История советской робототехники

Хронология развития робототехники

История робототехники неразрывно связана с историей развития ЭВМ. Чёткого и однозначного определения, что такое «робот» не существует, поэтому сложно определиться с датой, когда же в СССР был создан первый робот. Известно, что в 1936 году 16–летний советский школьник Вадим Мацкевич создал «робота», который умел поднимать правую руку.

На «робота» Мацкевича обратили внимание власти и в 1937 году он представлял его на Всемирной выставке 1937 года в Париже. «Робот» имел небольшую особенность: мотор был слабоват, и прямая рука поднималась лишь чуть выше плеча. Немцы тут же увидели в этом жесте приветствие «Зиг хайль!» и бегали в советский павильон фотографироваться с «политическим» роботом.

https://www.youtube.com/watch?v=JCccm6nBcKg

Творение Мацкевича могло только поднимать руку, не выполняло никаких полезных действий и не обладало искусственным интеллектом, однако выглядело похожим на человека — так, как должен выглядеть классический робот в представлении широких масс — об этом говорит и то, что Мацкевич получил диплом на парижской выставке.

После школы Вадим Мацкевич окончил сначала Московский энергетический институт, потом Ленинградскую военно-воздушную академию. Во время Отечественной войны Мацкевич служил лётчиком-испытателем. 

В 1950 году вспыхнула война между Северной и Южной Кореей. СССР вступились за северян, в то время как США приняли сторону южан. В начальные периоды войны американцы побеждали благодаря новым истребителям «Сэйбр». Они могли сбить цель, находясь от неё за два километра, тогда как остальные самолёты стреляли лишь в пределах двухсот метров.

История советской робототехники

Но однажды удалось перехватить подбитый «Сэйбр», который тут же отправился в Москву для исследования. Мицкевич разобрался в «хитром» электронном прицеле американцев, и создал радиолокационную станцию «Сирена». Улавливая частоту сигналов истребителя за 10 км, «Сирена» предупреждала пилота о том, что он находится под прицелом. Когда первые испытания прошли успешно, Сталин приказал оборудовать РЛС все самолёты.

В 1948 году Сергей Лебедев закончил разработку первой отечественной ЭВМ [3], а в 1950 году в СССР вступила в действие первая вычислительная электронная цифровая машина МЭСМ, самая быстродействующая в Европе. Ещё через год вышел приказ о создании автоматических систем управления военной техникой, а в МВТУ им.

Баумана создали кафедру специальной робототехники и мехатроники. В 1958 году создана первая в мире полупроводниковая АВМ (Аналоговая Вычислительная Машина) МН-10, которая имела большой успех на выставке в Нью-Йорке в 1959 году. В том же году советский кибернетик Виктор Глушков высказал идею «мозгоподобных» структур ЭВМ, которые объединят миллиарды процессорных элементов, так что произойдёт слияние памяти с обработкой данных [4].

В это время в США в 1954 году создал первого промышленного программируемого робота и ввёл термин Universal Automation. Впоследствии он немного сократил его и назвал свою компанию Unimation. В Массачусетском технологическом институте родилась идея создания очувствленного робота. Аспирант института Г.

1960-е годы характеризуются бурным расцветом всей техники в целом. В 1960 году в США разработали первый робот «Versatran», предназначенный для промышленного применения. В 1961 году Гагарин осуществил первый полёт человека в космос, была запущена на траекторию полёта к Венере советская автоматическая межпланетная станция «Венера-1».

В 1963 году впервые в мировой истории сотрудники кафедры робототехники МВТУ им. Баумана создали манипулятор для размещения на внешней поверхности аппаратов типа «Восток». Управление манипулятором происходило с помощью специальных устройств управления, которые имитировали перемещение в пространстве человеческой руки. Сложность состояла в том, чтобы исключить возможное влияние на работу манипулятора внешних обстоятельств.

В 1965 году на ЭВМ серии Мир применили аппаратную реализацию языков, что позволило проводить аналитические преобразования, в том числе дифференцирование и интегрирование формул. 

В 1966 году советская автоматическая станция «Луна-9», совершив посадку на поверхности спутника Земли, начала первую в истории радиотрансляцию с поверхности Земли. Автоматическая станция «Венера-3» достигла поверхности Венеры и оставила там вымпел СССР. Так впервые автоматический аппарат перелетел с Земли на другую планету.

В то же время в СССР разработали революционную модель ЭВМ второго поколения – БЭСМ-6, в которой впервые появился прообраз современной кэш-памяти. Академик В. Глушков завершил разработку проекта большой ЭВМ «Украина», идеи устройства которой позднее были использованы в больших американских ЭВМ 1970-х годов [5].

История советской робототехники

В 1968 году при Ленинградском политехническом институте было создано Особое конструкторское бюро технической кибернетики, а главным конструктором назначен Е. И. Юревич. В первые годы ОКБ ТК занималось разработкой манипуляторов для подводных аппаратов, а также систем управления мягкой посадкой космических кораблей «Союз» [6].

В Японии в это время начинается выпуск промышленных роботов по лицензии компании Unimation. 

В 1969 году в рамках первого этапа работ по созданию системы предупреждения о ракетном нападении была создана компьютерная сеть с каналами передачи данных [5]. 

В СССР приступили к разработке промышленного робота «Универсал-5» [19]. 

 Универсал-5 

История советской робототехники

В 1970-х годах ОКБ ТК были созданы системы управления мягкой посадкой «Квант» для межпланетной станции «Луна-16», системы автоматизированного управления манипуляторами, разработаны приборы контроля бортовых систем для орбитальных космических аппаратов «Союз» и «Салют». Разработаны системы автоматизированного управления манипулятором для изделия Катран-2 и создано ультразвуковое очувствление схвата подводного манипулятора.

 Спрут-1 

Смотрите про коптеры:  Роботы и сигналы в бинарных опционах

Вслед за «Луной-16» к спутнику Земли вскоре отправилась автоматическая межпланетная станция «Луна-17», на борту которой находился самоходный аппарат Луноход-1. 17 ноября 1970 года он совершил посадку в районе Моря дождей и приступил к выполнению программы исследований. Управление исследовательским аппаратом осуществлялось при помощи комплекса аппаратуры на базе ЭВМ «Минск-22».

В 1971 году в СССР робототехнику официально признали как новое научное направление. В МВТУ академик Евгений Попов возглавил кафедру специальной робототехники и мехатроники, а также создал целую научную школу. В американской компании Intel создан первый микропроцессор. 

В Ленинградском политехническом институте создан экспериментальная модель интегрального робота, который был снабжён развитой системой очувствления, включающей техническое зрение и речевое управление [16]. 

Аппарат советской автоматической межпланетной станции «Марс-3» совершил посадку на поверхность Марса и начал передачу видеоданных на Землю. Он доставил на поверхность планеты микромарсоход М-71 с лыжно-шагающим принципом движения, но через 20 секунд связь со станцией оборвалась. 

История советской робототехники

С 1972 года разработка роботов приняла плановый характер. Постановление Госкомитета СССР по науке и технике определило создание и применение роботов в машиностроении как задачу государственной важности и были сформулированы основные направления решения. В Институте Кибернетики под руководством Николая Михайловича Амосова создан автономный транспортный робот «Таир» с сетевой системой управления.

«Таир» мог целенаправленно двигаться в естественной среде, при этом объезжая препятствия и поддерживая внутренние параметры в заданных пределах. Для передвижения робот использовал тактильные датчики, оптический дальномер, датчики состояния собственных подсистем и другие вспомогательные устройства. Для его управления была разработана нейроноподобная сеть, разделённая на шесть сфер: элементарных действий, распознавания и оценки ситуаций, решений, маневров верхнего и нижнего уровней [8].

 транспортный робот «Таир» 

В 1973 году в ОКБ ТК при Ленинградском политехническом институте созданы и введены в эксплуатацию первые в стране подвижные промышленные роботы МП-1 и «Спрут». 

В 1974 году провели первый чемпионат мира по шахматам среди компьютеров. Титул первого компьютерного чемпиона завоевала советская программа «Каисса». Постановлением Совета Министров СССР ОКБ ТК назначено главной организацией в СССР по разработке промышленных роботов для машиностроения. 

В 1975 году в СССР были запущены автоматические межпланетные станции «Венера-9» и «Венера-10». Совершив посадку на Венере, они передали информацию о поверхности планеты через орбитальные отсеки на Землю. Это стало первой удачной попыткой ретрансляции такого сложного сигнала автоматическими системами.

В соответствии с постановлением Госкомитета СССР по науке и технике созданы первые 30 серийных промышленных роботов для обслуживания прессов, станков, для точечной сварки, которые управлялись стационарными и подвижными пневмо-, гидро- и электроприводами [16]. 

Чернобыльские джедаи: роботы, ликвидировавшие аварию на АЭС

предполагалось, что роботы-подборщики манипуляторами будут собирать отдельные радиоактивные объекты и грузить их в транспортного робота. Но выяснилось, что нужно очищать большие сильно загрязненные площади, в основном на крышах зданий. Разумнее было сбрасывать мусор в провал на месте взрыва. Для этого манипуляторы неэффективны, нужны были тяжелые роботы-бульдозеры.

Такие роботы имели примитивную, но максимально надежную конструкцию и мощную защиту от радиации. Частью из них дистанционно управляли по кабелю, остальные были радиоуправляемыми. В июне 1986 года первый робот-бульдозер ТР-А1 прибыл на место аварии. Выглядел он совсем не как высокотехнологичный андроид из фантастических фильмов, зато справлялся со своими задачами.

Постепенно к нему присоединились роботы-бульдозеры ТР-А2, ТР-Б1, ТР-Б2, ТР-Г1 и ТР-Г2. Параллельно разрабатывались новые роботы-разведчики: колесные РР-2, РР-3 и гусеничные РР-Г1 и РР-Г2.

Катастрофа такого масштаба произошла впервые, поэтому оптимальная конструкция была неизвестна, ученые экспериментировали, оптимизируя модели под конкретные задачи. Аккумуляторы быстро садились и радиосвязь плохо работала из-за ионизации, которую создает радиоактивное излучение. Роботы с управлением и подачей энергии по кабелю были лишены этих недостатков, но длинный кабель мог запутаться, а короткий вынуждал находиться оператора в зоне с высоким радиоактивным фоном.

«Среди конструкторских бюро возникла конкуренция: все вдруг осознали, что тот, кто успешно справится с задачей ликвидации, получит средства на развитие этого направления и мощную государственную поддержку. Поэтому и другие организации захотели участвовать», — вспоминает Юревич.

В результате помимо немецких машин и моделей ЦНИИ РТК в Чернобыль были отправлены роботы «Белоярец» ПО «Атомэнергоремонт», два «Мобот Ч-ХВ» из МВТУ, два аппарата СТР ВНИИтрансмаш и другие. По воспоминаниям Юревича, из них не вышли из строя роботы СТР, те самые луноходы из сериала HBO, хотя и у них иногда случались поломки, и «Моботы».

Промышленные роботы

Промышленная робототехника является, пожалуй, самым перспективным направлением развития. Только за 10 лет с 1969 по 1979 годы количество комплексно механизированных и автоматизированных цехов и производств выросло с 22,4 до 83,5 тысяч, а механизированных предприятий – с 1,9 до 6,1 тысяч [12]. Всего же в Советском Союзе было выпущено более 100 тысяч единиц промышленных роботов, которые заменили более миллиона рабочих [15].

Советские инженеры планировали внедрить использование роботов практически во все сферы промышленности: машиностроение, сельское хозяйство, строительство, металлургия, горнодобывающая, лёгкая и пищевая промышленность и другие. Так, в одном из московских ателье появился робот-закройщик. Он был запрограммирован на выполнение различных операций – от измерения всех необходимых размеров фигуры заказчика до раскроя ткани. Учитывая модель костюма, варианты использования ткани и другие параметры, робот выдаёт на выкройку на листе бумаги [20].

В США разработка промышленных роботов выделилась в отдельную отрасль в 1970-х годах. Появление микропроцессоров создало основу современных систем управления роботами. В 1973 году во всём мире использовались 3 тысячи промышленных роботов, из которых 30% принадлежали американской компании Unimation. В среднем, начиная со второй половины 1970-х годов ежегодный прирост продаж промышленных роботов составлял 30% [27]. Наибольшее распространение роботы получили в автомобильной промышленности, их использовали для сварки, покраски, сборки деталей и т. д.

Первым в мире конвейерную сборку механизмов ввел Петродворцовый часовой завод в 1965 году. До этого во всём мире механические часы от начала и до конца собирались вручную. Петродворцовый часовой завод первым же и отказался от конвейерной линии, заменив её промышленными роботами. Сборка часов проходила не по конвейерной, а по «постовой» схеме, которая обеспечивала большую производительность при меньшем проценте брака.

Смотрите про коптеры:  Сварочный робот — что это такое и зачем нужен?

За рационализацию производства Петродворцовый часовой завод был награждён Государственной премией (бывшая Сталинская премия). Автоматизация производства на этом предприятии высвободила на сборке часов 300 человек и увеличила производительность труда в 6 раз [12]. В 1980-е годы на заводе ежегодно производилось 4,5 экземпляров часов, а часы «Ракета» считались самыми лучшими в СССР. Роботы, разработанные на этом заводе, также использовались для сборки взрывателей и другой важной государственной деятельность [14].

Ролик 1977 года про автоматизацию производства на Петродворцовом часовом заводе

Вымысел и реальность

При сравнении сериала и реальных событий ученые подметили еще несколько деталей. В первую очередь коллеги по ЦНИИ РТК критически отнеслись к тому, что государство в картине — исключительно отрицательный «герой».

«Подобная кооперация, которая спасла ситуацию в 1986 году, возможна только в тоталитарном государстве. В случае с Чернобылем не было никаких тендеров, конкурсов. Мы просто писали телеграмму на нужное нам предприятие — например, в Армению, — и через два дня нам присылали оттуда необходимую деталь или модуль. Сегодня это невозможно», — считает Юревич.

«Режет ухо постоянное обращение ликвидаторов друг к другу «товарищ». Мы никогда так не общались», — критикует сериал Половко. Неправдоподобной, по его мнению, выглядит сцена в автобусе по пути на ЧАЭС: мрачно, люди молчат, депрессивная музыка. «Всю дорогу до станции обсуждались всякие мелочи, от рабочих моментов до вчерашнего обеда», — вспоминает ученый. Еще одна неточность — палаточный лагерь, в котором не было необходимости: «У нас был целый город, покинутый жителями».

В сериале толку от роботов нет, а Юревич отмечает, что роботы ЦНИИ РТК заменили несколько тысяч военных. Причем на участках, куда посылать людей было смертельно опасно. В течение двух месяцев ЦНИИ РТК разработал, изготовил и отправил на станцию 15 роботов различного назначения. Для создания чернобыльских роботов-ликвидаторов к проекту были подключены более 40 производственных предприятий.

Космические роботы

В период Холодной войны среди крупнейших мировых держав развернулось соревнование в сфере космических технологий. Первый полёт в космос, первый выход человека в открытый космос, запуск искусственного спутника, высадка на Луну… Перед учёными стояли сложнейшие технологические задачи, которые они с блеском решали.

Освоение космоса дало огромный толчок к созданию автоматических систем управления, а преимущества робота перед человеком для работы в космической среде были очевидны. На робота не влияют внешние неблагоприятные условия, такие как космическая радиация. Роботу не требуются дополнительные ресурсы, как правило, он работает на солнечных батареях. Робот идеально подходит для выполнения такой механической работы, как сбор грунта с поверхности, сканирование и отправка данных на Землю.

Первым в мире дистанционно-управляемым самоходным аппаратом стал Луноход-1, доставленный на поверхность Луны 17 ноября 1970 года советской межпланетной станцией «Луна-7». Этот аппарат весом 756 кг обладал двумя телекамерами, рентгеновским флуоресцентным спектрометром и рентгеновским телескопом, детектором радиации, лазерным рефлектором и антенной передачи информации на Землю.

Каждое из восьми колёс имело свой тормоз и электродвигатель, благодаря чему луноход мог объезжать небольшие препятствия. Электричество вырабатывала солнечная батарея на крыше робота. Луноход-1 успел проехать более 10 км, передал на Землю 211 панорам и около 25 тысяч фотографий, после чего связь с Землёй оборвалась из-за выработки изотопного источника теплоты.

Вслед за Луноходом-1 был создан Луноход-2. Его основными задачами являлись фото- и видеосъёмка поверхности Луны, проведение экспериментов с наземным лазерным дальномером и другие операции. Его доставили на Луну 15 января 1973 года. От первого аппарата Луноход-2 отличался наличием третьей телекамеры, что позволило увеличить дальность видимости.

Роботы в воспоминаниях Легасова

Мотивы авторов сериала «Чернобыль», почти исключивших роботов из фильма, неизвестны. Но можно предположить, что они ориентировались на воспоминания самого В. А. Легасова, в которых ЦНИИ РТК не фигурирует. Роботов Валерий Легасов упоминает мельком и именно в том же ключе, что и создатели сериала: существовавшие роботы с работой справиться не смогли.

Более того, Легасов в воспоминаниях упоминает роботов-разведчиков, созданных в его собственном Институте атомной энергии им. Курчатова в середине 1987 года. Но это произошло уже после того, как роботы ЦНИИ РТК и ВНИИтрансмаш выполнили все основные задачи по очистке и разведке, которые на них были возложены.

Благодарим за помощь в подготовке материала сотрудников ЦНИИ РТК, в частности Е. И. Юревича и С. А. Половко. При подготовке использовалась монография Е. И. Юревича «Роботы ЦНИИ РТК на Чернобыльской АЭС и развитие экстремальной робототехники».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector