Введение для начинающего роботостроителя

Часть 4. Конструкторы роботов

Все большую популярность набирают конструкторы, на базе которых любой желающий может собрать роботов и даже устроить бои между ними. Подобные конструкторы выпустили фирмы Lego и Fischertechnik. В частности, Lego выпустила несколько наборов конструкторов: Lego Mindstorms Robotic Inventions System 2.0 (последний релиз второй), SpyBotics, Bionicle, CyberMaster и т.д.. Вся "изюминка" в том, что вам не надо сидеть с паяльником, носиться по магазинам в поисках нужных деталей и мастерить самому недостающие, отлаживать робота, когда он по каким-то непонятным причинам не захочет работать. Вы идете в магазин, покупаете конструктор и собираете робота из готовых блоков. Причем, комбинируя детали, можно получать самые различные результаты. В то же время вы как бы делаете робота сами, что тоже является источником удовольствия.

Самым популярным набором является, пожалуй, MindStorms, так как это очень универсальный конструктор, и вы можете делать из него самые разнообразные вещи. В комплект этого набора входят: RCX микрокомпьютер, который является мозгом робота Lego, электромоторы, два сенсора касания, один световой датчик, детали, из которых создается каркас робота, софт, USB инфракрасный порт, инструкция. Из всего этого богатства можно конструировать самых различных роботов. В руководстве, прилагающемся к конструктору, описывается создание таких роботов, как Roverbot - постоянно двигающийся робот, который умеет избегать препятствия; Acrobot - шустрый робот, который умеет кувыркаться и танцевать; Inventorbot - интеллектуальный робот, который может приветствовать вас и помогать: умеет кидать мяч, работать сторожем. Кроме того, вы можете воплотить в жизнь и свои собственные идеи. С этим конструктором может справиться даже ребенок (собственно, на детей с 12 лет он и рассчитан). Правда, цена: на Западе он стоит порядка 200 вечнозеленых портретов Американских президентов, но у нас в минском интернет-магазине я видел аж за 465. Грустно.

Другим конструктором от Lego является SpyBotics. Серия Spybotics была представлена компанией LEGO летом 2002 года. Серия состоит из четырех роботов-разведчиков, которые вы, как "специальный агент", получаете в свое распоряжение для выполнения различных "секретных миссий".

На первый взгляд, Spybotic выглядит как обычная радиоуправляемая модель (с той разницей, что команды с пульта дистанционного управления передаются не по радио, а инфракрасными лучами). Однако, в отличие от последней, он обладает собственным "интеллектом" и может самостоятельно принимать решения.

К примеру, даже исполняя команды с пульта дистанционного управления, подаваемые "агентом", робот может при этом самостоятельно реагировать на препятствия (игнорируя даже команды с пульта, если вы выставите соответствующий приоритет), "докладывать" о ходе выполнения "задания" и так далее. Робот может действовать и полностью автономно. Например, он может самостоятельно обнаружить, преследовать и "уничтожить", расстреляв из лазерной пушки "вражеского" робота.

В принципе, Spybotic достаточно "умен", чтобы можно было даже научить его приносить тапочки (если написать соответствующую программу). Однако, как следует из названия, это робот специализированный, предназначенный, прежде всего, для игр "разведывательной" тематики с ребенком 9+ лет. Такого рода программы для робота входят и в комплект поставки.

В "бортовом компьютере" роботов-разведчиков Spybotics на базе процессора Hitachi получили дальнейшее развитие принципы, реализованные в известном наборе для создания роботов - LEGO Mindstorms. При той же внутренней организации у Spybotics улучшены параметры комплектующих: увеличен объем памяти, добавлены новые программные функции и возможность работы с дополнительными внешними устройствами, увеличена скорость обмена информацией с внешним компьютером через ИК. Основное различие концептуальное: Mindstorms - это конструктор, набор элементов (собственно, блок программируемого микроконтроллера, встроенный в кубик LEGO, подсоединяемые к нему датчики и исполнительные устройства), из которых можно самому создавать различные устройства, а Spybotics - специализированная система, в которой микроконтроллер, датчики, двигатели, коммуникационная система и батареи питания объединены в единый моноблок - программируемый контроллер Spybotic - Spybotic Programmable Controller (SPC)

Программировать лего-роботов можно с использованием ПО, входящего в комплект поставки Spybotics. Программа может быть написана на ассемблере LEGO (LASM), специализированном языке программирования высокого уровня LEGO MindScript, а через соответствующий прикладной интерфейс (API) - и на некоторых других языках программирования (С, С++, Pascal). Контроллер робота в своем постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) уже содержит набор готовых подпрограмм (firmware) по управлению роботом, которые могут быть использованы как заготовки при создании прикладных программ.

Робот может действовать автономно либо управляться дистанционно с помощью ИК-пульта. Взаимодействие с внешним компьютером, включая загрузку программ, производится через последовательный порт со стороны компьютера (к этому порту подключается ИК-порт, входящий в комплектацию Lego) и через датчик освещенности и "лазер" со стороны робота.

Интересной особенностью Spybotics является система позиционирования: каждый робот может определить положение (направление и расстояние) других роботов и/или пультов управления. Каждый робот и каждый пульт имеют для этой цели "маячок" - ИК-трансмиттер, а роботы - еще и по три ИК-ресивера.

Серия Spybotics включает четыре набора:

Gigamesh G60 Spybot (набор 3806) - наиболее мощный вездеход среди роботов серии, с наивысшей проходимостью, с низко расположенным центром тяжести, очень устойчивый.

Snaptrax S45 Spybot (набор 3807) - гусеничная машина высокой проходимости. Отличается высокой маневренностью. Широкие передние захваты хорошо защищают ее от столкновений с препятствиями.

Shadowstrike S70 Spybot (набор 3808) - скоростной трехколесный робот. Переднее колесо при столкновении с препятствием вызывает срабатывание контактного датчика.

Technojaw T55 Spybot (набор 3809) - по сравнению с гусеничным, этот робот менее маневренный, но имеет более высокую скорость. Интересна работа передних захватов: при разгоне машины они раскрываются, а при остановке автоматически закрываются.

И, IMHO, самое вкусное это то, что детали наборов Lego MindStorms, SpyBotics, Bionicle и даже Techniks совместимы между собой, что позволяет создавать из всех имеющихся у вас конструкторов одного МегаРобота. В общем, фантазии нет предела. По-моему, это лучший подарок для ребенка (в том числе большого >20 лет;)), который позволит ему обучиться азам программирования и робототехники...

Fishertechnik выпускает конструкторы промышленных роботов. На первый взгляд, звучит скучно, но только подумайте о возможности выстроить свою конвейерную линию, свой минизавод, где все машины-минироботы будут действовать как единое целое. И всем этим можно управлять с компьютера.

В комплект входят пневмоцилиндры, моторы, клапаны, передачи, захваты, сенсоры - короче, все то, что входит в состав настоящей фабрики только в миниатюрном размере. В дополнение можно докупать разные аксессуары. В школах и промышленности Fishertechnik используют, чтобы моделировать работу как простых машин, так и сложных сборочных линий.

Можно построить механическую руку-манипулятор с тремя осями движения, чтобы складывать, собирать и перемещать разные рабочие детали, можно спрограммировать сварочный робот, а можно взять за основу дизайн любого другого промышленного робота. Пожалуй, ребята из Fishertechnik не ошиблись, выпустив этот конструктор - увлечь он может не хуже Lego'вских.

Сергей БОНДАРЕНКО aka WildCat,
tetravita@mail.ru

По материалам www.roboclub.ru