Модульность в робототехнических объектах

Размещено на http://www.allbest.ru/

модульность в робототехнических объектах

Саушкина М.Г.

Нижегородский Государственный Архитектурно-Строительный университет

(ННГАСУ), Нижний Новгород

603950, Россия, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, д.65, srec@nngasu.ru

Аннотация

В данной статье идет речь о взаимосвязи роботов и принципов дизайна, таких как модульность и унификация. Изучение модульности определяет необходимый и достаточный набор принципов, которые необходимо определить в проектировании роботов, применяемых в различных природных средах и сфер деятельности человека.

Ключевые слова: Дизайн, роботы, модульность, унификация, принципы дизайна, системный дизайн.

MODULARITY IN ROBOTIC OBJECT

Saushkina M.G.

Nizhny Novgorod State Architectural and Construction University (NNGASU), Nizhny

Novgorod

603950, Russia, Nizhny Novgorod, Ilinskaja, 65, srec@nngasu.ru

Annotation: This article deals with the relationship or robots and such design principles as modularity and unification. The study of modularity determines the necessary and sufficient set of principles that must be defined in the design of robots used in various natural field and human activity.

Keywords: design, robotics, robot, modularity, design principles, system design.

Стремительно развитие современного общества и производства обусловило возникновение и развитие роботов и такого научного направления как робототехника. Активное создание роботов является ярким примером потребности общества в повышении качества и эффективности производства, освоении новых пространств и сфер деятельности. На данный момент обществу необходимо дальнейшее развитие, которое немыслимо без освоения бескрайнего космоса, океанских глубин, глубочайших земных недр, и всех тех сфер деятельности, где сейчас непосредственное участие человека неэффективно и даже опасно для его жизни и здоровья, а во многих случаях невозможно.

Интенсивное развитие робототехники, наблюдаемое во всем мире, неизбежно ставит вопрос об ускорении развития роботов в нашей стране. Научно-технический прогресс в производстве роботов выражается в расширении их функций, повышении уровня «интеллектуальности», совершенствовании элементной базы, их эффективности и надежности.

В настоящее время мировой рынок требует изделий, которые можно производить малыми партиями и в большей степени удовлетворяющих индивидуальным потребностям. Это связано с ориентированием рынка в целом на запросы потребителя, что заставляет производство приспосабливаться к колебаниям спроса и частого изменения перечня выпускаемой продукции [2]. Таким образом, на современном этапе развития массового индустриального производства наблюдается противоречие между технологиями, которым закономерна унификация, и потребительским спросом, определяющийся индивидуализируемыми и разнообразными промышленными объектами. Разрешением данного противоречия может быть принцип модульности, благодаря которому из простых форм составляется ряд новых, более сложных форм, отвечающих различным функциональным требованиям и условиям.

Принцип технической унификации, направлен в первую очередь на устранение излишнего многообразия изделий, их составных частей и процессов изготовления. Это обеспечивает приведение к единообразной системе или форме, посредством сокращения перечня допустимых элементов и решений, приведения их к однотипности, это многократное применение в конструкции одних и тех же деталей, узлов, форм поверхностей. Унификация является разновидностью систематизации, которая преследует цель распределения предметов в определённом порядке и последовательности, образующей чёткую систему, удобную для пользования.

Данный подход проектирования ведет к высокой экономичности производства, позволяет к тому же модернизировать устаревшие изделия, заменой отдельных частей объекта продлевая срок их службы.

Так же это обеспечивает мобильность формы, возможность ее видоизменения в зависимости от конкретных условий ситуации.

При помощи модульного принципа формообразования, возможно создание объектов, где единичный модуль уже является завершенной структурой и имеет возможность функционировать самостоятельно. Кроме того, система может находиться в постоянном видоизменении, наращивании, трансформации, в зависимости от экономических возможностей, социальных, эстетических и других потребностей. Так как принцип модульности неразрывно связан с системным дизайном необходимо разобрать общие понятия и их природу.

Система (от др.-греч.- целое, составленное из частей)-, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определённую целостность, единство [5]. Системный подход в теориях дизайна имеет разностороннюю природу, поскольку сама дизайнерская деятельность многоаспектна. И это выражает в своем определении Томас Мальдонадо.

В 1969 году на конгрессе ИКСИД в Лондоне было утверждено новое определение промышленного дизайна, предложенное Томасом Мальдонадо.

Промышленный дизайн - творческая деятельность, целью которой является выработка формальных качеств промышленных изделий. Эти формальные качества включают не только внешние черты изделия, но главным образом структурные и функциональные взаимосвязи, которые превращают изделие в единое целое с точки зрения, как потребителя, так и изготовителя. Промышленный дизайн стремится охватить все аспекты окружающей среды, которые обусловлены промышленным производством[1]. Системный дизайн - это целостное структурное и смысловое образование предметных систем, включающих изделия разных видов и типов, совместно обслуживающие в той или иной среде и сфере жизнедеятельности определенную совокупность потребностей людей с учетом вариантности их реализации, обусловленной как утилитарными, так и эстетическими факторами.

Таким образом, системный дизайн - это особый вид творческого проектирования, который включающий в создаваемую модель все факторы, которые в какой-либо степени влияют на процесс разработки и создания объекта, условия его потребления и последующего функционирования. Системный дизайн позволяет добиться в объекте соотношения функциональных свойств (эффективность, экономичность, комфорт, безопасность) и эстетических свойств (информативность формы, конструктивнотехнологическое совершенство, лаконичность и четкость, рациональное цветовое и графическое решение), при котором красота основана на осознании функций объекта и служит для их максимального выполнения.

Основным истоком и первым примером системного дизайна считаются разработанные объекты дизайна Этторе Соттсассом. К принципам системного дизайна относится принципы проектирования, которые прослеживаются в работе Этторе Соттссаса, такие как модульность, унифицирование элементов, стандартизация и трансформация.

Системный дизайн Этторе Соттосса направлен в первую очередь на решение извечной проблемы дизайна - соотношения утилитарного (эффективность, экономичность, комфорт, безопасность) и прекрасного (эстетическая выразительность, образность, способность вызывать положительные эмоции и ассоциации), при котором красота основана на осознании функций объекта и служит для их максимального выполнения. Дизайнеру необходимо продумать все факторы, которые могут повлиять на облик или функциональность создаваемого им объекта (причины его создания, способ производства, взаимодействие с другими объектами, с человеком, продолжительность существования и т.

п.). Использование методов и принципов системного дизайна дает возможность учесть все составляющие данной сферы и реализовать эффективное функционирование в объекте.

В методологическом плане системность дизайна находит подтверждение в системе принципов дизайна предложенной Л. А. Зеленовым. С его точки зрения дизайн - это особый метод проектного мышления, основанный на применении в деятельности шести принципов: социологического, инженерного, эргономического, экономического, экологического и эстетического [4].

А также были выделены несколько принципов системного дизайна такие как модульность, стандартизация (установление и применение правил с целью упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон), унификация (принцип группирования функционально связанных частей в законченные узлы - модули.)

В теории формальной композиции модуль есть общая мера для значений сравниваемых признаков. Это более эффективное свойство по сравнению с пропорциями, построенные на случайных отношениях.(Шаповал А.В. Теория формальной композиции).

Стремительное развитие современного общества и производства обусловило возникновение и развитие нового класса машин - роботов и соответствующего научного направления - робототехники, а так же получение разнообразия их форм и конструктивных решений.

Необходимо заметить, что термин «робототехника» имеет множество трактовок. Но в рамках данной темы «робототехника» понимается как наука о сложном процессе проектирования автоматизированных систем, в результате которого создается машина, запрограммированная на выполнение ряда механических операций с целью облегчить, или заменить человеческий труд. Предметом робототехники является создание роботов и робототехнических систем различного назначения и их применение [3].

Развитие и широкое внедрение робототехники во все сферы производственной и исследовательской деятельности человека позволяет решить комплекс важных задач, что обуславливает возникновение многообразия форм и конструкций современных роботов. Начиная от истоков их зарождения и до настоящего времени основой для проектирования роботов является человек и его физические возможности. Именно благодаря потребности людей в том, чтобы заменить человеческий труд на труд машинный родилась сначала идея робота, а затем первые попытки ее реализации. В дальнейшем это обусловило возникновение и развитие современной робототехники и роботостроения. Научная и производственная деятельность человека определялась, с одной стороны, потребностью развития и усовершенствования общественного производства как базы для повышения уровня экономики, с другой - необходимостью исследования и освоения новых нетрадиционных пространств и сфер деятельности перечисленные ранее. Применение роботов наряду с конкретным эффектом, связанным с повышением производительности труда, сменной работы оборудования и качества продукции, является важным средством решения таких социальных проблем как ликвидация монотонности работы, позволяя освобождать людей от особенно сложных, опасных, монотонных задач. История достижений в технике и науке являются иллюстрацией этапов непрерывного процесса повышения эффективности производства и освоения новых областей знаний для человека.

В настоящее время роботы плотно заняли свою нишу во многих сферах. В то время как первоначально они использовались для решения довольно простых задач, эти машины значительно выросли в течение последнего десятилетия. Робототехника останется жизненно важной в ближайшие десятилетия благодаря расширению научных областей и увеличению спроса на более доступные и сложные методы решения общих задач. Из-за бурного развития робототехники происходит появление новых видов роботов, количество которых растет в геометрической прогрессии. Поэтому по прогнозам специалистов произойдет универсализация, и количество типов роботов будет сокращаться [6]. Принцип технической унификации позволит устранить излишнее многообразие изделий, их составных частей и процессов изготовления. Это обеспечит приведение к единообразной системе или форме, посредством сокращения перечня допустимых элементов и решений, приведения их к однотипности, это многократное применение в конструкции одних и тех же деталей, узлов, форм поверхностей. Таким образом, можно сделать вывод о том, что модульные роботизированные комплексы будут перспективным направлением в роботостроении.

робот дизайн модульность унификация

Список используемой литературы

1. Аронов В.Р. Теория проектирования Томаса Мальдонадо. Из XX в XXI век. // Проблемы дизайна-6 / В. Р. Аронов. -- М.: НИИ теории и истории изобразительных искусств Российской академии художеств, 2011. -- С. 7-53.

2. Василенко H.B. , Никитин К.Д. , Пономарёв В.П. , Смолин А.Ю. Основы робототехники. ТОМСК МГП «РАСКО» 1993

3. Е.И. Юревич, Основы робототехники СПб,2007

4. Зеленов Л.А., Фролов О.П. Принципы дизайна…; Зеленов Л.А. История и теория дизайна/

5. Махов А.Е., Петровская Л. И., Смолкин В. М. /Система // Большой Российский энциклопедический словарь. -- М.: БРЭ. -- 2003, с. 1437

6. Никишин В.В., Теплинская С.И., Резниченко М.А. Этапы и перспективы развития роботов // Современные научные исследования и инновации. 2017. № 10 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2017/10/84497 (дата обращения: 25.09.2018).

7. Шаповал А.В. Теория формальной композиции: учебное пособие для вузов/ А.В. Шаповал. - Казань: «Дизайн-квартал», 2016.- 175с.: ил.

Размещено на Allbest.ru