Nõukogude robootika kujunemine ja areng

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Hea ülevaateartikkel nõukogude robootika kujunemisest ja arengust.

Robotiseerimine NSV Liidus

XX sajandil oli NSV Liit tegelikult üks maailma liidritest robootika vallas. Vastupidiselt kõigile kodanlike propagandistide ja poliitikute väidetele suutis Nõukogude Liit mitme aastakümnega muutuda riigist, mille rahvas ei osanud lugeda ja kirjutada, arenenud kosmosejõuks.

Vaatleme mõningaid – aga sugugi mitte kõiki – näiteid robootiliste lahenduste kujunemisest ja arendamisest.

1930. aastatel lõi üks Nõukogude kooliõpilastest Vadim Matskevitš roboti, mis sai liikuda parema käega. Roboti loomine kestis 2 aastat, kogu selle aja veetis poiss Novocherkasski polütehnilise instituudi treimistöökodades. 12-aastaselt eristas Vadim juba oma leidlikkusega. Ta lõi raadio teel juhitava väikese soomusauto, mis käivitas ilutulestiku.

Ka nendel aastatel ilmusid laagriosade töötlemise automaatsed liinid ja seejärel loodi 40ndate lõpus esmakordselt maailmas traktorimootorite kolbide kompleksne tootmine. Kõik protsessid olid automatiseeritud: alates tooraine laadimisest kuni toodete pakkimiseni.

40ndate lõpus viis Nõukogude teadlane Sergei Lebedev lõpule Nõukogude Liidu esimese elektroonilise digitaalarvuti MESM väljatöötamise, mis ilmus 1950. aastal. Sellest arvutist sai Euroopa kiireim. Aasta hiljem andis Nõukogude Liit välja korralduse sõjavarustuse automaatjuhtimissüsteemide väljatöötamise ning erirobootika ja mehhatroonika osakonna loomise kohta.

1958. aastal töötasid Nõukogude teadlased välja maailma esimese pooljuht-AVM (analoogarvuti) MN-10, mis võitis New Yorgi näituse külalised. Samal ajal väljendas küberneetikateadlane Viktor Glushkov ideed "ajulaadsetest" arvutistruktuuridest, mis ühendaksid miljardeid protsessoreid ja hõlbustaksid andmemälu liitmist.

Analoogarvuti MN-10

1950. aastate lõpus suutsid Nõukogude teadlased esimest korda pildistada Kuu kaugemat külge. Seda tehti automaatjaama "Luna-3" abil. Ja 24. septembril 1970 toimetas Nõukogude kosmoseaparaat Luna-16 Kuult Maale mullaproove. Seejärel korrati seda 1972. aastal Luna-20 aparaadiga.

Kodurobootika ja teaduse üks tähelepanuväärsemaid saavutusi oli V. I. nimelise disainibüroo loomine. Lavochkini aparaat "Lunokhod-1". See on teise põlvkonna tajutav robot. See on varustatud andurisüsteemidega, millest peamine on tehnilise nägemise süsteem (STZ). Aastatel 1970–1973 välja töötatud Lunokhod-1 ja Lunokhod-2, mida juhtis inimoperaator järelevalverežiimis, võtsid vastu ja edastasid Maale väärtuslikku teavet Kuu pinna kohta. Ja 1975. aastal käivitati NSV Liidus automaatsed planeetidevahelised jaamad Venera-9 ja Venera-10. Repiiterite abil edastasid nad teavet Veenuse pinna kohta, maandudes sellele.

Maailma esimene kulgur "Lunokhod-1"

1962. aastal ilmus polütehnikumi muuseumisse humanoidrobot "REKS", mis viis läbi lastele ekskursioone.

Alates 60. aastate lõpust algas Nõukogude Liidus esimeste kodurobotite massiline kasutuselevõtt tööstuses, robootikaga seotud teaduslike ja tehniliste aluste ja organisatsioonide arendamine. Veealuste ruumide uurimine robotite abil hakkas kiiresti arenema, täiustati sõjalisi ja kosmosearendusi.

Nende aastate eriliseks saavutuseks oli kaugmaa mehitamata luurelennuki DBR-1 väljatöötamine, mis võis täita missioone kogu Lääne- ja Kesk-Euroopas. Samuti sai see droon tähise I123K, selle seeriatootmist on alustatud alates 1964. aastast.

DBR – 1

1966. aastal leiutasid Voroneži teadlased manipulaatori metalllehtede virnastamiseks.

Nagu eespool mainitud, astus veealuse maailma areng teiste tehniliste läbimurretega sammu. Nii lõi 1968. aastal NSV Liidu Teaduste Akadeemia Okeanoloogia Instituut koos Leningradi Polütehnilise Instituudi ja teiste ülikoolidega ühe esimese roboti veealuse maailma uurimiseks - arvutiga juhitava seadme "Manta". ("Kaheksajala" tüüpi). Selle juhtimissüsteem ja sensoorne aparatuur võimaldasid jäädvustada ja üles korjata operaatori näidatud objekti, viia see "tele-silma" juurde või panna uurimiseks punkrisse, samuti otsida objekte probleemses vees.

1969. aastal kaitsetööstusministeeriumi keskuurimisinstituudis B. N. Surnin hakkas looma tööstusrobotit "Universal-50". Ja 1971. aastal ilmusid esimesed esimese põlvkonna tööstusrobotite prototüübid - robotid UM-1 (loodud PNBelyanini ja B. Sh. Rozini juhtimisel) ja UPK-1 (VI Aksenovi juhtimisel), mis on varustatud tarkvarasüsteemide juhtseadmed ja mõeldud töötlemistoimingute tegemiseks, külmstantsimiseks, galvaniseerimiseks.

Nendel aastatel jõudis automatiseerimine isegi selleni, et ühes ateljees võeti kasutusele robotlõikur. See oli programmeeritud mustri jaoks, mõõtes kliendi figuuri suurust kuni kanga lõikamiseni.

70ndate alguses läksid paljud tehased üle automatiseeritud liinidele. Näiteks Petrodvoretsi kellavabrik "Raketa" loobus mehaaniliste kellade käsitsi kokkupanemisest ja läks üle neid toiminguid teostavatele robotliinidele. Nii vabanes üle 300 töölise tüütust tööst ja tõusis tööviljakus 6 korda. Toodete kvaliteet on paranenud ja tagasilükkamiste arv on hüppeliselt vähenenud. Täiustatud ja ratsionaalse tootmise eest pälvis tehas 1971. aastal Tööpunalipu ordeni.

Petrodvoretsi kellavabrik "Raketa"

1973. aastal pandi NSVL-i esimesed mobiilsed tööstusrobotid MP-1 ja "Sprut" kokku ja pandi tootmisse Leningradi Polütehnilise Instituudi OKB TC-s ning aasta hiljem peeti isegi esimesed male maailmameistrivõistlused arvutite seas, kus võitjaks tunnistati nõukogude saade "Kaissa".

Samal 1974. aastal märkis NSV Liidu Ministrite Nõukogu valitsuse 22. juuli 1974. aasta dekreedis "Mehaanikatööstuse automaatsete programmeeritud manipulaatorite tootmise korraldamise meetmete kohta": määrata OKB TK arendustegevuse põhiorganisatsiooniks. tööstusrobotid masinaehituseks. Vastavalt NSVL riikliku teaduse ja tehnoloogia komitee määrusele loodi esimesed 30 seeriatööstusrobotit erinevate tööstusharude teenindamiseks: keevitamiseks, presside ja tööpinkide teenindamiseks jne. Leningradis alustati kosmoselaevade, allveelaevade ja lennukite magnetnavigatsioonisüsteemide Kedr, Invariant ja Skat väljatöötamist.

Erinevate arvutussüsteemide kasutuselevõtt ei jäänud seisma. Niisiis lõi V. Burtsev 1977. aastal esimese sümmeetrilise mitmeprotsessorilise arvutikompleksi (MCC) "Elbrus-1". Planeetidevaheliseks uurimiseks on Nõukogude teadlased loonud integreeritud roboti "Centaur", mida juhib M-6000 kompleks. Selle arvutuskompleksi navigatsioon koosnes güroskoobist ja läbisõidumõõdikuga surnud arvutussüsteemist, samuti oli see varustatud laserskaneeriva kaugusmõõturi ja puutetundliku anduriga, mis võimaldas saada teavet keskkonna kohta.

70ndate lõpuks loodud parimate näidiste hulka kuuluvad tööstusrobotid nagu "Universal", PR-5, Brig-10, MP-9S, TUR-10 ja hulk muid mudeleid.

1978. aastal andis NSV Liit välja kataloogi "Tööstusrobotid" (M.: NSVL Min-Stankoprom; RSFSR Kõrgharidusministeerium; NIIMash; Leningradi Polütehnilise Instituudi tehnilise küberneetika projekteerimisbüroo, 109 lk), mis esitles 52 tööstusroboti mudeli ja kahe käsitsijuhtimisega manipulaatori tehnilisi omadusi.

Aastatel 1969–1979 kasvas terviklikult mehhaniseeritud ja automatiseeritud töökodade ja tööstuste arv 22, 4 tuhandelt 83, 5 tuhandeni ning mehhaniseeritud ettevõtete arv 1 tuhandelt 6 tuhandele.

1979. aastal hakati NSV Liidus tootma suure jõudlusega multiprotsessoriga UVK-sid, millel oli ümberkonfigureeritav PS 2000 struktuur, mis võimaldas lahendada palju matemaatilisi ja muid probleeme. Töötati välja ülesannete paralleelstamise tehnoloogia, mis võimaldas tehisintellekti süsteemi idee areneda. Küberneetika Instituudis loodi N. Amosovi eestvedamisel legendaarne robot "Kid", mida juhtis õppiv närvivõrk. Selline süsteem, mille abil viidi läbi mitmeid olulisi uuringuid närvivõrkude valdkonnas, paljastas viimaste haldamise eelised traditsiooniliste algoritmiliste ees. Samal ajal töötas Nõukogude Liit välja teise põlvkonna arvuti revolutsioonilise mudeli - BESM-6, milles esmakordselt ilmus kaasaegse vahemälu prototüüp.

BESM-6

Samuti 1979. aastal Moskva Riiklikus Tehnikaülikoolis. N. E. Bauman, KGB tellimusel töötati välja plahvatusohtlike esemete utiliseerimise seade - ülikerge mobiilne robot MRK-01 (roboti omadusi saab vaadata lingilt).

1980. aastaks jõudis seeriatootmisse umbes 40 uut tööstusrobotite mudelit. Samuti alustati NSVL riikliku standardi programmi kohaselt nende robotite standardimise ja ühendamisega ning 1980. aastal ilmus esimene asendijuhtimisega pneumaatiline tööstusrobot, mis oli varustatud MP-8 tehnilise nägemisega. Selle töötas välja Leningradi Polütehnilise Instituudi OKB TC, kus loodi robootika ja tehnilise küberneetika keskne uurimis- ja arendusinstituut (TsNII RTK). Samuti on teadlased tegelenud tundlike robotite loomise küsimustega.

Üldiselt ületas 1980. aastal NSV Liidus tööstusrobotite arv 6000 tükki, mis moodustas üle 20% maailma koguarvust.

1982. aasta oktoobris sai NSVL rahvusvahelise näituse Industrial Robots-82 korraldaja. Samal aastal ilmus kataloog "Käsijuhtimisega tööstusrobotid ja manipulaatorid" (Moskva: NIIMash NSVL Tööpingitööstuse Ministeerium, 100 lk), mis andis andmeid mitte ainult NSV Liidus toodetud tööstusrobotite kohta (67 mudelit).), aga ka Bulgaarias, Ungaris, Ida-Saksamaal, Poolas, Rumeenias ja Tšehhoslovakkias.

1983. aastal võttis NSVL kasutusele spetsiaalselt mereväe jaoks välja töötatud ainulaadse P-700 "Granit" kompleksi, mille töötas välja NPO Mashinostroyenia (OKB-52), milles raketid said iseseisvalt lahinguformatsioonis rivistuda ja lennu ajal sihtmärke omavahel jagada.

1984. aastal töötati välja süsteemid allakukkunud lennukitelt teabe päästmiseks ja õnnetuskohtade "Vahter", "Marker" ja "Call" määramiseks.

Küberneetika Instituudis loodi NSVL kaitseministeeriumi tellimusel nende aastate jooksul autonoomne robot "MAVR", mis võis vabalt sihtmärgi poole liikuda läbi konarliku raske maastiku. "MAVR" omas kõrget murdmaavõimet ja usaldusväärset kaitsesüsteemi. Ka nende aastate jooksul projekteeriti ja rakendati esimene tulerobot.

1984. aasta mais andis valitsus välja dekreedi "Masinaehituse tootmise automatiseerimise tööde kiirendamise kohta arenenud tehnoloogiliste protsesside ja paindlike reguleeritavate komplekside alusel", mis andis NSV Liidus uue hüppe robotiseerimises. Paindliku automatiseeritud tootmise loomise, juurutamise ja hooldamise valdkonna poliitika elluviimise kohustused anti NSVL Tööpingitööstuse Ministeeriumile. Suurem osa töödest tehti masinaehitus- ja metallitööstusettevõtetes.

1984. aastal oli seal juba üle 75 robotitega varustatud automatiseeritud töökoja ja sektsiooni, tööstusrobotite integreeritud juurutamise protsess tehnoloogiliste liinide osana ning paindlikud automatiseeritud tootmisrajatised, mida kasutati masinaehituses, instrumentide valmistamisel, raadio- ja elektroonikatööstuses. jõudu saama.

Paljudes Nõukogude Liidu ettevõtetes võeti kasutusele paindlikud tootmismoodulid (PMM), paindlikud automatiseeritud liinid (GAL), sektsioonid (GAU) ja töökojad (GAC) koos automatiseeritud transpordi- ja ladustamissüsteemidega (ATSS). 1986. aasta alguseks oli selliseid süsteeme üle 80, need hõlmasid automaatjuhtimist, tööriistade vahetust ja laastu eemaldamist, mille tõttu tootmistsükli aeg vähenes 30 korda, tootmispinna kokkuhoid suurenes 30-40 võrra. %.

Paindlikud tootmismoodulid

1985. aastal alustas TsNII RTK pardarobotite süsteemi arendamist ISS "Buran" jaoks, mis on varustatud kahe 15 m pikkuse manipulaatori, valgustuse, televisiooni ja telemeetriasüsteemidega. Süsteemi põhiülesanneteks oli operatsioonide sooritamine mitmetonnise lastiga: mahalaadimine, orbitaaljaamaga dokkimine. Ja 1988. aastal lasti käiku ISS Energia-Buran. Projekti autorid olid V. P. Glushko ja teised nõukogude teadlased. ISS Energia-Buranist sai 1980. aastate kõige olulisem ja arenenum projekt NSV Liidus.

ISS "Energia-Buran"

Aastatel 1981-1985. NSV Liidus toimus riikidevaheliste suhete ülemaailmse kriisi tõttu robotite tootmises teatav langus, kuid 1986. aasta alguseks töötas NSVL Instrumentiministeeriumi ettevõtetes juba üle 20 000 tööstusroboti.

1985. aasta lõpuks lähenes NSV Liidu tööstusrobotite arv 40 000-le, mis moodustas umbes 40% kõigist maailma robotitest. Võrdluseks: USA-s oli see arv kordades väiksem. Robotid on majanduses ja tööstuses laialdaselt kasutusele võetud.

Pärast traagilisi sündmusi Tšernobõli tuumaelektrijaamas sai oma nime Moskva Riiklik Tehnikaülikool Bauman, Nõukogude insenerid V. Švedov, V. Dorotov, M. Tšumakov, A. Kalinin töötasid kiiresti ja edukalt välja mobiilsed robotid, mis aitasid läbi viia vajalikke uuringuid ja töid pärast katastroofi ohtlikes piirkondades - MRK ja Mobot-ChKhV. Teadaolevalt kasutati tol ajal robootilisi seadmeid nii raadio teel juhitavate buldooserite kui ka spetsiaalsete robotite näol, mis desinfitseeriti nii ümbruskonda, katust kui ka tuumajaama avariiploki hoonet.

Mobot-CHHV (mobiilne robot, Tšernobõli, keemiavägede jaoks)

1985. aastaks oli NSVL välja töötanud tööstusrobotite ja manipulaatorite Gosstandardid: standardid nagu GOST 12.2.072-82 “Tööstusrobotid. Robottehnoloogilised kompleksid ja sektsioonid. Üldised ohutusnõuded ", GOST 25686-85" Manipulaatorid, autooperaatorid ja tööstusrobotid. Mõisted ja määratlused "ja GOST 26053-84" Tööstuslikud robotid. Vastuvõtmise reeglid. Katsemeetodid".

80. aastate lõpuks muutus rahvamajanduse robotiseerimine suureks kiireloomuliseks: mäetööstus, metallurgia, keemia-, kerge- ja toiduainetööstus, põllumajandus, transport ja ehitus. Laialdaselt arendati instrumentide valmistamise tehnoloogiat, mis läks üle mikroelektroonilisele baasile.

Hilisnõukogude aastatel suutis robot asendada tootmises ühte kuni kolme inimest, olenevalt vahetusest, tõstis tööviljakust umbes 20-40% ja asendas peamiselt madala kvalifikatsiooniga töötajaid. Nõukogude teadlaste ja arendajate väljakutseks oli roboti maksumuse alandamine, kuna see piiras kõikjal levivat robootikat suuresti.

NSV Liidus tegeles robootika teoreetiliste aluste väljatöötamisega, teaduslike ja tehniliste ideede väljatöötamisega, robotite ja robotsüsteemide loomisega ja uurimisega neil aastatel hulk teadus- ja tootmismeeskondi: MSTU im. N. E. Bauman, Masinaehituse Instituut. A. A. Blagonravova, Peterburi Polütehnilise Instituudi Robootika ja Tehnilise Küberneetika Keskne Uurimis- ja Arendusinstituut (TsNII RTK), Elektrikeevituse Instituut nimega E. O. Paton (Ukraina), rakendusmatemaatika instituut, juhtimisprobleemide instituut, masinaehitustehnoloogia uurimisinstituut (St. Rostov), Metallilõiketööpinkide eksperimentaalne uurimisinstituut, Orgstankopromi rasketehnika projekteerimis- ja tehnoloogiainstituut jne.

Korrespondentliikmed I. M. Makarov, D. E. Okhotsimsky, aga ka kuulsad teadlased ja spetsialistid M. B. Ignatiev, D. A. Pospelov, A. B. Kobrinsky, G. N. Rapoport, B. C. Gurfinkel, N. A. Lakota, Yu. G. Kozyrev, V. S. Kuleshov, F. M. Kulakov, B. C. Jastrebov, E. G. Nahapetyan, A. V. Timofejev, B. C. Rybak, M. S. Vorošilov, A. K. Platonov, G. P. Katys, A. P. Bessonov, A. M. Pokrovsky, B. G. Avetikov, A. I. Korendyasev ja teised.

Noori spetsialiste koolitati ülikooliõppe, erikesk- ja kutseõppe süsteemi ning töötajate ümber- ja täiendõppe süsteemi kaudu.

Personalikoolitus robootika põhierialal "Robootikasüsteemid ja -kompleksid" viidi sel ajal läbi mitmetes riigi juhtivates ülikoolides (MSTU, SPPI, Kiievis, Tšeljabinsk, Krasnojarski polütehnilised instituudid jne).

Aastaid toimus robootika arendamine NSV Liidus ja Ida-Euroopa riikides CMEA liikmesriikide koostöö raames (Council for Mutual Economic Assistance). 1982. aastal kirjutasid delegatsioonide juhid alla tööstusrobotite arendamise ja tootmise korraldamise mitmepoolse koostöö üldkokkuleppele, millega seoses loodi peakonstruktorite nõukogu (SGC). 1983. aasta alguses kirjutasid CMEA liikmed alla mitmepoolse spetsialiseerumise ja koostöö lepingule erinevatel eesmärkidel kasutatavate tööstusrobotite ja manipulaatorite tootmisel ning 1985. aasta detsembris võeti CMEA 41. (erakorralisel) istungjärgul vastu teaduse ja tehnoloogia arengu terviklik programm. CMEA liikmesriikidest aastani 2000, kus tööstusrobotid ja tootmise robotiseerimine on integreeritud automatiseerimise üheks prioriteetseks valdkonnaks.

NSV Liidu, Ungari, Saksa Demokraatliku Vabariigi, Poola, Rumeenia, Tšehhoslovakkia ja teiste sotsialistliku leeri riikide osalusel loodi neil aastatel edukalt uus elektrikaarkeevituse tööstusrobot "Interrobot-1". Bulgaaria spetsialistidega asutasid NSV Liidu teadlased isegi tootmisühingu "Red Proletarian - Beroe", mis oli varustatud kaasaegsete RB-240 seeria elektromehaaniliste ajamiga robotitega. Need olid ette nähtud abitöödeks: detailide peale- ja mahalaadimiseks metallilõikepinkidel, töövahendite vahetamiseks, detailide transportimiseks ja kaubaalustamiseks jne.

Kokkuvõttes võib öelda, et 90ndate alguseks toodeti Nõukogude Liidus umbes 100 000 ühikut tööstusroboteid, mis asendasid üle miljoni töötaja, kuid vabanenud töötajad leidsid siiski tööd. NSV Liidus töötati välja ja toodeti üle 200 robotimudeli. 1989. aasta lõpuks kuulus NSVL Instrumentaalministeeriumi koosseisu üle 600 ettevõtte ning üle 150 uurimisinstituudi ja projekteerimisbüroo. Tööstusharu töötajate koguarv ületas miljoni piiri.

Nõukogude insenerid plaanisid robotite kasutamist juurutada peaaegu kõigis tööstusvaldkondades: masinaehituses, põllumajanduses, ehituses, metallurgias, mäetööstuses, kerge- ja toiduainetööstuses, kuid sellel ei olnud määratud täituda.

NSV Liidu hävitamisega peatus riigi tasandil planeeritud töö robootika arendamiseks ja robotite seeriatootmine lakkas. Ka need robotid, mida juba tööstuses kasutati, on kadunud: tootmisvahendid erastati, siis tehased lagunesid täielikult ning ainulaadsed kallid seadmed hävitati või müüdi vanarauaks. Kapitalism on tulnud.