Класификация по управленски характеристики - биотехнически, интерактивни и автоматични

Според метода на управление или степента на прякото човешко участие в контрола, роботите се разделят на три класа: биотехнически, интерактивен и автоматичен.

Биотехническите роботи функционират само с прякото участие на човешки оператор, който всъщност поема контрола върху изпълнителните механизми. В зависимост от метода за осъществяване на биотехнически контрол (с помощта на задвижващ механизъм, бутон или клавиатура, биоимпулси или преобразуващ компютър), дистанционно управлявани роботи за копиране, командни роботи, контролирани от човек от контролния панел, екзоскелети (киборги) и полуавтоматични роботи.

Биотехническият контрол може също да се използва в интерактивни и автоматични системи от време на време в режим на обучение на робота или в аварийни ситуации, когато се извършват определени критични операции, които по някаква причина не могат да се извършват автоматично. Ако ръчното управление се извършва непрекъснато, тогава роботът губи една от основните характеристики - автоматичност и по същество се дегенерира в една или друга машина - манипулатор, камион, кран и т.н.

Копиращите роботи имат главно (контролно) тяло, кинематично свързано в определен мащаб с изпълнителната власт, а движението от човешки оператор на главното тяло е напълно копирано от изпълнителното, като се вземат предвид геометричните и силовите скали.

Копиращите манипулатори се използват повече от 30 години за извършване на различни работи в зони с висок риск (например в атомни електроцентрали) с товари, достигащи значителни маси. Например, General Electric е разработил копиращ манипулатор с шест степени на свобода, способен да носи товари с тегло до 2720 кг. През последните години обаче копиращите манипулатори отстъпиха място на по-усъвършенствани устройства - полуавтоматични, както и интерактивни.

Командните роботи се управляват от оператора с помощта на бутони, клавиши или дръжки отделно за всяка от степента на мобилност; в този случай движението на работното тяло не е свързано кинематично с главното устройство и контролният панел получава информация за работната среда на робота. Така че, с помощта на един превключвател, можете да накарате "ръката" да се движи напред или назад; друг - за регулиране на скоростта на движение; третото е да зададете положението на грайфера и т.н. Очевидно този метод е неподходящ за работа, където се изисква висока точност на движенията.

Екзоскелетите са антропоморфни конструкции, обикновено „облечени“ върху човешкото тяло и контролирани от него, значително разширяващи физическите и двигателните му възможности. Такива устройства могат също да включват механични протези и изкуствени крайници, включително тези с биоконтрол (от биотоковете на мозъка), за да компенсират физическите и двигателните функции на хората с увреждания с осакатени или липсващи крайници.

Полуавтоматичните роботи, освен главна система под формата на дръжка, която контролира няколко степени на мобилност, имат малък компютър или специален компютър, който преобразува сигналите от дръжката в сигнали, които контролират движенията на изпълнителните органи. Този метод на управление е за предпочитане пред командния, тъй като осигурява изпълнението на координирани движения под контрола на компютър.

Интерактивните роботи, за разлика от биотехническите роботи, имат устройства с памет за автоматично извършване на отделни действия и могат да бъдат контролирани последователно от оператора или автоматично. В зависимост от формата на участие на човешкия оператор, интерактивното управление може да бъде от три вида: 1) автоматизирано, когато има редуване във времето на автоматични режими на управление с биотехнически такива; 2) надзор, когато всички части от даден цикъл от операции се изпълняват от робота на етапи, но преходът от един етап към следващия се извършва, след като операторът даде съответна команда за обозначаване на целта; 3) интерактивна, включваща различни форми на комуникация между оператора и робота по време на задачата на езици от всякакво ниво, до подаване на команди с глас, текст и др.

Голям брой биотехнически и интерактивни роботи се контролират от оператор на разстояние, често доста значимо, т.е. на тази основа се отнасят до дистанционно управлявани или дистанционно управлявани превозни средства. Те се използват главно там, където престоят на хора е изпълнен с опасност или просто невъзможен: в някои индустрии (например в атомни електроцентрали), военни дела, научни изследвания (космос, подводни дълбочини и др.)

Най-важният компонент на системите с дистанционно управление е комуникационна линия - жична, радио, оптична или оптична - между оператора и робота, следователно перспективите за развитие и усъвършенстване на дистанционно управлявани роботи до голяма степен зависят от решението на проблеми с предаването на информация от разстояние. В същото време е необходимо да се разработят методи за не само бърз, но и ефективен трансфер на информация. В днешно време решението на този проблем е в центъра на вниманието на изследователите, по-специално в САЩ и у нас, развитието на необходимите системи за предаване на информация е свързано преди всичко с перспективите за използване на дистанционно управлявани роботи за изследване на космоса .

И накрая, най-напредналият клас роботи - роботи с автоматично управление могат да функционират напълно или частично без участието на оператор. Те включват автооператори и автономни роботи.

Автооператорите са непрограмируеми автоматични манипулатори, т.е. устройства, които извършват цикъл от прости действия съгласно строго определена, неизменяема програма, се считат за роботи доста условно (автоматични манипулатори). Те се използват главно в индустриалното производство за автоматизиране на процесите на леене, щамповане, механична обработка и др.

Автономните роботи могат да функционират напълно независимо, без прякото участие на човешки оператор в техния контрол. Като правило това са усетени роботи с елементи на изкуствен интелект (виж космически и подводни роботи).

Опитът от прилагането на изследователски програми показва, че автономните роботи за по-ефективно функциониране също трябва да бъдат снабдени с елементи на интерактивно дистанционно управление, което позволява, ако е необходимо, да се превключва от режим на автономно управление в режим чрез команди на оператора. Такива устройства се наричат ​​хибридни роботи. Те се държат като кучета пазачи, изпълнявайки по-голямата част от задълженията си, разчитайки само на сетивата и инстинктите, но в същото време постоянно остават подчинени на собственика - човек, който в подходящите моменти може да дава заповеди на координиращ характер.

Хибридните системи за контрол на роботи са особено обещаващи за изследване на космоса и подводни дълбочини. Комбинацията човек-машина е по-надеждна от всеки от тези компоненти поотделно. Препоръчително е да се организира съвместната работа на няколко души, надарени с високи интелектуални способности, с много машини със средно "ниво на интелигентност"

Една от особените области на човешката дейност, където вече се използват хибридни роботи с дистанционно управление, е военната наука. Тече интензивна работа за създаване на автономни роботи, които ще намерят приложение на бойното поле, както и в операции зад фронтовата линия, например при разузнаване. Специален вид дейност, при която автономните и хибридни роботи са много ефективни, е намирането и обезвреждането на бомби. Такива устройства започват да се разработват през 70-те години. за борба с тероризма, който се превърна в истинска катастрофа в края на 20-ти век, обхванал целия свят.

В областта на производството на устройства с дистанционно управление за обезвреждане на бомби лондонската фирма "Morfax" е водеща, от 1975 г. произвежда устройството с дистанционно управление "Wilbarrow" (2.13). Устройството се движи с помощта на гъсеница, с възможност за изкачване на стъпала и обръщане на тесни места, е оборудвано с телевизионна камера, пушка за деактивиране на детонатора, както и различни повдигащи и захващащи устройства. Други забележителни устройства с британска форма като роботите Wilbarrow, Hunter (ловец) и Hardian (охрана) бяха разположени по време на олимпийските игри в Лос Анджелис през 1984 г. в случай на бомби. По-горе беше споменато и за много перфектен автономен дистанционно управляван (хибриден) робот-функционал "Odex-1" на калифорнийската компания "Odetics", предназначен за военни цели.

Съгласно принципа на управление, роботите могат да бъдат разделени на видове, които обикновено съответстват на три поколения роботи: трудно програмируеми (софтуер), адаптивни (усетени) и гъвкаво програмируеми (интелигентни).

Твърдо кодираните роботи са роботи, чиято програма за действие съдържа пълен набор от информация, която не се променя по време на работа, въпреки променящите се външни условия.

Адаптивните роботи имат сензорна поддръжка, която ви позволява да коригирате програмните действия в съответствие с получената информация за външната среда и състоянието на самия робот, т.е. приспособявайте действията си към променящите се външни условия.

Гъвкаво програмируемите роботи са в състояние напълно да формират програмата на своите действия въз основа на целта и получената информация за околната среда.