Автономия против дистанционного управления

Категория:
Роботы в промышленности


Автономия против дистанционного управления

Для многих представляется настоящими роботами, т. е. роботами, которые могут передвигаться, чувствовать, обладать определенным «интеллектом» и, возможно, даже антропоморфным обликом. Это роботы «звездных войн», роботы (до недавнего времени), действовавшие только в нашем воображении. Конструктивно они оформлены так, как их представляет себе человек с улицы «робота», но есть среди них также и такие роботы, которые, как многие полагают, существуют лишь на страницах научной фантастики. До некоторой степени это так, но в исследовательских лабораториях уже создано немало мобильных роботов, а также несколько образцов бросающихся в глаза механизмов, родственных роботам (и, конечно, робототехнике) и коммерчески вполне доступных.

Все подобные роботам механизмы на Западе правильно именуются роботами, поскольку вместо автономного управления, присущего настоящему роботу, они управляются на расстоянии человеком. Такие телеоператоры (телегрик-устройства, или телегрис от греческого «дистанционные руки») включают в себя любую манипуляционную систему, которая управляется на расстоянии человеком-оператором на- основании информации датчиков, передаваемой из рабочей зоны. Следовательно, этим термином обозначаются и чисто механические манипуляторы, в которых механическая рука копирует движения руки человека. Разработанные во время второй мировой войны, они используются для манипуляций с радиоактивными материалами. Обратная связь в них осуществляется непосредственно с помощью механических рычажных механизмов. Первый электрический сервотелеоператор был разработан в 1947 г., но оператору была недоступна силовая обратная связь. Однако год спустя была создана новая система, в которой данные об усилиях передавались оператору с помощью обратного привода. Мало кто назвал бы чисто механические телеоператоры роботами. Тем не менее, когда механический тип рычажных механизмов был заменен полностью электрическим, многим такое устройство стало казаться очень похожим на робот.

В значительной степени это соответствует истине, так как механическая часть телеоператора может быть идентичной тем, что имеются у современного робота. Действительно, единственное, что нужно сделать, чтобы превратить устройство в робот,— это заменить человека компьютерной управляющей системой. Удаленность такого компьютера от управляемого им механического устройства ни в коей мере не отнимает права у устройства называться роботом (хотя было бы более привычно, чтобы компьютер был фактически размещен вместе с опорой устройства). На практике телеоператорная система может быть удобной промежуточной стадией в разрабатываемом проекте, и хотя достаточно сложные компьютеры во многих случаях все еще могут быть недоступными, несколько областей применения мобильных роботов в идеале требуют по крайней мере некоторого уровня автономного управления из-за ограничений, возникающих в случае обслуживания устройства человеком-оператором.

Это связано не только с постоянным ростом уровня заработной платы квалифицированных рабочих, способных обслуживать телеоператор, но и с ограниченными возможностями самого человека. Одновременно он может эффективно управлять только двумя манипуляторами, у него медленная реакция, он может сосредоточиться на выполнении только одной задачи в данное время, и уровень его способностей, позволяющих ему справляться с несколькими задачами одновременно, сравнительно низок. Кроме того, поскольку роботы все больше используются в чуждых человеку средах, таких, как исследования океана и космоса, фактор человеческой интуиции в процессе управления устройством теряет свое значение. Человек-оператор должен основательно подучиться, прежде чем он сможет удовлетворительно управлять системой в подобных условиях.

В дополнение к таким проблемам существуют также технические ограничения телеоператорных систем. Ограничена скорость, с которой информация может быть успешно передана между двумя заданными позициями. Даже при использовании широкополосных передающих систем, таких, как СВЧ-отражатели или световоды, скорость передачи информации быстро достигает предела, когда между телеоператором и контроллером устанавливается обратная связь с помощью, например, цветных телевизионных изображений с высоким разрешением. В таких системах могут возникать также интерференционные явления, начиная от общего «шума» до полного «затемнения» (если космический робот, например, загораживается космическим телом). Телеоператор «Спейс Шаттл», о котором много публиковалось в печати, используется экипажем, находящимся уже в космосе, но даже и в том случае, как показала проведенная оценка, пребывание человека в космосе в течение года стоит несколько миллионов фунтов стерлингов. Следовательно, управление большинством будущих телеоператоров будет скорее всего осуществляться с Земли (или с эквивалентных станций) на значительном расстоянии. Тем не менее скорость радиопередач, хотя сама по себе «велика», имеет задержку 0,3 с с околоземной орбиты, 2,6 с — с Луны и 10—15 мин — с Марса (зависит от положения планеты). Исследования показывают, что только одна десятая доля секунды является допустимой задержкой сигнала для человека, управляющего телеоператором, в реальном масштабе времени означая, что 15 000 км — та максимальная дистанция, на которой может удовлетворительно использоваться система.

Ясно, что при таких условиях человек-оператор вполне может использовать подход «движение и ожидание», но управление роботом на Марсе и при использовании такой стратегии привело бы к тому, что только 5 % времени пошло бы на полезную работу, остальное время было бы потрачено на ожидание. Очевидно, что это совершенно неприемлемо, хотя бы только потому, что непредвиденные опасности могут потребовать быстрой ответной реакции. Если робот почувствует, что ему угрожает оползень, он должен действовать автономно, чтобы избежать беды. Любой сигнал с Земли придет слишком поздно. Из-за всех вышеназванных недостатков телеоператоры редко рассматриваются как окончательное решение проблемы, таким образом, хотя многие робото-технические системы, рассматриваемые позже в этой главе, фактически еще не имеют полной автономии (из-за технического несовершенства компьютеров), все они вполне могут называться роботами и как таковые достойны обсуждения.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум