С тех пор, как первый в мире промышленный робот приступил к исполнению своих обязанностей у конвейера автомобилестроительного концерна General Motors, прошло полвека. С сегодняшней точки зрения, это было на редкость примитивное создание, но за прошедшее с тех пор время роботы не только значительно усовершенствовались, но и освоили новые сферы применения.

Роботы первого поколения всего лишь избавляли человека от тяжелой и монотонной работы у производственного конвейера: они монтировались стационарно и выполняли какую-то одну несложную операцию вроде точечной сварки или закручивания болтов. Сегодня разработчики делают ставку на дистанционно управляемых или полностью автономных роботов, способных решать сразу множество достаточно сложных задач. Представить себе без роботов современное поточное производство чего бы то ни было - от конфет, лекарств и одежды до стройматериалов, автомобилей, станков и самолетов - просто невозможно. И не только производство, но и, например, хранение и сортировку грузов.

Робот и человек плохо совместимы

Однако едва дело касается взаимоотношений между человеком и машиной, возникают проблемы. Прежде всего, проблема безопасности. Ведь не зря автоматизированные линии в заводском цеху имеют специальное ограждение, заходить за которое персоналу категорически запрещено - это чревато тяжелыми травмами и даже опасно для жизни.

В проекте, представленном теперь на соискание Немецкой премии будущего, традиционное роботостроение обретает инновационные черты благодаря элементам мехатроники и бионики. Этот новый подход предложили трое инженеров - Петер Пост (Peter Post) и Маркус Фишер (Markus Fischer) из компании Festo в Эсслингене и Анджей Гжесяк (Andrzej Grzesiak) из Института производственных технологий и автоматизации Общества имени Фраунгофера в Штутгарте.

Усовершенствованный хобот слона

Что такое бионика - понятно: заимствование инженерных решений у природы и их реализация техническими средствами в промышленном производстве. Что же касается данного конкретного проекта, то здесь образцом для одного из ключевых элементов системы послужил хобот слона.

Впрочем, его пришлось усовершенствовать, - говорит Маркус Фишер, один из номинантов: "Хобот слона состоит из более чем 40 тысяч мышечных волокон и может свободно изгибаться в любом направлении и даже скручиваться вдоль продольной оси. Сконструированная нами система способна, помимо всего этого, еще и удлиняться с 70 до 110 сантиметров. Живому слону это не требуется - у него же есть ноги, он может приблизиться к объекту, который собирается ухватить хоботом. А мы решили, что нашему искусственному манипулятору способность удлиняться очень даже пригодится".

Легкий, гибкий, безопасный...

Инновационная система, получившая название - в дословном переводе - "бионический хватательный ассистент" - это своего рода искусственная рука с пневматическим приводом. Она состоит из вышеупомянутого хобота, запястного сустава и грейферного устройства из трех пальцев.

Важное достоинство этой руки - невиданная доселе гибкость, податливость и бережность в обращении с предметами. Пневматический привод так тонко дозирует развиваемое усилие, что грейфер легко управляется с помидорами и сырыми яйцами, не повреждая их. Благодаря тому, что привод - по сути дела, не более чем сжатый воздух, а сама конструкция состоит из полимера, вся система в сборе весит менее двух килограммов. И, в отличие от стальных манипуляторов обычных роботов, она настолько эластичная и мягкая, что не представляет ни малейшей опасности даже при случайном столкновении с лицом человека. Ее легко можно рукой отодвинуть в сторону. Это еще одно важное достоинство системы.

...и дешевый в изготовлении

К тому же эта система в силу своих конструкционных особенностей будет обходиться в производстве намного дешевле традиционных роботов сходного назначения. Ее можно и серийно изготовлять тем же методом, каким был изготовлен действующий прототип.

Речь идет о трехмерной лазерной печати, или селективном лазерном спекании. Этот метод предполагает "выращивание" компонентов нужной конфигурации посредством послойного нанесения частиц гибкого полимера с помощью специального струйного принтера и спеканием этих слоев с помощью лазера. Это позволяет избежать сложных и трудоемких производственных процессов вроде прессования, литья под давлением или глубокой вытяжки, а также обойтись без последующей сборки.

На все руки мастер

Грузоподъемность бионического хватательного ассистента - полкилограмма. На первый взгляд, это немного, но, во-первых, данный показатель еще может быть улучшен, а во-вторых, и этого уже вполне достаточно, чтобы подать лежачему больному стакан воды, лекарство или журнал с прикроватной тумбочки, помочь инвалиду в кресле-каталке достать с полки в супермаркете пачку печенья или пакет сливок. Поэтому разработчики системы смотрят в будущее с оптимизмом и уверены, что их детище быстро пробьет себе дорогу.

На вопрос, какое применение он лично мог бы найти такому бионическому ассистенту у себя дома, один из троицы номинантов - Петер Пост - ответил, задумавшись лишь на мгновение: "Меня жена всегда просит повесить занавески после стирки. Понятно, что когда приходится делать что-то над головой под самым потолком, руки быстро устают. Так вот, наша система отлично справилась бы с этой работой".

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Дарья Брянцева