Обобщенная структурная схема робота включает в себя три системы (рис. 2.1): двигательную (манипуляционную) — для целенаправленного воздействия на окружающую среду; информационную (сенсорную) — для обеспечения робота информацией о состоянии самого робота, окружающей среды и результатах воздействия на нее двигательной системы; управляющую — для выработки законов управления двигательной системой на основе данных, поступающих как от информационной системы, так и от человека-оператора. Необходимость двигательной и управляющей систем очевидна, а включение в состав робота информационной системы на пер­вый взгляд может показаться надуманным. Действительно, на начальном этапе развития робототехники казалось, что промышленный робот можно легко скомпоновать на основе механической руки, взятой от известных в атомной промышленности манипуляторов, современных гидро-, пневмо — или электроприводов, широко используемых на разнообразном традицион­ном оборудовании, и управляющей вычислительной техники или систем ЧПУ, известных в станкостроении.

Однако опыт последующего развития робототехники показал, что вследствие специфики этого класса машин простой перенос известных из общего машиностроения технических решений, как правило, не приводит к удачной робототехнической системе. Устанавливая промышленный ро­бот и исключая человека из участия в технологическом процессе, мы лишаем систему многих скрытых от глаза наблюдателя, но сущест­венно важных возможностей приспособления к конкретным условиям выполнения заданной технологической операции. С участием человека эта приспосабливаемость достигается с помощью его органов чувств и накопленного опыта. Например, исходя из изменения вибрации машины или уровня шума, на основе своего опыта оператор определенным обра­зом планирует и совершает движения загрузки машины, а наиболее информативный зрительный канал используется им для получе­ния требуемой точности и выработки стратегии управления технологи­ческим процессом. Человек-оператор никогда не начнет движение, если увидит, что на исходную позицию в силу каких-либо причин заготовка не поступила.

Отсюда следует вывод: для создания "квалифицированных" роботов необходимо разрабатывать и научиться эффективно использовать искус­ственные органы очувствления, через которые обеспечивается сенсорная связь робота с оборудованием и объектами работы. Это и является специфической проблемой робототехники, определяющей разработку особых информационных систем. Аналогично появляются специфические задачи при построении для роботов, казалось бы, традиционных в технике двигательных систем. Например, в конструкции механических рук мани­пулятора для атомной промышленности проблема зазоров не возникает, поскольку оператор компенсирует их влияние, дозируя соответствующим образом перемещение задающих рук, но в автоматических системах нали­чие зазоров может привести не только к потере точности, но и к потере устойчивости.

Кроме того, гигантский объем информации, доставляемый искусст­венными органами чувств, и выработка на ее основе программы движений и действий робота — системы с большим числом степеней свободы — при создании управляющей системы робота требуют решения проблемы реального времени. Это значит, что вычислительные устройства, состав­ляющие основу системы управления, даже при возросшем за последнее время быстродействии, не успевают справиться с поставленными задачами и часто сдерживают темп движения робота. Решение этой проблемы связано как с разработкой эффективных алгоритмов обработки сенсорной информации, так и с уровнем организации среды.

Представляется очевидным, что уровень "квалификации" робота и уровень организации среды, необходимые для эффективного взаимо­действия системы робот-объект-среда, неразрывно связаны между собой. Улучшение функциональных свойств робота позволит меньше заботиться об организации внешней среды в промышленном производстве. Очевидно также, что функциональные свойства робота при прочих равных условиях определяются мощностью средств обработки информации (быстродей­ствием и объемом памяти ЭВМ) и характеристиками искусственных органов очувствления.