Джон Ловин - Создаем робота-андроида своими руками

Решите ли вы считать такое поведение разумным или нет – зависит от вашего личного предпочтения. Подобные вопросы обсуждаются «с обеих сторон баррикад». В конце концов, подобное устройство иллюстрирует тот факт, насколько сложным может оказаться поведение при использовании иерархически уровневого построения системы по типу «стимул-реакция».

Идеология ВЕАМ-робототехники была предложена Марком Тилденом во время работы в университете Ватерлоо в Канаде. Заинтересованность в роботах стиля BEAM возникла у Марка после лекции, прочитанной Родни Бруксом в Массачусетском технологическом институте, который Марк посетил в 1989 году. Профессор Родни Брукс рассматривал подход к конструированию роботов как систему по типу «стимул-реакция», названному «предикативной архитектурой».

Сокращение ВЕАМ (по-русски БЭАМ) представляет собой многозначный акроним, имеющий некоторое отношение к вопросам биологии, электроники, эстетики и механики. Я сказал «некоторое отношение», поскольку данный акроним можно толковать, например, как Биотехнологию, Эволюцию, Аналоговые системы и Модульные принципы.

Для конструкторов ВЕАМ-роботов ежегодно проводятся соревнования по Олимпийской системе, программа которых включает 14 пунктов. Традиция подобных ВЕАМ-игр началась с первых международных соревнований, проведенных в Глазго, Шотландия, в 1990 году. Основной идеей философии ВЕАМ-робототехники является эволюция роботов: развитие от простых конструкций к сложным системам. Примером является идея отказа от обычных схем построения робота, управляемого «сверху» с помощью ЦПУ в пользу поведенчески ориентированных снизу вверх систем типа «стимул-реакция», построенных по иерархически «слойному» принципу (нейронные сети, системы нервных волокон). Марк Тилден назвал подобные стимул-реактивные конструкции «нервной сетью».

Тилден разработал несколько интересных конструкций роботов (см. рис. 8.25). В них использованы нервные сети, смоделированные на транзисторах. Поскольку Марк Тилден запатентовал схемы подобных нервных сетей, то найти публикации подобных схем в открытой печати не представляется возможным. По этой причине я не могу сейчас представить вам образцы подобных схем. Тем не менее среди работ Тилдена имеется книга «Living Machines».

Рис. 8.25. BEAM-роботы

Рисунок 8.26 озаглавлен Gumby Trks. Это «существо» представляет собой тип биомеханического «ходока», рассчитанного на передвижение по поверхностям различных типов. Здесь представлен Gumby 1.0, собранный на восьми транзисторах и имеющий длину 30 см, который оставляет след на песке пустыни, передвигаясь с помощью двух стерженьков с зацепами.

Рис. 8.26. Путешественник Gumby

На рис. 8.27 представлен робот Walkman 1.0. Эта первая модель 12-транзисторных «микростержневых» передвигающихся роботов, собранная из остатков пяти одинаковых кассетный плееров типа Walkman. Робот имеет семь чувствительных датчиков, включая два «глаза», и с помощью системы из пяти моторов может преодолевать поверхности достаточно сложного рельефа.

Рис. 8.27. Walkman 1.0

Конструкторы ВЕАМ-роботов гордятся тем, что используют в своих конструкциях различные, отслужившие свой век части электронных устройств: например, солнечные батареи от калькуляторов, экономичные двигатели от плееров Walkman и других кассетных магнитофонов, прижимные ролики, выключатели, конденсаторы, редукторы, соленоиды и прочие детали. Сбор электронного «утиля» и превращение его в работающие конструкции является проектом использования электронного «вторсырья».

Соревнования по ВЕАМ-робототехнике доступны всем. Все участники соревнований имеют равные условия для старта. Семилетние конструкторы имеют те же шансы на победу, что и профессора престижных колледжей. Был случай, когда победителем оказался семилетний ребенок.

Следующая информация является кратким конспектом программы соревнований по ВЕАМ-роботам. Полную информацию о программе и правилах соревнования можно получить в Калифорнийском университете. Адрес будет указан в конце главы.

Создать робот с питанием от солнечных батарей, который вмещается в куб со стороной 150 мм. Максимальный размер солнечной батареи 12х 65 мм. (7 кв. см.). Длина дорожки 1 м, ширина 150 мм. Соревнования проводятся при ярком солнечном свете (допустима замена галогенной лампой 500 Вт).

• Класс А.Гонки на гладком листовом стекле

• Класс В.Гонки по пересеченной местности

Создать робот с питанием от солнечных батарей, способный отыскивать цель и вмещающийся в куб со стороной 175 мм. Робот помещается вместе с соперниками в закрытый «Парк Юрского периода» на 30 часов. Победителями будут считаться роботы, продемонстрировавшие лучшие способности к выживанию, исследованию местности, противоборству, скорости и использованию мощности. Оценка этих качеств производится с помощью фото– и видеосъемки.

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.