Существующая проблема обеспечения надежности захвата неориентированных объектов сложных форм - сдерживающий фактор широкого внедрения манипуляционных роботов как в экстремальных и бытовых условиях, так и в промышленности. Основная причина - недостаточность информационного обеспечения этой техники, вызванная отсутсиве возможности адаптации к конкретным ситуациям, связанным с взаимодействием различных сил в системе "Адаптивное захватное устройство - объект" (АЗУ - объект), что проявляется как результат, в различных состояниях равновесия этих сил (устойчивое, неустойчивое и т.д.). В целом, методы управления, успешно применяемые в манипуляционной робототехнике в детерминированных условиях, оказываются неэффективными в неопределенной недетерминированной среде.
    Стратегия поиска решения проблемы - в бионическом подходе - на основе применения знаний биологии (физиологии человека), физики, кибернетики, семиотики и т.д. с техническим моделированием:

1. Структуры функциональной системы человека - системы захвата (теория функциональных систем), что проявляется в итоге, в прогнозировании результатов действия.
2. Функциональных принципов двигательного акта руки человека, выявленных экспериментально в аналогичных условиях.

    В целом, путем моделирования как мыслительных процессов человека на уровне принятия решений, так и моделирования реализации этого решения на поведенческом уровне, отображающих в итоге, процессы самоорганизации в условиях недетерминированной среды.
    Формализованные описания как знаний в области надежности захвата, так и конкретных ситуаций в системе "АЗУ - объект", представляющие в сущности, ядро искусственного интеллекта, позволяет интеллектуализировать процессы как оценки текущих ситуаций, так и принятия решений в недетерминированной среде.
    Решение базируется на применении:

1. Целесообразных функциональных принципов биологической системы в качестве критериев достижения целесообразного функционального паритета технических и биологических систем, несмотря на существенные отличия их алгоритмов функционирования, в пределах границ общего класса решаемых задач.
2. Нечисловых форм (в качестве основных) представления информации и вспомогательной числовой формы.
3. Отношения точек контакта между неориентированным объектом и АЗУ, генерирующих связи между относительными безразмерными положениями этих точек в пространстве и закрепощением виртуальных (возможных) перемещений объекта как проявление виртуальной реальности.

    Сущность процесса прогнозирования - в формировании тактильного (по происхождению) образа фактических закрепощений виртуальных перемещений объекта (ОЗВП), а не геометрического образа его формы, с последующим сопоставлением его с универсальным образом полного кинематического замыкания, созданным заранее в качестве достигаемой цели (аналогом устойчивого состояния равновесия сил по принципу Лагранжа), в выявлении и классификации его отклонения на допустимые и недопустимые - основу прогноза надежности захвата.
    В итоге, новые идеи по решению проблемы и новые методы их реализации, заимствованные их биологии, "трансформированные" через законы физики и др. дисциплин, возможно представить, наконец, в виде информационных задач, с решениями которых необходимо согласовать и алгоритмы функционирования и конструкции систем управления и механизмов создаваемых технических систем.
    Упомянутое применимо в проекте создаваемой модели искусственной "размной руки" с антропоморфными пальцами и ладонью матричного типа, предназначенным для безударного захвата неориентированных объектов с обеспечением надежности захвата.
    Междисциплинарные исследования информационных процессов выявили некоторые особенности процессов самоорганизации модели, в частности:

1. Информационный инструментарий формирования прогноза, его состав и функции участников.
2. Дискретный квантовый циклический характер и 4 этапа деятельности инструментария.
3. Сценарий его действия с возможностью определения как вклада каждой точки контакта в ОЗВП, так и неизвестных ранее переменных алгоритмов функционирования и структур исполнительного механизма (АЗУ), адекватных конкретным ситуациям.
4. Связи переменных структур исполнительного механизма (АЗУ) со способами его функционирования (способами захвата объекта).
5. Доминирующую роль метода дедукции по сравнению с методом индукции (как направлений потоков информации).

    Некоторые отличительные особенности модели

1. Прогнозирование надежности захвата.
2. Детерминирование процессов прогнозирования.
3. Информационный инструментарий формирования прогноза, выявления причин отрицательного прогноза.
4. Образное представление информации (знаковая система) - отображение безразмерного результата взаимодействия входных размерных физических величин - различных сил в точках контакта, а не отображение входных размерных физических величин при аналоговой форме информации (сила, длина, время и т.д.).
5. Информационная единица - элементарной отношение точек контакта как элементарное событие информационных цепей.
6. Единство структур информационного пространства (событий, цепей, уровней).
7. Различные уровни адаптации к форме, положению объекта, несколько способов захвата объекта.
8. Функциональная избыточность.
9. Применение маломощных приводов кисти для захвата и манипулирования тяжеловесными объектами.

    Решение упомянутой проблемы совместно с достигнутыми возможностями интеллектуальных роботов позволит будущей новой технике (манипуляционным роботам, а также разнообразным манипуляторам, в т.ч. и с ручным управлением в качестве, например, новых типов протезов для инвалидов рук, инвалидов ног (самообслуживание) и даже с парализованными руками) совершить новый качественный функциональный скачок. Иначе, перейти в неведомую и недоступную ранее трудовую сферу деятельности в качестве непосредственного исполнителя "ручного" и "механизированного" труда в недетерминированных условиях - прежде всего, как экстремальных, так и в естественной среде обитания человека.

    Список литературы

1. Анохин П.К. Узловые вопросы функциональной системы. Москва, Наука 1980 г.
2. Асада Х., Ханафуса Х. Захват и манипулирование объектами при помощи руки с избыточными пальцами. Перевод ГПНТБ №81/50661 Япония 1979.
3. Кацуро Я. Исследование антропоморфной механической руки с индивидуальными приводами на пальцах. Перевод ГПНТБ №78/42192 Япония 1978.
4. Судаков К.В. Рефлекс и функциональная система. Новгород 1997.
5. Тимофеев А.И. Искусственная "разумная рука" как основа создания нового поколения манипуляционных роботов. Монография "технико-экономическая динамика России: техника, экономика, промышленная политика". Под. ред. Нижегородцева Р.М. Москва, МГУ 2000 г.
6. Тимофеев А.И. "Разумная рука" манипуляционных роботов - модель функциональной системы захвата предметов. Монография "Моделирование функциональных систем" под ред. Судакова К.В., Викторова В.А. РАМН Российская секция МАН, М. 2000.
7. Тимофеев А.И. Детерминирование процессов формирования прогноза надежности захвата (на примере модели искусственной "разумной руки"). Монография "Информационные модели функциональных систем". Российская секция МАН Москва, фонд "Новое тысячелетие" 2004 г.
8. Тимофеев А.И. Новые функциональные возможности манипуляционной робототехники в экстремальных условиях. Труды седьмой Всероссийской научно-практической конференции "Актуальные проблемы защиты и безопасности" том 4. Экстремальная робототехника. Санкт-Петербург, 2004.
9. Тимофеев А.И. Естественнонаучные основы искусственной "разумной руки" как базис манипуляционных роботов нового поколения. Материалы Всероссийской междисциплинарной конференции "Философия искусственного интеллекта". МИЭМ 17-19 января, Москва 2005 г.