Джон Ловин - Создаем робота-андроида своими руками

39 Seneca Loop

Staten Island, NY 10314

(718) 698-8305

http://www.imagesco.com

Аэророботы представляют собой класс роботов, которые умеют летать. Сюда включаются аппараты легче воздуха (дирижабли), вертолеты и самолеты. Подобные аппараты находят применение в автономных и беспилотных полетах, военном деле, наблюдении с воздуха, индустрии развлечений и системах телеслежения.

Беспилотная авиация имеет достаточно долгую историю: первые аппараты появились еще в начале 20-х годов. Один из таких беспилотных летающих аппаратов имел кодовое название «жук» и был предназначен для военных целей. Длина «жука» составляла 3,6 метра, а размах крыльев – 4,5 метра. Его навигационная система была достаточно совершенной для того времени и включала гироскоп, альтиметр и пневматические и электрические системы управления. Система управления полетом направляла аппарат на 50–70 км вглубь вражеской территории. Когда самолет достигал заданного региона, аппарат сбрасывал крылья, и тяжелый фюзеляж сбрасывался на землю, неся при этом 200-фунтовый заряд взрывчатки. Однако устройство не нашло массового применения в связи с окончанием 1-й Мировой войны.

С самого начала конструкции подобных беспилотных аппаратов подвергались постоянным улучшениям и модификациям. Последние модели беспилотных самолетов применялись в войне в Персидском заливе. Эта акция почти не нашла отражения в прессе, хотя было совершено более 300 вылетов. Эти аппараты были использованы в разведке для оценки потерь противника и обнаружения складов вооружений. Наиболее известными и совершенными беспилотными летательными аппаратами можно назвать самонаводящиеся межконтинентальные ракеты с ядерными боеголовками.

Системы дистанционного управления и «присутствия» на летательных аппаратах также имеют достаточно длинную историю, правда, не такую долгую, как беспилотные аппараты. США использовали во 2-й Мировой войне дистанционно управляемые самолеты для полетов «камикадзе». Системы управления того времени, конечно, не идут ни в какое сравнение с современными совершенными устройствами. Эти системы были недостаточно и надежны, и чтобы точно пилотировать аппарат, пилоту приходилось визуально наблюдать за полетом.

Сегодня дистанционно управляемые летательные аппараты имеют видеокамеры, передающие изображение пилоту-оператору. Пилот может находиться в любой точке Земли. Подобные системы сегодня превратились в системы телеслежения на базе принципов виртуальной реальности.

Мы изготовим аэроробота – дирижабль с системой телеслежения. Я решил сделать аппарат легче воздуха, поскольку в сравнении с моделью самолета или вертолета он более безопасен, не производит шума, дешев и прост в изготовлении.

Дирижабли летают тихо, медленно, грациозно и «прощают» ошибки пилотирования. Основной причиной моего решения была безопасность. Если дирижабль столкнется с предметом или человеком, то он не сможет причинить ему какого-либо вреда. С другой стороны, самолет или вертолет могут быть опасны для человека (вращающийся винт самолета или вертолета может случайно стать смертельным оружием), когда полет совершается в непосредственной близости от людей.

Мы изготовим модель небольшого дирижабля с мягкой оболочкой (далее, просто «дирижабль» – прим. переводчика), предназначенного для полетов внутри помещения. Необходимо очень тщательно отнестись к подбору деталей конструкции, которые должны иметь исключительно малый вес. Подъемная сила дирижабля составляет около 6 унций. Это означает, что приемник радиоуправления, движитель, источник питания, ПЗС видеокамера и передатчик видеоизображения должны иметь вес, не превышающий 185 грамм. Ограничение очень строгое, но выполнимое.

Летательные аппараты легче воздуха составляют три категории: жесткие, полужесткие и нежесткие (с мягкой оболочкой). Оболочка жестких летательных аппаратов обычно сделана из легкого алюминия. Наиболее известными являются цепеллины.

Полужесткие аппараты имеют жесткую кабину, расположенную в килевой части аппарата. Мягкая оболочка, наполненная гелием, крепится сверху.

Наиболее известными сегодня являются аппараты нежесткого (мягкого) типа. Это и есть шары-дирижабли. Наиболее известными являются шары Goodyear, используемые в рекламных целях. Такой шар-дирижабль представляет собой мягкую оболочку, принимающую форму при заполнении гелием.

Наиболее часто дирижабли используются сегодня для наблюдения за ходом футбольных матчей с высоты птичьего полета. Также шары – дирижабли используются в рекламных целях.

Технология подобных аппаратов может показаться устаревшей, однако ученые и инженеры находят для них все новые применения. Например, в армии США используется аппарат SASS LITE (мини-система слежения и обнаружения одиночных объектов), которая используется для патрулирования границ. Недавно производитель объявил, что 90-футовый летательный аппарат можно также использовать и для коммерческих целей.

Шары, наполненные гелием, способны достигать верхних слоев стратосферы. Одна из компаний предложила создать летающую воздушную станцию на высоте более 30 км над Землей. По аналогии со спутником, с подобной станцией будет осуществляться телекоммуникационная связь. При этом стоимость подобной станции будет составлять 50 % от стоимости спутника, оснащенного аналогичным оборудованием.

Роботизованные системы и системы телеслежения устанавливаются на модели дирижаблей уже в течение ряда лет. Мы вкратце расскажем о двух проектах, одном от The Robot Group и другом от Berkley's WEB Blimp. Затем мы сосредоточимся подробно на установке простой системы телеслежения на модели дирижабля. В действительности система телеслежения представляет собой портативную, легкую беспроводную систему телевидеонаблюдения. Сенсорные системы обратной связи, типа датчиков прикосновения, имитирующих чувство осязания, которые необходимы для «реальной» системы телеслежения, не разработаны. Наша простая система передает изображение и звук. Пользователь или оператор могут управлять полетом дирижабля через систему радиоуправления.

На модель дирижабля была установлена роботизованная система. The Robot Group из Остина, штат Техас продемонстрировала робот-дирижабль на первом фестивале Robofest осенью 1989 года. Я уверен, что роботизованные системы, установленные на дирижаблях, использовались и ранее в военных или научных целях, однако The Robot Group представила частные (не финансируемые правительством) исследования в этой области. The Robot Group продолжает развивать и совершенствовать роботизованные дирижабли. В 1991 году был представлен проект компьютеризованного дирижабля Mark III, использующий ультразвуковые датчики и нейронные сети в качестве системы навигации. Хотя система в общем не оправдала надежд разработчиков, ее функционирование можно признать вполне удовлетворительным.