Oblikovanje in razvoj sovjetske robotike

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Dober pregledni članek o nastanku in razvoju sovjetske robotike.

Robotizacija v ZSSR

V XX stoletju je bila ZSSR dejansko ena od svetovnih vodilnih v robotiki. V nasprotju z vsemi trditvami meščanskih propagandistov in politikov se je Sovjetska zveza v nekaj desetletjih lahko iz države z ljudstvom, ki ni znala brati in pisati, preleviti v napredno vesoljsko silo.

Oglejmo si nekaj – a nikakor ne vseh – primerov nastajanja in razvoja robotskih rešitev.

V tridesetih letih prejšnjega stoletja je eden od sovjetskih šolarjev Vadim Matskevich ustvaril robota, ki se je lahko premikal z desno roko. Ustvarjanje robota je trajalo 2 leti, ves ta čas je fant preživel v stružniških delavnicah Novocherkasskega politehničnega inštituta. Pri 12 letih se je Vadim že odlikoval s svojo iznajdljivostjo. Ustvaril je radijsko voden majhen oklepnik, ki je sprožil ognjemet.

Tudi v teh letih so se pojavile avtomatske linije za predelavo ležajnih delov, nato pa je konec 40-ih let prvič na svetu nastala kompleksna proizvodnja batov za traktorske motorje. Vsi procesi so bili avtomatizirani: od nakladanja surovin do pakiranja izdelkov.

V poznih 40-ih je sovjetski znanstvenik Sergej Lebedev dokončal razvoj prvega v Sovjetski zvezi elektronskega digitalnega računalnika MESM, ki se je pojavil leta 1950. Ta računalnik je postal najhitrejši v Evropi. Leto pozneje je Sovjetska zveza izdala ukaz o razvoju avtomatskih krmilnih sistemov za vojaško opremo in ustanovitvi Oddelka za posebno robotiko in mehatroniko.

Leta 1958 so sovjetski znanstveniki razvili prvi polprevodniški AVM (analogni računalnik) MN-10 na svetu, ki je osvojil goste razstave v New Yorku. Hkrati je kibernetični znanstvenik Viktor Glushkov izrazil idejo o "možganom podobnih" računalniških strukturah, ki bi povezale milijarde procesorjev in olajšale fuzijo podatkovnega pomnilnika.

Analogni računalnik MN-10

V poznih petdesetih letih prejšnjega stoletja so sovjetski znanstveniki lahko prvič fotografirali skrajno stran lune. To je bilo storjeno s pomočjo avtomatske postaje "Luna-3". In 24. septembra 1970 je sovjetsko vesoljsko plovilo Luna-16 dostavilo vzorce zemlje z Lune na Zemljo. To se je nato ponovilo z aparatom Luna-20 leta 1972.

Eden najpomembnejših dosežkov domače robotike in znanosti je bila ustanovitev oblikovalskega biroja po imenu V. I. Lavočkin aparat "Lunohod-1". To je zaznan robot druge generacije. Opremljen je s senzorskimi sistemi, med katerimi je glavni sistem tehničnega vida (STZ). Lunohod-1 in Lunokhod-2, razvita v letih 1970-1973, ki ju je nadzoroval človeški operater v nadzornem načinu, sta prejela in na Zemljo posredovala dragocene informacije o lunini površini. Leta 1975 sta bili v ZSSR lansirani avtomatski medplanetarni postaji Venera-9 in Venera-10. S pomočjo repetitorjev so prenašali informacije o površini Venere in pristali na njej.

Prvi rover na svetu "Lunokhod-1"

Leta 1962 se je v Politehničnem muzeju pojavil humanoidni robot "REKS", ki je izvajal ekskurzije za otroke.

Od konca 60. let prejšnjega stoletja se je v Sovjetski zvezi začelo množično uvajanje prvih domačih robotov v industrijo, razvoj znanstvenih in tehničnih ustanov in organizacij, povezanih z robotiko. Raziskovanje podvodnih prostorov z roboti se je začelo hitro razvijati, izboljšal se je vojaški in vesoljski razvoj.

Poseben dosežek v teh letih je bil razvoj izvidniškega letala dolgega dosega brez posadke DBR-1, ki je lahko opravljalo misije po zahodni in srednji Evropi. Tudi ta dron je prejel oznako I123K, njegova serijska proizvodnja je vzpostavljena od leta 1964.

DBR - 1

Leta 1966 so znanstveniki iz Voroneža izumili manipulator za zlaganje kovinskih listov.

Kot že omenjeno, je razvoj podvodnega sveta šel v korak z drugimi tehničnimi preboji. Tako je Inštitut za oceanologijo Akademije znanosti ZSSR leta 1968 skupaj z Leningradskim politehničnim inštitutom in drugimi univerzami ustvaril enega prvih robotov za raziskovanje podvodnega sveta - računalniško vodeno napravo "Manta" (tipa "hobotnica"). Njegov nadzorni sistem in senzorični aparat sta omogočala zajemanje in pobiranje predmeta, na katerega pokaže operater, ga pripeljati do "tele-eye" ali ga spraviti v bunker za študij, pa tudi iskanje predmetov v nemirni vodi.

Leta 1969 je na Centralnem raziskovalnem inštitutu Ministrstva za obrambno industrijo pod vodstvom B. N. Surnin je začel ustvarjati industrijskega robota "Universal-50". In leta 1971 so se pojavili prvi prototipi industrijskih robotov prve generacije - robota UM-1 (ustvarjena pod vodstvom PNBelyanina in B. Sh. Rozina) in UPK-1 (pod vodstvom VI Aksenova), opremljena z programski sistemi nadzorujejo in so zasnovani za izvajanje obdelovalnih operacij, hladnega žigosanja, galvanizacije.

Avtomatizacija je v teh letih dosegla celo točko, da so v enem od ateljejev uvedli robotski rezalnik. Programiran je bil za vzorec, ki meri velikost figure stranke do razreza blaga.

V zgodnjih 70. letih so številne tovarne prešle na avtomatizirane linije. Na primer, tovarna ur "Raketa" Petrodvorets je opustila ročno sestavljanje mehanskih ur in se preusmerila na robotske linije, ki izvajajo te operacije. Tako se je več kot 300 delavcev osvobodilo dolgočasnega dela in povečala produktivnost dela za 6-krat. Kakovost izdelkov se je izboljšala, število zavrnitev pa se je močno zmanjšalo. Za napredno in racionalno proizvodnjo je bil obrat leta 1971 odlikovan z redom delovnega rdečega transparenta.

Petrodvorets Tovarna ur "Raketa"

Leta 1973 sta bila v OKB TC na Leningradskem politehničnem inštitutu sestavljena in zastavljena v proizvodnjo prva v ZSSR mobilna industrijska robota MP-1 in "Sprut", leto pozneje pa so izvedli celo prvo svetovno prvenstvo v šahu med računalniki, kjer zmagovalec je bil sovjetski program "Kaissa".

Istega leta 1974 je Svet ministrov ZSSR v vladni uredbi z dne 22. julija 1974 "O ukrepih za organizacijo proizvodnje avtomatskih programiranih manipulatorjev za strojništvo" navedel: Imenovati OKB TK kot glavno organizacijo za razvoj industrijskih robotov za strojništvo. V skladu z odlokom Državnega odbora ZSSR za znanost in tehnologijo je bilo ustvarjenih prvih 30 serijskih industrijskih robotov za servisiranje različnih industrij: za varjenje, za servisiranje stiskalnic in obdelovalnih strojev itd. V Leningradu se je začel razvoj magnetnih navigacijskih sistemov Kedr, Invariant in Skat za vesoljske ladje, podmornice in letala.

Uvedba različnih računalniških sistemov ni mirovala. Tako je leta 1977 V. Burtsev ustvaril prvi simetrični večprocesorski računalniški kompleks (MCC) "Elbrus-1". Za medplanetarne raziskave so sovjetski znanstveniki ustvarili integriranega robota "Centaur", ki ga nadzoruje kompleks M-6000. Navigacija tega računalniškega kompleksa je bila sestavljena iz žiroskopa in mrtvega računalnega sistema z števcem kilometrov, opremljen je bil tudi z laserskim merilnikom razdalje in taktilnim senzorjem, ki je omogočal pridobivanje informacij o okolju.

Najboljši vzorci, ustvarjeni do konca 70-ih, vključujejo industrijske robote, kot so "Universal", PR-5, Brig-10, MP-9S, TUR-10 in številni drugi modeli.

Leta 1978 je ZSSR izdala katalog "Industrijski roboti" (M.: Min-Stankoprom ZSSR; Ministrstvo za visoko šolstvo RSFSR; NIIMash; Oblikovalski biro za tehnično kibernetiko na Leningradskem politehničnem inštitutu, 109 str.), ki predstavili tehnične značilnosti 52 modelov industrijskih robotov in dveh manipulatorjev z ročnim upravljanjem.

Od leta 1969 do 1979 se je število celovito mehaniziranih in avtomatiziranih delavnic in industrij povečalo z 22,4 na 83,5 tisoč, mehaniziranih podjetij pa z 1,9 na 6,1 tisoč.

Leta 1979 so v ZSSR začeli proizvajati visoko zmogljive večprocesorske UVK s prekonfigurabilno strukturo PS 2000, ki je omogočila reševanje številnih matematičnih in drugih problemov. Razvita je bila tehnologija za paraleliziranje nalog, ki je omogočila razvoj ideje o sistemu umetne inteligence. Na Inštitutu za kibernetiko je pod vodstvom N. Amosova nastal legendarni robot "Kid", ki ga je krmilila učna nevronska mreža. Tak sistem, s pomočjo katerega so bile izvedene številne pomembne študije na področju nevronskih mrež, je razkril prednosti pri upravljanju slednjih pred tradicionalnimi algoritemskimi. Hkrati je Sovjetska zveza razvila revolucionarni model računalnika druge generacije - BESM-6, v katerem se je prvič pojavil prototip sodobnega predpomnilnika.

BESM-6

Tudi leta 1979 na Moskovski državni tehnični univerzi. N. E. Baumana je bila po naročilu KGB razvita naprava za odstranjevanje eksplozivnih predmetov - ultralahki mobilni robot MRK-01 (značilnosti robota si lahko ogledate na povezavi).

Do leta 1980 je v serijsko proizvodnjo vstopilo približno 40 novih modelov industrijskih robotov. Tudi v skladu s programom Državnega standarda ZSSR so se začela dela na standardizaciji in poenotenju teh robotov in leta 1980 se je pojavil prvi pnevmatski industrijski robot s pozicijskim nadzorom, opremljen s tehničnim vidom MP-8. Razvil ga je OKB TC Leningradskega politehničnega inštituta, kjer je bil ustanovljen Centralni raziskovalni in razvojni inštitut za robotiko in tehnično kibernetiko (TsNII RTK). Znanstveniki so se ukvarjali tudi z vprašanji ustvarjanja čutečih robotov.

Na splošno je leta 1980 število industrijskih robotov v ZSSR preseglo 6000 kosov, kar je bilo več kot 20% celotnega števila na svetu.

Oktobra 1982 je ZSSR postala organizator mednarodne razstave Industrial Robots-82. Istega leta je bil objavljen katalog "Industrijski roboti in manipulatorji z ročnim upravljanjem" (Moskva: NIIMash ZSSR Ministrstvo za strojno industrijo, 100 str.), ki je vseboval podatke o industrijskih robotih, proizvedenih ne samo v ZSSR (67 modelov), pa tudi v Bolgariji, na Madžarskem, v Vzhodni Nemčiji, na Poljskem, v Romuniji in Češkoslovaškem.

Leta 1983 je ZSSR sprejela edinstven kompleks P-700 "Granit", razvit posebej za mornarico, ki ga je razvila NPO Mashinostroyenia (OKB-52), v katerem so se lahko rakete samostojno postavile v bojno formacijo in med letom porazdelile cilje med seboj.

Leta 1984 so bili razviti sistemi za reševanje informacij iz strmoglavljenih letal in označevanje mest strmoglavljenja "Maple", "Marker" in "Call".

Na Inštitutu za kibernetiko so po naročilu Ministrstva za obrambo ZSSR v teh letih ustvarili avtonomnega robota "MAVR", ki se je lahko po razgibanem, težkem terenu prosto podajal proti cilju. "MAVR" je imel visoko tekaško sposobnost in zanesljiv zaščitni sistem. Tudi v teh letih je bil zasnovan in implementiran prvi gasilski robot.

Maja 1984 je vlada izdala odlok "O pospeševanju dela na avtomatizaciji proizvodnje strojev na podlagi naprednih tehnoloških procesov in prilagodljivih nastavljivih kompleksov", ki je dal nov preskok v robotizaciji v ZSSR. Odgovornosti za izvajanje politike na področju ustvarjanja, uvajanja in vzdrževanja fleksibilne avtomatizirane proizvodnje so bile dodeljene Ministrstvu za strojno industrijo ZSSR. Večina dela je bila opravljena v strojnih in kovinskopredelovalnih podjetjih.

Leta 1984 je bilo z roboti opremljenih že več kot 75 avtomatiziranih delavnic in sekcij, potekal je proces celostne implementacije industrijskih robotov v sklopu tehnoloških linij in fleksibilnih avtomatiziranih proizvodnih objektov, ki so se uporabljali v strojništvu, instrumentarstvu, radijski in elektronski industriji. pridobivanje moči.

V mnogih podjetjih Sovjetske zveze so začeli delovati fleksibilni proizvodni moduli (PMM), fleksibilne avtomatizirane linije (GAL), odseki (GAU) in delavnice (GAC) z avtomatiziranimi transportnimi in skladiščnimi sistemi (ATSS). Do začetka leta 1986 je bilo število takšnih sistemov več kot 80, vključevali so samodejno krmiljenje, menjavo orodja in odstranjevanje odrezkov, zaradi česar se je čas proizvodnega cikla zmanjšal za 30-krat, prihranek proizvodne površine pa se je povečal za 30-40 %.

Prilagodljivi proizvodni moduli

Leta 1985 je TsNII RTK začel razvijati sistem robotov na krovu za ISS "Buran", opremljen z dvema manipulatorjema dolžine 15 m, razsvetljavo, televizijo in telemetrijo. Glavne naloge sistema so bile izvajanje operacij z večtonskim tovorom: razkladanje, priklop na orbitalno postajo. In leta 1988 je bila izstreljena ISS Energia-Buran. Avtorji projekta so bili V. P. Glushko in drugi sovjetski znanstveniki. ISS Energia-Buran je postal najpomembnejši in najnaprednejši projekt osemdesetih let prejšnjega stoletja v ZSSR.

ISS "Energia-Buran"

V letih 1981-1985. v ZSSR je prišlo do določenega upada proizvodnje robotov zaradi svetovne krize v odnosih med državami, vendar je do začetka leta 1986 v podjetjih Ministrstva za instrumente ZSSR delovalo že več kot 20.000 industrijskih robotov.

Do konca leta 1985 se je število industrijskih robotov v ZSSR približalo 40.000, kar je predstavljalo približno 40% vseh robotov na svetu. Za primerjavo: v ZDA je bila ta številka nekajkrat manjša. Roboti so bili široko uvedeni v gospodarstvo in industrijo.

Po tragičnih dogodkih v jedrski elektrarni Černobil je Moskovska državna tehnična univerza poimenovana po Bauman, sovjetski inženirji V. Švedov, V. Dorotov, M. Čumakov, A. Kalinin so hitro in uspešno razvili mobilne robote, ki so pomagali pri izvajanju potrebnih raziskav in dela po nesreči na nevarnih območjih - MRK in Mobot-ChKhV. Znano je, da so se takrat robotske naprave uporabljale tako v obliki radijsko vodenih buldožerjev kot posebnih robotov za razkuževanje okolice, strehe in zgradbe zasilne enote jedrske elektrarne.

Mobot-CHHV (mobilni robot, Černobil, za kemične čete)

Do leta 1985 je ZSSR razvila Gosstandarde za industrijske robote in manipulatorje: standarde, kot je GOST 12.2.072-82 "Industrijski roboti. Robotski tehnološki kompleksi in odseki. Splošne varnostne zahteve ", GOST 25686-85" Manipulatorji, avtomatski operaterji in industrijski roboti. Pogoji in definicije "in GOST 26053-84" Industrijski roboti. Pravila sprejemanja. Testne metode".

Do konca 80. let je naloga robotizacije nacionalnega gospodarstva postala zelo nujna: rudarska, metalurška, kemična, lahka in živilska industrija, kmetijstvo, promet in gradbeništvo. Tehnologija izdelave instrumentov je bila široko razvita, ki je prešla na mikroelektronsko bazo.

V poznih sovjetskih letih je robot lahko v proizvodnji nadomestil od enega do treh ljudi, odvisno od izmene, povečal produktivnost dela za približno 20-40% in nadomestil predvsem nizkokvalificirane delavce. Izziv za sovjetske znanstvenike in razvijalce je bil znižati stroške robota, saj je to močno omejevalo vseprisotno robotiko.

V ZSSR je bilo v teh letih pri razvoju teoretičnih osnov robotike, razvoju znanstvenih in tehničnih idej, ustvarjanju in raziskovanju robotov in robotskih sistemov vključenih več znanstvenih in proizvodnih skupin: MSTU im. N. E. Bauman, Inštitut za strojništvo. A. A. Blagonravova, Centralni raziskovalni in razvojni inštitut za robotiko in tehnično kibernetiko (TsNII RTK) Politehničnega inštituta v Sankt Peterburgu, Inštitut za električno varjenje im. E. O. Paton (Ukrajina), Inštitut za uporabno matematiko, Inštitut za probleme vodenja, Raziskovalni inštitut za tehnologijo strojništva (St. Rostov), Eksperimentalni raziskovalni inštitut za strojna orodja za rezanje kovin, Projektno-tehnološki inštitut za težko inženirstvo, Orgstankoprom itd.

Dopisni člani I. M. Makarov, D. E. Okhotsimsky, pa tudi znani znanstveniki in strokovnjaki 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. Yastrebov, E. G. Nahapetyan, A. V. Timofejev, B. C. Rybak, M. S. Vorošilov, A. K. Platonov, G. P. Katys, A. P. Bessonov, A. M. Pokrovski, B. G. Avetikov, A. I. Korendyasev in drugi.

Mladi specialisti so se izobraževali po sistemu univerzitetnega usposabljanja, srednjega specialnega in poklicnega izobraževanja ter prek sistema preusposabljanja in izpopolnjevanja delavcev.

Usposabljanje osebja iz glavne robotske specialnosti "Robotski sistemi in kompleksi" se je takrat izvajalo na številnih vodilnih univerzah v državi (MSTU, SPPI, Kijev, Čeljabinsk, Krasnojarski politehnični inštituti itd.).

Dolga leta je razvoj robotike v ZSSR in državah vzhodne Evrope potekal v okviru sodelovanja med državami članicami CMEA (Svet za medsebojno ekonomsko pomoč). Leta 1982 so vodje delegacij podpisali Splošni sporazum o večstranskem sodelovanju pri razvoju in organizaciji proizvodnje industrijskih robotov, v zvezi s katerim je bil ustanovljen Svet glavnih oblikovalcev (SGC). V začetku leta 1983 so članice CMEA podpisale Sporazum o večstranski specializaciji in sodelovanju pri proizvodnji industrijskih robotov in manipulatorjev za različne namene, decembra 1985 pa je 41. (izredno) zasedanje CMEA sprejelo Celovit program znanstvenega in tehnološkega napredka. držav članic CMEA do leta 2000, v kateri so industrijski roboti in robotizacija proizvodnje vključeni kot eno od prioritetnih področij integrirane avtomatizacije.

S sodelovanjem ZSSR, Madžarske, Nemške demokratične republike, Poljske, Romunije, Češkoslovaške in drugih držav socialističnega tabora je bil v teh letih uspešno ustvarjen nov industrijski robot za električno obločno varjenje "Interrobot-1". Znanstveniki iz ZSSR so s strokovnjaki iz Bolgarije celo ustanovili proizvodno združenje "Red Proletarian - Beroe", ki je bilo opremljeno s sodobnimi roboti z elektromehanskimi pogoni serije RB-240. Namenjeni so bili za pomožne operacije: nakladanje in razkladanje delov na kovinoreznih strojih, menjava delovnega orodja, transport in paletiranje delov itd.

Če povzamemo, lahko rečemo, da je bilo do začetka 90-ih let v Sovjetski zvezi proizvedenih približno 100.000 enot industrijskih robotov, ki so nadomestili več kot milijon delavcev, vendar so izpuščeni zaposleni še vedno našli delo. V ZSSR je bilo razvitih in izdelanih več kot 200 modelov robotov. Do konca leta 1989 je bilo v okviru Ministrstva za instrumente ZSSR več kot 600 podjetij in več kot 150 raziskovalnih inštitutov in oblikovalskih birojev. Skupno število zaposlenih v panogi je preseglo milijon.

Sovjetski inženirji so nameravali uvesti uporabo robotov na skoraj vseh področjih industrije: strojništvo, kmetijstvo, gradbeništvo, metalurgija, rudarstvo, lahka in živilska industrija, vendar se temu ni bilo usojeno uresničiti.

Z uničenjem ZSSR se je načrtovano delo na razvoju robotike na državni ravni ustavilo, serijska proizvodnja robotov pa je prenehala. Tudi tisti roboti, ki so jih že uporabljali v industriji, so izginili: proizvodna sredstva so bila privatizirana, nato so bile tovarne popolnoma uničene, edinstvena draga oprema pa uničena ali prodana v ostanke. Prišel je kapitalizem.