Окно в подводный мир

В комнате ловко двигалась замысловатая машина, похожая на марсианина из фантастических романов. Как заправский кавалер, она помогала даме надевать и снимать пальто, доставала и подавала ей различные вещи. Движения кавалера были точными и ловкими». Это — отрывок из статьи в журнале «Знание — сила» (№8 за 1957 год), в которой описывается «стальной кавалер» — робот, построенный для работы на атомных центрах. Во время описанной демонстрации робот управлялся по многожильному кабелю длиной всего 6 метров, но предполагается, что в дальнейшем будет возможно управление им по радио на расстоянии до 6000 километров.

В павильоне, посвященном мирному использованию атомной энергии, на Выставке достижений народного хозяйства СССР, в Москве, есть любопытный экспонат — механические «руки» или манипуляторы. После небольшой практики нетрудно научиться производить с их помощью различные несложные операции в большом застекленном шкафу, находясь от него на расстоянии в несколько метров. Работа «рук»-манипуляторов очень точна. С помощью их можно сделать даже свою подпись, сохраняя характерные особенности почерка.

Возникает вопрос: нельзя ли снабдить механическими «руками» подводную телевизионную камеру? Они могли бы оказаться очень полезными в тех случаях, когда нужно поднять со дна какой-либо предмет или взять образец данной растительности.

Но большинство известных конструкций механических «рук» основано на использовании тросов, связывающих исполнительный механизм, т. е. собственно механическую «руку», с датчиком, управляемым оператором. Ясно, что с помощью тросов нельзя передать движение на достаточно большое расстояние, необходимое для выполнения подводных работ. Ведь наибольший интерес представляет использование механически к их рук для работы на глубинах до 500-1000 метров. Такой длины тросик в воду не опустишь!

Очевидно, механическая «рука» для подводных работ должна быть достаточно сильной для выполнения самых тяжелых работ. А управление действиями механической руки должно производиться по кабелю. При таком разделении функций от оператора уже не потребуется значительных усилий. Он должен лишь управлять каким-то командным устройством, а вся механическая работа ляжет на исполнительный механизм. Система управления должна быть очень гибкой и с максимальной четкостью обеспечивать выполнение команд оператора.

Весьма важно создать в механических «руках» некоторое подобие чувства осязания.

Известно, например, что искусный машинист тяжелого пневматического молота может разбить с его помощью скорлупу ореха, не раздавив зерна! При достаточно совершенной системе управления квалифицированный оператор настолько «сливается» со своей машиной, что вырабатывает как бы осязание «на кончиках пальцев» мощной механической «руки». Оператору манипулятора во многих случаях очень важно знать, с какой силой он воздействует на тот или иной объект. Частичным решением задачи является снабжение «рук» различными индикаторами, которые могли бы показывать усилие, развиваемое клешней при захвате той или иной детали.

Очевидно, подобная сигнализация не сможет заменить чувства осязания. Удастся ли практически при работе с мощным механическим захватом, сила которого значительно превосходит человеческую, все же иметь в любой момент более или менее точное представление о развиваемом усилии? На этот и на другие важные вопросы, возникающие перед конструкторами, должны дать ответ исследователи.

Для управления манипуляторами предлагают применить сельсины. Так называются особые электрические машины, позволяющие точно повторять механическое движение на расстоянии. Механическая рука, предназначенная для выполнения хотя бы самых простейших работ под водой, должна «уметь» делать несколько различных движений. Например, для отвинчивания или завинчивания гаек необходимо вращательное движение, сжимание и разжимание клешни и несколько других движений, требующихся для приближения к гайке (т. е. вправо — влево, вверх- вниз, вперед — назад). Получается, что нужно иметь минимум пять-шесть сельсинов для осуществления такого же количества различных движений. Только в этом случае мы будем иметь возможность с большим или меньшим успехом производить простейшие работы под водой. Каждый сельсин требует пять проводов. Пять сельсинов — двадцать пять проводов. Это много, получится толстый кабель. Но главная беда не в этом. Настоящее затруднение заключается в том, что нет сельсинов, пригодных для работы в морской воде под большим давлением. Следовательно, нужно еще каждый сельсин заключать в герметичный кожух!