Иерархия взаимодействия человека с роботом

Иерархическая структура взаимодействия человека с роботом целиком определяется системой управления. Процесс управления действиями автоматических роботов происходит без непосредственного участия человека, роль которого ограничивается наладкой, пуском и контролем их работы. Автоматические манипуляторы подразделяются на 3 вида:

1. Программные роботы. Роботы, которые работают по заранее спроектированной программе, вводимой в устройство памяти. Это типичные представители роботов первого поколения. Для их нормального функционирования необходимо, чтобы внешняя среда, в которой робот выполняет операции заранее была полностью известна и определенным образом организована. Например, детали и заготовки, с которыми манипулирует робот, должны быть строго ориентированы в пространстве. Большинство роботов первого поколения оборудовано системами ЧПУ. Жесткие программы в памяти робота упрощают его конструкцию и облегчают переналадку в конкретных производственных условиях.

Для выполнения операций сборки и монтажа необходимы системы другого класса.

2. Адаптивные роботы – роботы второго поколения. Они обладают свойствами самообучения, адаптации к внешним условиям и большей информационной емкостью. Исполнительные органы этих роботов снабжаются системой очувствления (сенсорными устройствами): датчиками сигнализации прикосновения рук робота к деталям, локационные, определяющие скорость движения и расстояние до предмета, телевизионные и оптические системы искусственного зрения, датчики усилий, моментов, цвета, температуры и другие. Датчики очувствления подают сигналы в ПК, где происходит обработка поступившей информации об условиях среды (фактической обстановке) и вырабатываются сигналы управления, подаваемые на приводы исполнительных органов. Это позволяет роботам выполнять различные циклы операций в не полностью определенной и частично меняющейся обстановке с адаптацией к ней, с поисковыми режимами, с автоматическим наведением.

3. Интеллектуальные роботы – роботы третьего поколения, часто называемые интегральными, обладают элементами искусственного интеллекта. С помощью сенсорных устройств (например, датчики зрения, давления, температуры) они способны распознать предметы в пространстве, строить модель среды, вырабатывать и автоматически принимать планы решения поставленных задач, а так же своих дальнейших действий, выполнять операции в распознанной обстановке, изменять свои действия с изменением ситуации, самообучаться по мере накопления производственного опыта.

Интерактивное управление манипуляционными механизмами предполагает частичное участие человека в процессе управления, выражающееся в различных формах взаимодействия оператора с ЭВМ. Различают три вида управления.

Автоматизированное управление, означающее чередование в определенной последовательности полностью автоматических и биотехнических режимов управления. Операции, на выполнение которых рассчитан робот, выполняются автоматически, а остальные в биотехническом режиме. Оператор выбирает последовательность включения автоматических режимов и длительность следования ручного биотехнического управления. Во всех случаях используются средства вычислительной техники.

Супервизорное управление характеризуется тем, что все части заданного цикла операций выполняются роботами отдельно автоматически. Переход от одной части операции к другой производится по команде оператора путем подачи им целеуказаний с помощью рукоятки, световым пером на экране дисплея, с клавиатуры управляющего ПК или другим способом.

Диалоговое управление предусматривает автоматическое выполнение роботом операций по частям в сочетании с большим разнообразием общения человека-оператора и ЭВМ в процессе управления. При этом значительно уменьшается зависимость от предварительно составленных программ, робот участвует в формулировке задач по достижению цели, он становится творческим партнером человека.

Биотехническое управление предусматривает непрерывное участие человека-оператора в процессе манипулирования, и подразделяется на командное управление, копирующее и полуавтоматическое управление. Работа манипуляторов в таком режиме управления ранее уже описана.