Джон Ловин - Создаем робота-андроида своими руками

Создать робот с питанием от солнечных батарей, вмещающийся в куб со стороной 175 мм, который способен переплыть в длину аквариум объемом 250 литров (расстояние примерно 1 м). На полпути имеется препятствие – стенка высотой 150 мм, которую робот должен преодолеть, чтобы достичь финишной прямой.

Создать робота, вмещающегося в куб со стороной 175 мм, способного пройти простой лабиринт. Для этих соревнований питание от солнечных батарей необязательно, но желательно.

Создать робота, способного взобраться по веревке метровой длины и спуститься обратно. Побеждает самый быстрый. Используется нейлоновая рыболовная леска с усилием на разрыв 18 кг. Размеры робота должны вписываться в куб со стороной 520 мм.

Класс А. Создать робота, способного прыгнуть три раза подряд в воздух, используя один комплект батарей. Объем робота не должен превышать 0,01 кв.м.

Класс В. Создать робота, способного прыгнуть в длину три раза подряд, используя один комплект батарей. Объем робота не должен превышать 0,01 кв.м.

Шагающие роботы соревнуются друг с другом. Роботам начисляют очки согласно их возможностям к передвижению по различным рельефам и преодолению препятствий. Ограничений на размеры нет.

Создать новое устройство, с неочевидной целью его использования. Соревнующиеся оцениваются по качеству исполнения, «широте» взгляда на проблему и необычности применения.

Создать робота, который умел бы рисовать или создавать произведения искусства. Сами движения робота можно рассматривать также как произведение искусства. Примером может служить цветок, который медленно раскрывается и быстро закрывается при попадании прямых солнечных лучей.

Класс А. Роботы, сделанные на скорую руку (конструкции выходного дня).

Класс В. Переделанные устройства, игрушки, приспособления и т. д.

Класс А. Роботы разбиваются попарно. Каждый пытается столкнуть другого с круглой платформы размером 150 см. Робот может быть полностью автономным, управляемым с проводного пульта или по радио.

Класс В. Роботы стараются столкнуть друг друга с края круглой платформы размером 180 см.

Создать несущую себя робот-мышь, способную пройти через лабиринт. Размер «подошвы» мыши не должен превышать 10х 10 см. Ограничения веса нет.

Создать несущую себя робот-мышь, способную пройти через лабиринт. Размер «подошвы» мыши не должен превышать 25х 25 см. Ограничения веса нет.

Создать летающего робота, способного осуществить самозапуск в воздух, достичь площадки сброса размером 7,5х 7,5 м, найти произвольно расположенную цель в зоне сброса и сбросить на нее маркер, а потом вернуться на стартовую площадку.

Если вы построили робота, не попадающего в указанные категории, то можете поучаствовать в смешанном зачете.

Вы можете заказать 120-страничное руководство по ВЕАМ за $20,00. Платежный чек нужно отправить в Университет Калифорнии, ВЕАМ games. Текущую переписку можно вести по адресу:

BEAM Robot Olympics c/o Mark W. Tilden

Mail Stop D449

Los Alamos National Labs

Los Alamos, NM 87545

(505)667-2902

Интернет-адрес для ВЕАМ games:

http://www.nis.lan1.gov/projects/robot/

Соревнования по ВЕАМ доступны всем любителям робототехники. Вы можете поучаствовать в соревнованиях или просто получить удовольствие. Для получения текущей информации свяжитесь с Олимпийским комитетом по ВЕАМ-играм по адресу, указанному выше. На следующем сайте вы найдете информацию по изготовлению робота – солнечного шара.

http://www.imagesco.com

В этой главе мы построим робота – систему телеслежения. Как уже было показано в гл. 2, подобные роботы находят широкое применение в науке, бизнесе, индустрии развлечений, военном деле, различного рода исследованиях и промышленности.

Современный писатель, фантаст Роберт Хайнлайн считается первым, кто предсказал возможность применения роботов – систем телеслежения в фантастическом романе 1940 года под названием «Валдо». В этом романе человек управляет механическими куклами, называемыми «Валдо», отдавая команды из удаленного места.

Я обнаружил, что вместо использования термина «Валдо» к подобным устройствам более подходит слово «Голем», взятое из еврейской мифологии. История Голема описывает человеческий дух, который намеренно вселяется в глиняную статуэтку. Дух управляет глиняной статуэткой, отдавая ей приказания, которые дух не смог или не хотел бы исполнять в своей «человеческой» форме. Как только работа Голема завершена, дух возвращается в свое человеческое тело. Такое определение очень точно описывает новую науку телеслежения. По этой причине я назвал своего робота – систему телеслежения Голем I.

Система телеслежения представляет собой систему дистанционного управления высокой точности, которая делает попытку перенести управляющие действия человека на удаленного робота. Интерфейс обратной связи строит систему телеслежения по образу виртуальной реальности. На рис. 9.1 показаны основные блоки системы телеслежения.

Рис. 9.1. Базовая схема системы телеслежения

В системах виртуальной реальности мы достигаем погружения в синтетическую, сгенерированную компьютером реальность, пользуясь иллюзией «обмана» чувств, что приводит к организации взаимодействия с этой синтезированной реальностью и вере в ее «существование». В системе телеслежения окружающий мир реален, но находится на определенном удалении. Таким образом, вместо компьютерно созданной искусственной реальности, сенсорные устройства, установленные на удаленном роботе, предоставляют оператору необходимую информацию об окружающей пространственной среде, как если бы он или она непосредственно находились в данном месте.

На стороне оператора, как уже говорилось, имеется оборудование типа виртуальной реальности, которое обеспечивает отображение достаточной информации от удаленных сенсорных устройств для того, чтобы чувства оператора «поверили», что данная среда является реальной и присутствующей «здесь». Достигнутый уровень «присутствия» зависит от точности и верности информации, передаваемой через интерфейсы. Человекоподобный робот, который может точно следовать человеческим движениям, жестам, перемещениям, сохранять равновесие и при этом обладает способностью передавать оператору зрительные, тепловые, тактильные и мышечные ощущения, возникающие в его искусственном «скелете», будет являться совершенным Големом. При этом должна возникнуть иллюзия сращивания или полного погружения человека-оператора в структуру робота.

Существующие системы телеслежения решают гораздо более скромные задачи. Во многих случаях такой робот представляет собой повозку типа той, которую мы собираемся построить. Лучшие образцы подобных устройств позволяют добиться иллюзии, что он или она управляют движением повозки, находясь внутри нее.

Подобные роботы могут создаваться для исследования или работы в суровых или вредных для здоровья условиях. Список подобных условий может включать воды Арктики, океанское дно, лесные пожары, действующие вулканы, ядерные реакторы, поверхность Луны, Марса и т. д.

Мы будем конструировать нашего робота на основе модели радиоуправляемого автомобиля. В идеальном случае модель должна иметь систему пропорционального управления ходом и поворотами автомобиля. В нашем прототипе используется именно такая модель автомобиля. Могут быть использованы более дешевые модели, но они обеспечивают худшее качество управления.

На рис. 9.2 приведена фотография радиоуправляемого автомобиля, снабженного пружинной системой подвески. Чтобы обеспечить «чувство» поверхности, система может быть снабжена датчиками наклона и неровностей дороги (тряски). В данном случае мы забегаем немного вперед.

Рис. 9.2. Модель радиоуправляемого автомобиля, используемого в системе телеслежения

Приобретите модель автомобиля, работающего на аккумуляторах и имеющего зарядное устройство. Для некоторых моделей радиоуправляемых автомобилей эти устройства можно приобрести отдельно.