Қазақстан республикасының білім жəне ғылым министрлігі
жүктеу/скачать 1,44 Mb. Pdf көрінісі
|
| Барлығы (сағат)
30 15 45 45 2.2 Дəріс сабақтарының мазмұны 1-дəріс. Роботтардың жəне робототехниканың даму тарихы. Роботтардың жəне робототехниканың анықтамасы жəне «Робототехника жəне робототехникалық жүйелер» пəні. Робототехниканың пайда болуына жəне дамуына себеп болған негізгі факторлар. Робототехника жəне басқа да ғылыми салалар арасындағы өзара байланыстар. 1.1 Робототехниканың пайда болу жəне даму шарттары Ғылым мен техниканың кез-келген саласының пайда болуы жəне дамуы – белгілі - бір уақыт аралығында жүретін, басқа да объективтік жəне субъективтік себептер мен жағдайларға тəуелді жəне өзара байланысты күрделі үрдіс болып табылады. Кейбір жағдайларда осы немесе басқа техникалық құрал ерте пайда болады да, осы техникамен байланысты нақты ғылыми бағыттың дамуына алғы шарттар тудырады. Кейбір жағдайларда, жинақталған ғылыми білімдерімізге байланысты техниканың жаңа түрін құру мүмкіндігіне ие боламыз немесе бар техниканы жетілдіреміз. Робототехниканың, мехатрониканың пайда болу жəне даму тарихы, сонымен қатар, роботтар мен басқа да мехатрондық құрылғылардың пайда болу жəне жетілдірілу үрдісі - жаңа техниканы құру, сондай-ақ, ғылыми бағыттарды дамытудағы күрделі себеп-салдар байланысы туралы куəлəндіреді. Мысалы, алдымен роботтар құрылды, содан кейін, роботтардың қолданылуына байланысты ғылыми бағыт – робототехника қалыптасты. Сонымен қатар, кей жерлерде алдымен примитивтік, содан кейін, біршама күрделі мехатрондық құрылғыларды құру үшін параллельді түрде ғылыми білімдер саласында алғы шарттар құрылды жəне тəжірибе жинақтау кезінде шарттар дайындалды. Микроэлектрониканың негізінде, басқаратын жəне ақпараттық жүйелері бар жаңа техникалық жүйелердің кең класының пайда болуы Мехатроника ғылыми саласының пайда болуына жəне дамуына себеп болды. Сонымен, Робототехника Мехатрониканың ғылыми бағыттарының бірі болып табылды. Роботтарға ұқсас механикалық адамдарды құру ұсынысының пайда болу тарихы жəне қалыптасуы өзінің бастауын ежелден алады. Талос деп аталатын мыс алып адам туралы алғашқы еске түсірулер б.э.д. III ғасырда белгіленген. Адамның қозғалыстарын дəл көшіретін, жүзден астам автоматтарды өзінің кітаптарында сипаттайтын, I ғасырда Александрияда өмір сүрген Үлкен Геронның жұмыстары белгілі. Автоматика элементтерінің жəне робототехниканың дамуына сағаттардың пайда болуы жəне жетілдірілуі мəнді əсер етті. Əртүрлі автоматтардың негізін күрделі механизмдер құрады. Автоматиканың техникалық құралдарының дамуына жəне олардың іс-əрекетінің қағидаларын жасауда XIX ғасырда электрдің ашылуы жəне практика жүзінде қолданылуы жаңа импульс берді. Адамзаттың көпғасырлық арманын – еңбек ету кезінде адамды алмастыратын құрылғыны, яғни, роботтарды құруды жүзеге асыру XX ғасырдың басындағы жаратылыстану жəне қолданбалы ғылымдар саласының жетістіктері болып табылды. 1927 жылы американдық инженер Дж. Венсли “Televox” деп аталатын бірінші роботты құрастырды. Бұл робот адаммен сырттай ұқсастығы болды жəне команда бойынша элементарлық қозғалыстарды орындай алды. 1928 жылы Жапонияда “Естествоиспытатель” деп аталатын бірінші робот құрылды. Бұл робот электрқозғалтқыштардың көмегімен қолдарының жəне басының орналасуларын өзгерте алды. Бірінші примитивтік роботтардан қазіргі кездегі интеллектуалды роботтарға дейін – робототехника жүріп өткен жол болып табылады. Сонымен, осының барлығына есептеу техникасы мен электрониканың қарқынды дамуы жəне де бірінші кибернетикалық машиналар – сандық программалық басқарылатын станоктардың пайда болуы əсер етті. Шындығында да, 1951 жылы Дж. Фон Нейманның “Кибернетикалық автоматтардың жалпы жəне логикалық теориясы” еңбегінің жарыққа шығуы есептеу техникасының дамуына серпіліс берді. Осыдан кейін электрондық есептеуіш машиналарын (ЭЕМ) жобалау жəне жасау технологиясы қарқынды дами бастады. Қысқа уақыт ішінде электрондық есептеуіш машиналарының бірнеше өкілдері ауысты. ЭЕМ- ның 1-нші өкілдерінің негізін электрондық- вакуумдық лампалар, 2-нші өкілдерін транзисторлар, 3-нші өкілдерін интегралдық схемалар құрады. 4-нші өкілдің элементтік базасы болып аса үлкен интегралдық схемалар (АҮИС) табылды, ал қазіргі кездегі ЭЕМ-ның негізін микропроцессорлар жəне микропроцессорлық жиынтықтар құрайды. Микропроцессорлар – тек қана роботтар ғана емес, сондай-ақ барлық мүмкін болатын станоктар, транспортты басқару жүйелері, көптеген басқа да құрылғылар, тұрмыстық техника аспаптарына дейін жəне ойыншықтар жабдықталған миниатюрлік есептеу құрылғылары. Жоғарыда айтылғандай, робототехниканың, соның ішінде роботтардың басқару жүйесінің дамуына сандық программалық басқарылатын станоктардың пайда болуы ықпал етті. Егер, тарихқа қайтып оралсақ, өндірісті автоматтандыру ұсынысы XX ғасырдың басында, 1907 жылы Форд зауытында автоматтық желі құрылғанда пайда болды. Бірақ, бірінші сандық программалық басқарылатын металл өңдейтін станок 1952 жылы құрылды. Осы басқару қағидасы кейінірек роботтар үшін де қолданылды. АҚШ-та Р. Герцтің жетекшілігімен атомдық станцияларға қызмет ететін манипулятордың жасалуы кезінен, яғни 1954 жылдан бастап қазіргі заманғы робототехника өз бастауын алады. ANL Model-1 деп аталған манипулятор Арагон ұлттық лабораториясында жасалынған (қысқаша ағылшынша ANL). Алғашқы роботтардың консольдық құрылымы болды жəне адамның қолына ұқсас жасалынды. Антропологтардың айтуы бойынша адамның қолы 27 қозғалмалылыққа ие, ал роботтар аз қозғалысқа ие, себебі, керісінше жағдайда олардың құрылымы тез күрделенеді жəне басқаруы бойынша мəселелер тууы мүмкін. Роботтарды жаппай қолдану өнеркəсіптік роботтарды құрумен байланысты. Өнеркəсіптік роботтар (ӨР) роботтардың бір түрлері бола отырып, берілген программа бойынша қолдың кейбір функцияларын автоматты түрде орындайтын механикалық құрылғы болып табылады. ӨР-ның кең таралуы 1962 жылдан "Unimate" жəне "Wersatran" роботтарын жасаудан басталды. Бұл роботтар қысыммен құю, соғу, нүктелік пісіру, қаптамаларды жабу жəне т.б. технологиялық үрдістерге қызмет етуге арналған. ТМД территориясында 1971 жылы П.Н. Белянин жəне Б.Ш. Розиннің жетекшіліктерімен роботтың бірінші тəжірибелік үлгісі жасалынды жəне УМ-1 деп аталынды. Бұл жүк көтеру қабілеттілігі 40 кг болатын, гидрожетегі бар өнеркəсіптік робот болды. УМ-1 роботының позициондық аналогты-трансформаторлық программалық басқару жүйесі болды. 1970-1985 жылдар аралығында өнеркəсіптік роботжасау саласын дамытуда жаңа серпілістер байқалды. Мамандардың бағалауы бойынша 1990 жылы бұрынғы КСРО территориясында роботтарды тұтыну 375 мың бірлікті құрауы тиіс болған. Бірақ та, бұл болжаулар толығымен ақталынған жоқ, жəне қазіргі уақытта робототехникаға деген қызығушылықтың жоғалуы жəне ӨР өндірісінің төмендеуі байқалады. Бірақ, робототехника ғылымының дамуы жалғасуда, ал ғалымдар мен конструкторлар жаңа, қазіргі заманғы роботтарды құрастыруда. Американдық журналдың деректері бойынша 1990 жылы роботжасау саласы құны 485 млн.АҚШ долларын құрайтын тапсырыстар орындады жəне 517 млн.АҚШ долларын құрайтын рекордтық тапсырыстар алды. Қазіргі уақытта дүние жүзінде 700 мың шамасында роботтар жұмыс істейді. 2020 жылдың басына роботтардың саны 1 200 мыңға жетеді деп жобалап айтуға болады. Роботтардың қолданылу саласы тұрақты түрде кеңеюде. Өз кезегінде робототехника саласының əрі қарайғы дамуы осы ғылым саласының қызығушылықтарына ғылымның басқа бағыттарының пəні құрайтын мəселелердің кең шеңберінің қосылуын талап етті. Мысалы, робот жанды заттардың кейбір функцияларын орындайды. Осы себепті робототехника күрделі механикалық жүйелерді құрумен тығыз байланысты. Нақтырақ айтқанда, робототехниканың бір бөлімі – роботтар құрамында қолданылатын механизмдер мен механикалық құрылғылардың талдауы жəне синтезімен айналысатын роботтар (манипуляторлар) механикасы бар. Сезудің жасанды органдарын құрумен робототехниканың бір бөлімі – сенсорлық технология айналысады. Информатика жəне жасанды интеллект саласындағы нəтижелер мен жетістіктер роботтың «миын» құру үшін қолданылады. ӨР-ны зерттеумен жəне оларды құрумен айналысатын робототехниканың бір бағыты – өнеркəсіптік робототехника өндірістің роботтарға деген қажеттілігіне бағытталған. Өлшеу технологиясында роботтар үшін техникалық көру жүйесін құрумен айналысатын бағыт бар. Бейнелерді айырып тану теориясының мақсаты - роботқа қоршаған орта заттарын айырып тануға мүмкіндік беретін аппарат құру болып табылады. Роботтың функциясын жақсырақ түсіну үшін адамның ұқсас функцияларымен салыстыра отырып көрсетуге болады. 1.1- суретте адамзаттың функцияларына ұқсас роботтың функциялары сандармен белгіленген. Осы функциялар төмендегідей: 1- жасанды иіс сезу; 2- жасанды интеллект; 3- техникалық көру; 4- сөйлеу анализаторы; 5- сөйлеу синтезаторы; 6- жасанды аяқтар (қадамдайтын аппарат); 7- жасанды білезік (білезіктен бастап саусаққа дейінгі бөлім); 8- механикалық қолдар (манипулятор). 1.1- сурет. Адам мен роботтың функционалдық мүмкіндіктерін салыстыру 1.1- суретте көрсетілгеніндей, механикалық қол манипулятор деп аталады. Сондықтан да, техникалық əдебиетте «Манипуляциялық робот» термині қолданылады. Басты мақсаты адам қолының функцияларын суреттеу болып табылатын роботты манипуляциялық робот деп атаймыз. ӨР-ды өндіріске ендіру үрдісі роботтандыру деп аталады. Құрамына ӨР кіретін өндірістік бөлімшелер роботтандырылған технологиялық жүйелер (РТЖ) деп аталады. Роботтандырылған кешендер (РТК) РТЖ-ның негізгі құрылымдық бірлігі болып табылады. Кешен ішінде автоматтандырылған жұмыс циклын қамтамасыз ететін, бір немесе бірнеше ӨР кіретін РТК белгілі-бір дəрежеде автономды түрде жұмыс істейтін өндіріс жабдықтарының жиынтығы болып табылады. Əртүрлі РТК- лар өзара түйіскен жерлерінде РТЖ құрайды. 1 2 3 4 5 6 7 8 |