Промышленные роботы

Фирма «Одетикс» намерена создать робот с сенсорным восприятием. Так, с помощью телекамер этот робот сможет получать изображения объектов и, следовательно, «видеть» окружающую местность, передавая команды на обход препятствий компьютерам, управляющим шестью ногами робота. Эта фирма совместно с американским концерном RCA, специализирующимся на выпуске электронной аппаратуры и оборудования связи, работает над созданием новых поколений шагающих роботов (на основе робота Одекс-1), которые могли бы использоваться в военных целях.

За исключением атомной энергетики, масштабы внедрения движущихся роботов в промышленность невелики. Очевидная область применения подобных роботов — подземные работы, точнее, операции, связанные с эксплуатацией трубопроводов. Компания «Бритиш гэс», например, разработала системы под названием «смышленые свинки» (скребки), которые проверяют магистральные газопроводы в процессе их эксплуатации. Под давлением газа эти устройства перемещаются по трубопроводу на расстояния порядка 80 км.

Основным стимулом к широкому использованию роботов за пределами производственных предприятий является их способность действовать в опасных для человека условиях, будь то морское дно, атомная электростанция или поле боя.

Начиная с 50-х годов вычислительная мощность компьютеров в расчете на единицу стоимости увеличивалась примерно в 1000 раз за каждое десятилетие. На рассмотрении находится немало новаторских разработок, и нет сомнения в том, что люди полны решимости не сбавлять темпов и в обозримом будущем. Однако эффективность обработки данных, необходимая для выполнения программ искусственного интеллекта (ИИ), возросла в гораздо меньшей степени.

Цифры, характеризующие быстродействие компьютеров, могут показаться весьма противоречивыми. Так, компьютеры, которые когда-то окрестили «гигантским мозгом», могут выполнять некоторые процедуры, скажем арифметические операции, в миллион раз быстрее, чем люди. Экспертные системы, предназначенные для качественного решения определенных «узких» вопросов, при реализации на таких компьютерах действуют примерно с той же скоростью, что и люди. И в то же время подобному компьютеру требуется целый час, чтобы визуально направляемый им робот пересек большую комнату.

Предположим, что мы попросили будущего робота, управляемого с помощью информационной структуры на основе «классной доски», пройти по коридору до третьей двери, войти через нее в комнату, найти там чашку и принести ее нам. Решение такой задачи будет представлять собой процесс, который во многом напоминает программу, написанную на одном из языков управления роботом-манипулятором (подобные языки очень сходны с Алголом или Бейсиком), с тем лишь исключением, что стандартная программа распознавания двери в нашем случае должна запускаться отдельно.

Исследования в области движущихся роботов могут оказаться гораздо важнее, нежели все их применения. Так, существует некая общность между эволюцией разумных живых организмов и развитием робототехники. Многие из особенностей реального мира, наложившие свой отпечаток на существующие ныне формы жизни, благоприятствуя выживанию и развитию одних и подавляя другие, оказали влияние и на характеристики роботов, которые определяют их «жизнеспособность». Пути постепенного совершенствования, которыми в своем развитии следуют живые организмы, характерны и для их технических двойников.

Примерно 70% земной поверхности недоступны для транспортных средств, созданных руками человека, хотя во многие недоступные места можно добраться верхом на лошади. Проблема здесь заключается в характере точки опоры. Колесо — блестящее изобретение, однако оно лишь наполовину решает проблему передвижения, ибо для его эффективного использования нужна гладкая опорная поверхность.

Станфордская тележка была построена специалистами Станфордского университета (не путать со Станфордским научно-исследовательским институтом) примерно в то же время, что и робот Шейки, но при значительно меньших финансовых затратах. Тележка представляла собой движущийся робот, и с самого начала осуществления этого проекта основное внимание уделялось методам восприятия и управления, отличающимся ограниченной эффективностью, а не планированию перемещений.

До середины 60-х годов компьютеров производилось слишком мало и стоили они так дорого, что вряд ли кому-нибудь могла прийти в голову мысль применять их в таких «легкомысленных» устройствах, как роботы. Тем не менее в исследовательских лабораториях было построено несколько интересных подвижных машин на основе специализированных схем, позволивших продемонстрировать разнообразные технические решения. Английский психолог У.

Некоторые простейшие движущиеся роботы уже нашли применение на промышленных предприятиях, складах и в учреждениях. Эти системы выпускаются многими мелкими компаниями и отделениями крупных фирм. Так, операции загрузки—разгрузки на многих холодильных предприятиях для хранения пищевых продуктов, арктический холод которых отнюдь не благоприятен для человека, проводятся с помощью автоматических вилочных укладчиков. Все действия укладчиков координируются центральным компьютером, однако размещенные в них датчики весьма просты.

Картина мира, где роботы свободно разгуливают по всей Земле и готовы взяться за любую опасную работу, способна захватить воображение каждого; однако, прежде чем она станет реальностью, ученым потребуется преодолеть множество серьезных преград.

Одно из последних усовершенствований системы WISARD имеет прямое отношение к робототехнике. При установке любой системы машинного зрения на промышленном предприятии, где работают люди, возникает вполне очевидная проблема: система должна вести осмотр окружающего пространства и в тот момент, когда она замечает интересующий ее объект или что-то, выделяющееся на общем фоне, направлять видеокамеру непосредственно на объект. Подумаем, как мы пользуемся своими глазами.

За последние пять лет был достигнут некоторый прогресс в деле создания устройств совершенно нового типа, которые позволяют решать проблемы машинного зрения абсолютно по-иному — методами распознавания образов. Такие устройства, называемые искусственными нейронными сетями (поскольку каждый их элемент действует подобно нейрону мозга), представляют собой параллельные процессоры, аналогичные упомянутому выше компьютеру CLIP. Они содержат сотни и даже тысячи электронных приборов для обработки информации, которые одновременно исследуют различные части изображения.

Процедура более или менее осмысленной интерпретации данных об изображении пока и вызывает основные трудности. Обычно после формирования зарисовки контуров и краев отображаемого объекта программа каким-либо образом помечает их (или очерчиваемые ими поверхности), после чего составляет описание сцены, которое можно затем проанализировать с помощью разнообразных математических методов. Такая последовательность действий позволяет компьютеру установить, из каких простейших геометрических тел (кубов, цилиндров и т.