Все эти самоделки, словно механические часы, приводились в действие часовыми пружинами. Однако пружина — вовсе не лучший двигатель. Если для часов она еще годилась, то вот для роботов — далеко не всегда. А потому механики со временем перепробовали все двигатели, которые были в их распоряжении. Скажем, английский механик Джордж Мур в 1893 году построил «механического человека», который приводился в действие паровой машиной и развивал при ходьбе скорость до 14 км/ч.
Пробовали робототехники использовать и двигатели внутреннего сгорания, однако наиболее удобными оказались все же двигатели электрические. Причем не совсем обычные. И дело не только в их размерах и мощности. Ведь ныне существуют как крохотные двигатели для моделей, размерами с фалангу вашего мизинца, так и огромные моторы, двигающие электровозы, которые, в свою очередь, тянут за собой тяжеленные железнодорожные составы.
Если, скажем, в токарном или сверлильном станке электромоторы обычно крутятся лишь в одну сторону, включаются и выключаются непосредственно самим рабочим, то колеса шасси робота должны по команде крутиться как в одну, так и в другую сторону, причем с разной скоростью, а то и пошагово, то есть поворачиваться на определенный угол. И сами команды могут подаваться дистанционно — оператором, который может находиться за десятки метров, а то и миллионы километров, на другой планете, как в случае с луноходами и марсоходами.
Поэтому во многих случаях в робототехнике используются электромоторы не переменного, а более удобные в управлении коллекторные двигатели постоянного тока. Они легко управляются — подай на них постоянный ток от батареи или аккумулятора, и они начинают крутиться. Причем скорость вращения напрямую зависит от величины напряжения. Поменять направление вращения тоже просто, надо лишь поменять полярность подаваемого напряжения.
Правда, есть у коллекторных двигателей и свои недостатки. Ток передается с неподвижного статора на вращающийся ротор с помощью щеток коллектора. А они имеют свойство довольно быстро истираться от трения. Да и использование постоянного тока не всегда удобно — ныне в электротехнике чаще применяют переменный ток. А значит, нужен еще и выпрямитель.
Поэтому некоторые конструкторы предпочитают использовать в своих разработках бесколлекторные электродвигатели переменного тока. Они экономичны и долговечны. Но вот с управляемостью скорости вращения у них проблемы: для этого нужно менять частоту переменного тока, что опять-таки требует специального оборудования.
Еще одна разновидность двигателей, которая часто используется в робототехнике, — шаговые. Они умеют по команде «сделать шаг» — то есть повернуться на заранее заданный угол. Величина шага (или угла поворота) зависит от конкретной конструкции данного двигателя. Если в нее заложен шаг в 24 градуса, значит, полный оборот двигатель сделает за 15 шагов.
Такие двигатели довольно часто используются, например, в конструкциях шагоходов.
И, наконец, последняя разновидность двигателей, с которыми мы сегодня познакомимся, — это серводвигатели. Они могут не только поворачиваться на определенный угол, но и удерживать его. Такие двигатели обычно применяют для движения механических рук робота. Кроме того, с их помощью отклоняют ротор вертолета и элероны самолета, — на определенный угол поворачивают передние колеса автомобилей в радиоуправляемых моделях.
В состав сервомеханизмов, кроме двигателей, могут входить датчики-сенсоры, которые позволяют роботу ориентироваться в окружающей обстановке, а также системы телеуправления или бортовой компьютер-микроконтроллер, на месте «соображающий», согласно заложенным в него программам, что делать, какую команду подать в том или ином случае.
Исторически сложилось так, что поначалу роботами дистанционно управляли операторы с помощью средств телемеханики. Термин «телемеханика» был предложен в 1905 году французским ученым Э. Бранли. Первоначально достижения телемеханики использовали для управления по радио подвижными военными объектами — например, танкетками на поле боя. Известны случаи применения боевой техники, оснащенной устройствами управления на расстоянии, еще во время Первой мировой войны.
