ездит вдоль неё, как по рельсам.
— Эта тележка по полосе на полу ориентируется? — уточнил он у Руднева.
— Да, на ней установлены фотоэлементы, различающие контрастные полосы, — ответил председатель ГКНТ. — Полноценное техническое зрение пока реализовать сложно, но научить робота двигаться по разметке уже получается.
— А управляет ими ЭВМ?
— Манипулятор в автоматизированной гибкой ячейке — относительно простой робот, управляемый циклической программой, задаваемой программным токораспределителем. Тележка имеет несколько более сложную систему управления, ей приходится штабелировать ящики, поэтому она должна уметь определять расстояние и высоту штабеля. Для этого она управляется малогабаритной БЦВМ УМ-2К на процессоре 6502, аналогичной тем, что уже применяются на космических кораблях, и использует ультразвуковой локатор, — пояснил Руднев. — Подробности надо уже выяснять у разработчиков.
