Первые в мире роботы, с сегодняшней точки зрения - на редкость примитивные создания, появились всего 50 лет назад. С тех пор они не только постоянно совершенствовались, но и осваивали все новые сферы применения. Роботы первого поколения всего лишь избавляли человека от тяжелой и монотонной работы на производственном конвейере. Они монтировались стационарно и выполняли какую-то одну несложную операцию вроде точечной сварки или закручивания болтов. Сегодня разработчики делают ставку на дистанционно управляемые или автономные роботы, способные решать сразу множество достаточно сложных задач.

На прошедшей в Мюнхене международной ярмарке Automatica-2010 были представлены роботы, предназначенные для автоматизированного техобслуживания промышленного оборудования. Биргит Граф (Birgit Graf), научная сотрудница Института производственных технологий и автоматизации Общества имени Фраунгофера в Штутгарте говорит: "Мы полагаем, что эти роботы найдут применение там, где условия работы мало комфортны или даже опасны для человека, например, на химическом или нефтехимическом производстве. Но речь может идти и об авариях, при которых возникает угроза взрыва, возгорания или отравления".

Вы нацелились на этот объект?

Один из примеров - утечка газа. Сегодня ремонтные бригады, работающие на аварийном трубопроводе, подвергают себя серьезной опасности. Впредь человека должен будет заменить здесь дистанционно управляемой робот. Во время демонстрации на выставочном стенде в Мюнхене оператор располагался в нескольких метрах от робота, но в условиях реальной эксплуатации диспетчерская может находиться где угодно, хоть в другом городе, ведь связь осуществляется через интернет.

Указывая на компьютерный монитор, на котором виднеется подробная схема трубопровода, Биргит Граф комментирует действия оператора: "Этот элемент помечен красным цветом, а этот - желтым. Вот коллега выбрал вентиль, который роботу предстоит закрыть. На экране появляется контрольный вопрос: "Вы нацелились на этот объект?" Оператор подтверждает свое намерение. Теперь робот приходит в движение, протягивает свой манипулятор и сжимает грейфер. На экране сразу появляется сообщение "Объект зафиксирован" и две кнопки со стрелками: одна указывает налево, другая направо. С помощью этих кнопок оператор сообщает роботу, в какую сторону тот должен повернуть вентиль".

Только бы не оторвать вентиль

На первый взгляд, все выглядит просто, чтобы не сказать - примитивно, но на самом деле такая система является результатом многолетней упорной работы инженеров, конструкторов и программистов. Научить робота ориентироваться внутри здания - задача не из легких. Конечно, схема трубопровода у него, так сказать, "в голове", но для безаварийного маневрирования этого недостаточно. Чтобы придать роботу способность пространственного зрения, штутгартские инженеры оборудовали его трехмерными камерами. Это позволяет ему огибать препятствия и самостоятельно находить дорогу к цели.

Благодаря наличию в компьютерной памяти набора стандартизованных изображений определенных объектов робот относительно быстро может найти вентиль на трубопроводе. Но закрыть его - операция отнюдь не тривиальная, подчеркивает Биргит Граф: "Проделать все это в режиме дистанционного управления довольно сложно. Ведь вентиль вращается в одной плоскости, так что оператор должен и манипулятор робота вести строго в этой же плоскости, иначе велик риск просто оторвать вентиль. Поэтому мы встроили в грейферный сустав манипулятора дополнительный сенсор, постоянно регистрирующий развиваемое усилие и корректирующий траекторию перемещения манипулятора, если это усилие становится слишком большим".

Штутгартский робот готов к промышленному применению. И не только на химических предприятиях и нефтеперерабатывающих заводах, но и, скажем, на шельфовых буровых платформах. Это снизит риск аварий вроде той, что два месяца назад привела к гибели людей и вызвала экологическую катастрофу в Мексиканском заливе.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман