Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2013, № 9. Часть 1

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное 

образовательное учреждение 

высшего профессионального образования 

«Тульский государственный университет»

ISSN 2071-6168

ИЗВЕСТИЯ 

ТУЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО

УНИВЕРСИТЕТА

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Выпуск 9

Часть 1

Тула

Издательство ТулГУ

2013

ISSN 2071-6168

УДК 621.86/87

Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 9. Ч.1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. 
332 с.

Рассматриваются научно-технические проблемы управления робо
тами и технологическими комплексами, цифровых устройств и обработки
сигналов, когнитивных технологий в методике преподавания технических 
наук.

Материалы предназначены для научных работников, преподавате
лей вузов, студентов и аспирантов, специализирующихся в проблематике 
технических наук.

Редакционный совет

М.В. ГРЯЗЕВ – председатель, В.Д. КУХАРЬ – зам. председателя,

В.В. ПРЕЙС – главный редактор, А.А. МАЛИКОВ – отв. секретарь,
И.А. БАТАНИНА, О.И. БОРИСКИН, В.И. ИВАНОВ, Н.М. КАЧУРИН, 
Е.А. ФЕДОРОВА, А.К. ТАЛАЛАЕВ, В.А. АЛФЕРОВ, В.С. КАРПОВ, 
Р.А. КОВАЛЁВ, А.Н. ЧУКОВ

Редакционная коллегия

О.И. Борискин (отв. редактор), А.Н. Карпов (зам. отв. редактора), 

Р.А. Ковалев (зам. отв. редактора), А.Н. Чуков (зам. отв. редактора),
С.П. Судаков (выпускающий редактор), Б.С. Яковлев (отв. секретарь), 
И.Е. Агуреев, А.Н. Иноземцев, С.Н. Ларин, Е.П. Поляков, В.В. Прейс,
А.Э. Соловьев

Подписной индекс 27851

по Объединённому каталогу «Пресса России»

«Известия ТулГУ» входят в Перечень ведущих научных 
журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации, 
в которых должны быть опубликованы научные результаты 
диссертаций на соискание учѐной степени доктора наук

© Авторы научных статей, 2013
© Издательство ТулГУ, 2013

Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 9. Ч.1 
 

 
4

институт) был в ряду первых пяти вузов, где была открыта эта специальность. Открытию специальности способствовала большая подготовительная и организационная работа ректора института Соколова Э.М., заведующего кафедрой САУ, профессора Подчуфарова Б.М. и профессоров кафедры М7 МВТУ им. Н.Э. Баумана Кулешова В.В. и Лакоты Н.А. Подготовка 
специалистов этого направления в Тульском политехническом институте в 
соответствии с приказом ректора № 787 от 25.12.82 г. была поручена коллективу кафедры «Производство систем автоматического управления», которая в то время вела технологическую подготовку студентов приборостроительных специальностей. За короткое время был существенно обновлен кадровый состав, кафедра была преобразована в выпускающую и по 
инициативе коллектива переименована. В начале 1983 года она стала называться «Кафедра робототехники и робототехнических систем». Значительную помощь в ремонте и приобретении оборудования молодой кафедре оказал Тульский машиностроительный завод им. В.М. Рябикова.  
Костяк кафедры на первых этапах ее создания составляли авторы 
этой статьи, а также доценты Борисов В.К., Зайцев А.Г., Пеньков В.Б. По 
своему составу кафедра была в то время самой молодой кафедрой нашего 
вуза. 

 
Фотография из газеты «Инженерные кадры». Январь 1989 года. 
В первом ряду сидят (слева направо) – В.А. Галкин, В.А. Мозжечков, 
Л.И. Кирсанова, Ю.В. Китаев, А.В. Щеглов; стоят – Ю.И. Луцков, 
С.К.Тусюк, Л.В. Шадская, И.К. Хапкина, И.Е. Шорников, А.Г. Селезнев, 
А.Ю. Алексеев, С.В. Мосин, Н.Ф.Петрухин, М.Б. Цудиков, Ю.А. Васякин, 
И.В. Зайчиков, Я.В. Белоусов, И.В. Могильников, В.Б. Пеньков 
 
Со свойственным молодости задором и энергией коллектив приступил к формированию основ учебного процесса по робототехнике: разработке учебного плана, подбору и подготовке кадров, созданию лабораторий, приобретению лабораторного оборудования, подбору баз производственных практик. Активное участие в постановке учебного процесса по но

Робототехника и автоматизация производства 
 

 
5

вой специальности принимали студенты первого набора. Они были тем 
индикатором, с помощью которого оценивалось содержание и методика 
преподавания таких дисциплин, как «Динамика манипуляционных систем», «Конструирование роботов», «Приводы роботов», «Микропроцессорные системы управления роботами» и «Управление робототехническими системами». Многие студенты в рамках НИР под руководством преподавателей создавали лабораторные стенды. На кафедре шли ремонтные работы, проводилась реорганизация и переоснащение лабораторий, наработка методического материала, статей, методических указаний и учебных 
пособий. Существенную помощь в становлении кафедры, как научного и 
учебного центра робототехники оказывало творческое общение с коллегами из МГТУ (в то время МВТУ) им. Н.Э. Баумана, Мосстанкина, Ленинградского политехнического института. 
Важной составляющей учебного процесса явилось обучение студентов на филиале кафедры, открытом на машиностроительном заводе. 
Студенты в конструкторских и технологических отделах, в цехах предприятия проходили все виды практик, начиная от ознакомительной до преддипломной, в виде студенческих научно-производственных отрядов. Глубоко 
и серьезно вникая в проблемы производства, они предлагали свои технические решения по автоматизации технологических процессов, которые реализовывали в курсовых и дипломных проектах, выполнявшихся только на 
реальные темы по заказу предприятия. Защищали свои проекты студенты 
перед комиссий, в состав которой входили специалисты предприятия. Такой подход к обучению, способствовал, с одной стороны, развитию у студентов самостоятельности, ответственности и быстрой адаптации к реальным задачам автоматизации, а с другой стороны, позволял руководителям 
подразделений предприятия заранее присмотреться и отобрать необходимых им специалистов для работы после защиты дипломов. 
Со всей серьезностью сотрудники кафедры подходили не только к 
постановке учебного процесса, но и к развитию научных исследований. 
Научное направление работ кафедры в 80-е годы формировалось на 
базе значительного теоретического задела в области проектирования и 
производства  высокотехнологичных систем управления летательных аппаратов, обеспечивающих достижение заданных показателей качества на 
основе принципов функциональной взаимозаменяемости, точности и надежности изделий. 
Наступал новый этап в развитии промышленности, характеризовавшийся интеграцией процессов создания изделий с использования систем автоматизированного проектирования изделий и технологических 
процессов и гибкого автоматизированного производства. В соответствии с 
требованиями времени, под руководством заведующего кафедрой Нуждихина В.Г. коллектив приступил к развитию на кафедре нового научного 
направления «Комплексное проектирование высокотехнологичных изде

Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 9. Ч.1 
 

 
6

лий и средств технологического оснащения для их автоматической  сборки 
на базе промышленных роботов». 
Конкретные задачи научных работ определялись в то время потребностями промышленности, в первую очередь тульских оборонных предприятий, таких как Конструкторское бюро приборостроения, АК «Туламашзавод» и других. Именно поэтому основными объектами исследований 
и разработок являлись системы управления и исполнительные приводы 
противотанковых ракет высокоточных ракетных и артиллерийских комплексов. В рамках научного направления были разработаны и внедрены в 
производство оригинальные высокотехнологичные конструкции блоков 
рулевых приводов и гибкие адаптивные робототехнические комплексы для 
их автоматической сборки на основе принципиально новых технических 
решений. 
На конструкции изделий и робототехнические комплексы получено 
шесть авторских свидетельств на изобретения. По результатам исследований опубликовано более 30 научных трудов, выпущено несколько учебных 
пособий, сделано 30 докладов на международных и всесоюзных конференциях. 
Робототехнический комплекс сборки, представленный коллективом 
сотрудников кафедры в составе Нуждихина В.Г., Тусюка С.К., Борисова 
В.К., Китаева Ю.В., Овсянникова В.Г., Шустова А.В., Могильникова И.В., 
в 1986 году на ВДНХ СССР был награжден золотой, двумя серебряными и 
пятью бронзовыми медалями. В том же году этот экспонат впервые в истории университета был удоен Золотой медали Международной Лейпцигской ярмарки (ГДР). 
Конверсия оборонных предприятий потребовала расширения круга 
объектов исследований и разработок кафедры, включая не только приводы 
систем управления противотанковыми и зенитными ракетами, но и изделия гражданского назначения, осваиваемые предприятиями оборонного 
комплекса в порядке конверсии. Разработанные на кафедре научные направления, методы комплексного проектирования изделий и средств их автоматизированного производства оказалось возможным применить и сугубо гражданской продукции,  например, для изделий мототехники и электроприводов промышленных  швейных машин. 
В производстве изделий мототехники большой объем составляет 
дуговая сварка несущих конструкций, выполненных, как правило, из тонкостенных стальных труб. Ручная и полуавтоматическая сварка является 
препятствием для повышения и стабилизации качества изделий, что ухудшает конкурентоспособность отечественной мототехники на внешнем и 
внутреннем рынках. Непосредственный переход к роботизированной дуговой сварке, широко применяемой на предприятиях ведущих зарубежных 
фирм,  при производстве конструкций отечественной мототехники, разработанных с учетом технологических процессов с низким уровнем автома

Робототехника и автоматизация производства 
 

 
7

тизации, приводит к неприемлемо высоким капитальным затратам. Таким 
образом, актуальной явилась решаемая на кафедре середины 1990-х годов 
задача взаимосвязанного создания высокотехнологичных конструкций рам 
мототехники и робототехнических комплексов для их сварки. Разработанные доцентом  Борисовым В.К. конструкции рам мотоцикла повышенной 
проходимости и грузового мотороллера, ориентированных на роботизированную сварку, прошли  испытания в АК «Туламашзавод». 
Расширение научных исследований и изменение потребностей промышленности, широкое использование персональных ЭВМ не только для 
решения задач проектирования, но и для управления различными технологическими процессами способствовали активному развитию на кафедре с 
начала 1990-х годов нового на направления «Компьютерные технологии в 
производстве систем управления». Одними из первых работ, выполненных 
сотрудниками кафедры по  этому направлению, были автоматизированная 
система контроля электрических цепей блока управления и автоматизированная система производственных испытаний электроприводов промышленных швейных машин. Отличительной особенностью этих систем явилось использование персональных ЭВМ не только для управления процессами контроля и испытаний в соответствии с заданными алгоритмами, но и 
для анализа и обработки результатов измерений параметров и характеристик. 
Система контроля электрических цепей кроссплаты блока управления электропривода позволяла в автоматическом режиме осуществлять 
проверку правильности коммутации, отсутствие коротких замыканий и обрывов более 250 электрических цепей. Система испытаний приводов предназначена для воспроизведения нагрузочных моментов на привод и измерения фактических значений углового положения и скорости главного вала 
промышленных швейных машин в соответствии заданными программами 
приемо-сдаточных и периодических испытаний. Использование этих систем в машиностроительном производстве АК «Туламашзавод» позволило 
за счет объективного контроля всей продукции значительно повысить качество выпускаемых приводов. 
Создание эффективных и конкурентоспособных образцов систем 
высокоточного вооружения возможно только при объективном и всестороннем контроле характеристик как на этапе испытаний готовых изделий 
при производстве, так и в процессе эксплуатации при техническом обслуживании. Одним из таких сложных технических устройств является противотанковый управляемый снаряд. Как объект контроля он имеет множество параметров (в частности параметров бортовой электронной аппаратуры 
управления), которые подвергаются из-за специфики объекта стопроцентному контролю. Особенно эффективным в этом случае является применение компьютерных технологий контроля и испытаний. Технологии компьютерного контроля в условиях серийного и мелкосерийного производст

Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 9. Ч.1 
 

 
8

ва блоков управления систем вооружений значительно превосходят по показателям качества и стоимости технологии ручного контроля и контроля 
на основе "жестких" средств автоматизации, таких как специализированные поверочные стенды. 
Примером создания оригинальных автоматизированных комплексов по контролю параметров и характеристик электронной аппаратуры изделий могут служить разработанные на кафедре (научные руководители 
работ В.Г. Нуждихин, В.А. Мозжечков, С.К. Тусюк) в период с 1995 по 
1999 годы следующие системы компьютерного контроля блоков управления реактивных снарядов:  
1. Автоматизированная система компьютерного контроля параметров  электронной аппаратуры системы управления снарядов 9М117, 
9М117М. 
Внедрена и используется в производстве с 1996 года. 
2. Автоматизированная система компьютерного контроля параметров усилителя блока рулевого привода снарядов 9М117, 9М117М. 
Внедрена и используется в производстве с 1996 года. 
3. Автоматизированная система компьютерного контроля параметров  изоляции и состояния электрических цепей снарядов 9М117, 9М117М 
и 9М117М1 . 
Внедрена и используется в производстве с 1997 года. 
4. Автоматизированная система  компьютерного контроля топологии печатных плат электронных модулей снарядов 9М117, 9М117М, 
9М117М1.  
Внедрена и используется в производстве с 1999 года. 
5. Автоматизированная система компьютерного контроля параметров электронной аппаратуры системы управления снарядов 9М117М1. 
Внедрена и используется в производстве с 1999 года. 
Создание и внедрение перечисленных систем позволило: 
обеспечить высокую достоверность и объективность результатов 
контроля, 
сократить трудоемкость операций контроля и повысить производительность труда в несколько (от 5 до 12) раз, 
проводить 100% контроль качества выпускаемой продукции при 
минимальных затратах времени и средств, 
поднять и стабилизировать на высоком уровне качество выпускаемой продукции, 
быстро адаптироваться к изменениям, вносимым в технические условия и технологию проведения контроля в соответствии с принципами 
гибкого автоматизированного производства, 
создавать электронные архивы результатов контроля каждого выпускаемого изделия, что позволяет упростить процедуру диагностики причин отказов изделий, проводить статистический анализ точности и надеж

Робототехника и автоматизация производства 
 

 
9

ности производства, своевременно определять и принимать меры по коррекции технологии производства и качества комплектующих. 
Разработанные и внедренные системы автоматизированного контроля положительно отличаются от известных отечественных и зарубежных аналогов тем, что они оптимально адаптированы к контролируемым 
изделиям 
в 
плане 
их 
минимальной 
аппаратной 
и 
программноалгоритмической избыточности, а также в плане оптимального распределения функций между программным и аппаратным обеспечением, учитывающего специфику процессов функционирования контролируемого изделия. Как следствие, разработанные системы имеют меньшую стоимость, 
более высокое быстродействие, повышенную надежность, отличаются более высокой ремонтопригодностью. Автоматизированная система компьютерного контроля топологии печатных плат электронных модулей снарядов 9М117, 9М117М и 9М117М1 в части ее программного обеспечения является пионерской, не имеет близких аналогов, как в нашей стране, так и 
за рубежом. Разработанные компьютерные средства и технологии контроля внедрены в производство снарядов 9М117, 9М117М, 9М117М1 в АК 
"Туламашзавод" и ГУП КБП. 
 

 
Кафедра «Робототехника и автоматизация производства» (фото М.Б. 
Гиндина). В первом ряду (слева направо) – И.К. Хапкина, Г.Н. Никитина, 
О.А. Игнатова, Т.Р. Кузнецова, Т.А. Акименко. Во втором ряду (слева направо) – В.В. Котов, М.Б. Цудиков, Е.В. Ларкин, С.К. Тусюк, Ю.И. Луцков, 
Д.П. Лимаренко, И.В. Зайчиков, В.А. Мозжечков. 

Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 9. Ч.1 
 

 
10

За разработанные и внедренные в производство перечисленные автоматизированные системы сотрудники кафедры Зайчиков И.В., Мозжечков В.А., Тусюк С.К. совместно с сотрудниками АК “Туламашзавод” в 
1999 году награждены Юбилейной премией им. С.И. Мосина. 
Тридцать лет срок небольшой. Однако, за время от рождения специальности «Робототехнические системы» до сегодняшнего дня в нашей 
стране и в нашем вузе произошли значительные перемены. Эти изменения 
затронули и нашу кафедру. В рамках конверсии в 1994 году была открыта 
специальность «Бытовые машины и приборы». Преподаватели и сотрудники кафедры вновь пережили все трудности лицензирования, освоения и 
поставки учебного процесса по новой специальности. Процесс оснащения 
лабораторий новым оборудованием, совершенствования методического 
обеспечения продолжается до сих пор. Значительно расширилась и тематика научных исследований, проводимых преподавателями кафедры. 
Так, в 2010-2012 году к.т.н., доц. Луцков Ю.И. и д.т.н., зав. кафедрой Ларкин Е.В. выполняли «ОКР по разработке системы контроля и 
управления комплекса КТПМ-6,0» для Санкт-Петербургского Метростроя, 
где впервые в России ими были успешно разработана и применена система 
цифрового управления горнопроходческой техникой. 
В 2011 году кафедра удостоена звания «Золотая кафедра России»: 
 

 
 
Новым научным направлением кафедры стали системы технического зрения и цифровой обработки сигналов, развиваемые д.т.н., профессором Котовым В.В. и к.т.н., доцентом Цудиковым М.Б. Существенного прогресса кафедра добилась в области физического и математического моде