Visagaliai mažieji robotai: ant žemės, vandenyje, ore ir kosmose

Jie praverčia, atliekant monotoniškus ar pavojingus žmogui darbus. Robotai būna autonominiai, pusiau autonominiai, valdomi nuotoliniu būdu. Jų formos pačios įvairiausios – nuo į žmogų panašių androidų iki pramoninių robotų, nanorobotų ar robotų spiečių. Nuo buitinių automatinių dulkių siurblių, iki marsoeigių.

Robotų pirmtakai pradėti kurti jau prieš mūsų erą senovės Kinijoje, Graikijoje ir Egipte. Tai buvo vandens laikrodžiai, vandens ir garo mašinos, dažniausiai naudojamos pakelti vandenį, malti grūdus ar karo tikslams. Daugelį mechaninių aparatų sukonstravo italų renesanso genijus Leonardas da Vinčis.

Šiuolaikinė robotikos era prasideda nuo elektros mašinų ir radijo bangų panaudojimo XIX a. pabaigoje. 1898 m. Nikola Tesla Niujorke pademonstravo radijo bangomis valdomą torpedą. 1948 m. Williamas G. Walteris Bristolyje, Anglijoje sukūrė pirmuosius autonominius triračius “vėžlius”, kurie reagavo į šviesą, ir taip rasdavo kelią link pakrovimo stoties, kai išsekdavo jų baterijos. 1954 m. George’as Devolas sukūrė pirmąjį pramoninį robotą Unimate, kurį 1961 m. pardavė kompanijai “General Motors”. Jis iškeldavo karšto metalo detales  iš liejimo mašinų.

Spartus puslaidininkių elektronikos ir mikromechanikos vystymasis XX a. antroje pusėje leido sukurti mažuosius mobilius robotus, kurių procesorių galingumui anksčiau prilygo tik kelių spintų dydžio skaičiavimo mašinos. 1969 m. japonų inžinierius Tetsuro Moria pasiūlė terminą “mechatronika”, apimantį mechanikos, elektronikos, informatikos, valdymo sistemų sritis.

Įvairių rūšių mobilių robotų sudėtinės dalys panašios: mikroprocesoriniai valdymo blokai, regos, lietimo ir distancinio skenavimo jutikliai, ryšio sistemos, autonominis maitinimas.

Nepilotuojamuose žemės aparatuose (NŽA) judesys perduodamas į ratus, vikšrus ar kojas. Tokie aparatai gali ne tik riedėti, bet ir lipti laiptais, nešti krovinį kalnuotoje, akmeningoje vietovėje. NŽA perveža krovinius sandėliuose, atlieka užduotis pavojingose stichinių nelaimių, pramoninių avarijų ir karinėse zonose. Nepilotuojami vandens aparatai (NVA) turi sraigtus arba reaktyvinės srovės variklius ir naudojami ant vandens bei po vandeniu. Jie matuoja gylį, nuotoliniu būdu stebi vamzdynus, komunikacijas ir statinius. Nepilotuojami orlaiviai (NOL) turi vieną ar daugiau sraigtinių ar reaktyvinių variklių. Kosminiai zondai varomi reaktyviniais varikliais, kurių visos sudedamosios kuro dalys gabenamos erdvėlaivio viduje. Skraidantys aparatai naudojami stebėjimui bei atlieka krovinių pervežimo ir kitas specialias užduotis.

Šiuo metu visame pasaulyje atliekama daug tyrimų autonominės robotikos srityje, universitetai skatina domėjimąsi robotika, organizuodami įvairius autonominės orientacijos ir užduočių atlikimo konkursus, daug lėšų skiria robotikos vystymuisi, ypač JAV, gynybos ministerijos tyrimų laboratorijos, DARPA, kosmoso agentūros NASA, ESA, JAXA ir kitos.

Lietuvos kosmoso asociacija ir Kosmoso mokslo ir technikos institutas (KMTI) kuria Nepilotuojamų orlaivių (NOL) ir nanopalydovų mikroprocesorinių valdymo, orientacijos stebėjmo sistemas ir jas taiko nuotoliniam stebėjimui ir specializuotiems aptarnavimo darbams atlikti. Aparatai turi automatinio skrydžio pagal nurodytą maršrutą sistemą – autopilotą, bei telemetrijos ir vaizdo perdavimo sistemas. Stebėjimai atliekami matomųjų, infraraudonųjų ir ultravioletinių spindulių diapazone. Stebėjimo duomenys taikomi žemėlapių sudarymui, aukštos įtampos perdavimo linijų ir Baltijos jūros pakrančių priežiūrai. Atliekami vegetacijos pokyčių tyrimai, taikomi sumaniosios žemdirbystės, miškininkystės ir archeologijos srityse. Ruošiamasi dalyvauti KAM oro taikinių konstravimo konkurse.

KMTI, KTU ir VŠĮ “Inovatyvūs inžineriniai projektai” (IEP) kuria Cubesat tipo nanopalydovų komponentus. Šiuo metu du IEP inžinieriai stažuojasi NASA Ames centre JAV ir tobulina mažųjų palydovų konstravimo įgūdžius. ES FP7 QB50 projekto metu 2015 metais numatoma išvesti į kosmosą du lietuviškus nanopalydovus “Kosmis” ir “Piezosat”. Skrydžio metu planuojama atlikti valdymo ir orientacijos sistemų bandymus kosmose.

Paskaitos metu bus apžvelgti šiuolaikiniai nuotoliniu būdu valdomi ir autonominiai aparatai, judantys ant žemės, vandenyje, ore ir kosmose. Bus pateikti Lietuvos Kosmoso mokslo ir technologijų instituto Nepilotuojamų orlaivių taikymo pavyzdžiai aukštos įtampos perdavimo linijų, žemės ūkio, miškų, pakrančių, statinių ir archeologinių objektų stebėjimui bei nanopalydovų komponentų bandymams.

Paskaita “Visagaliai mažieji robotai: ant žemės, vandenyje, ore ir kosmose” įvyks rugsėjo 12 d. 17 val. LMA didžiojoje salėje Vilniuje.

Vidmantas Tomkus